Fisica e filosofia nella meccanica quantistica

"Esiste una diffusa consapevolezza che la fisica contemporanea abbia prodotto un'importante revisione nella concezione che l'uomo ha dell'universo e dei rapporti che ad esso lo legano. In particolare, gli strumenti usati nella ricerca dalla fisica implicano un'accettazione della mentalità filosofica che ne è il presupposto; e tale mentalità, conquistato che abbia la gioventù scientificamente educata, sconvolge i vecchi ordinamenti etici. "
Werner Heisenberg  

 

 

La fisica moderna ha sconvolto il rapporto con la realtà e con gli esperimenti. La teoria fisica, infatti, non è una semplice descrizione di fatti sperimentali né qualche cosa di deducibile da tale descrizione. La deduzione del fisico non va dai fatti alle supposizioni teoriche, ma da queste ai fatti ed alle supposizioni teoriche. Ogni fisico, quando si mette all'opera, costruisce sempre un numero di supposizioni fisiche e filosofiche maggiore di quello che i semplici fatti fornirebbero o implicherebbero. Per questa ragione ogni branchia del sapere fisico è soggetto a subire modificazioni o sviluppi non appena si presenti una nuova testimonianza che sia incompatibile con i suoi principi fondamentali.

Questi principi, inoltre, presentano sempre un carattere filosofico. Essi possono essere: ontologici: essi riguardano l'oggetto della conoscenza scientifica, indipendentemente dai suoi rapporti con l'osservatore; epistemologici: essi  riguardano la relazione intercorrente tra lo scienziato (inteso come sperimentatore ed indagatore) e l'oggetto al centro dell'indagine.

Viene quindi naturale, osservando le affermazioni di Heisenberg, affermare che i dati sperimentali della fisica non ne implicano i concetti teorici. Da ciò consegue che il teorema concernente una determinata conoscenza scientifica non è mai conosciuto direttamente dall'osservazione o dalla sperimentazione, ma è conosciuto soltanto dalla costruzione teorica proposta dal fisico teorico, comprovata soltanto indirettamente e sperimentalmente attraverso l'esperimento. Se si usa questo procedimento per la meccanica di Newton o Einstein e per la meccanica quantica, si scopre che il concetto di probabilità o caso entra nella definizione dello stato d'un sistema fisico (e, in questo senso, nell'oggetto della ricerca) nella meccanica quantica, mentre non accade così nella meccanica newtoniana o nella teoria einsteniana della relatività.

Si potrebbe quasi affermare che la teoria dei quanti ha riportato nella scienza fisica il concetto di potenzialità: ciò perché nelle teorie di Newton o Einstein, lo stato di qualsiasi sistema meccanico isolato in un dato momento di tempo è dato con precisione quando sono empiricamente determinati i numeri che specificano la posizione ed il momento di ogni massa del sistema in quell'istante di tempo; non è presente alcun numero che si riferisca ad una probabilità. Nella meccanica quantica l'interpretazione di un'osservazione di un sistema è un procedimento piuttosto complicato: l'osservazione può consistere in una semplice lettura di cui si può discutere l'accuratezza, o può comprendere una complicata serie di dati; in ogni caso, il risultato può essere espresso soltanto in termini d'una distribuzione di probabilità concernente, ad esempio, la posizione o il momento della particella del sistema. La teoria predice quindi la distribuzione della probabilità per il futuro. Essa non è sperimentalmente verificata, quando lo stato futuro si verifica, semplicemente se i numeri del momento o della posizione si trovano nei limiti indicati dalla previsione: lo stesso esperimento, con le stesse condizioni iniziali, deve essere ripetuto molte volte, ed i valori della posizione o del momento, che possono essere diversi in ogni osservazione, devono similmente essere trovati in modo da poter essere distribuiti secondo la prevista distribuzione di probabilità.



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