[...] Alla base della ricerca e del discorso di Kant, c’è la chiara consapevolezza di come e quanto sia urgente e necessario andare - con Newton - oltre Newton: egli si è “arreso troppo presto di fronte a ciò che giudicava il limite delle cause meccaniche, e troppo alla lesta” e - cosa ancor più grave - formulando un’ipotesi (tutta interna al vecchio platonismo), “era ricorso all’intervento di un Padreterno creatore di stelle e pianeti”(cfr. Giacomo Scarpelli, (...)

Le parole della scienza

Indeterminazione

di Carlo Rovelli (la Repubblica, 15.04.2012)

Werner Karl Heisenberg è uno dei personaggi più interessanti e inquietanti della fisica del Novecento. A ventiquattro anni, poco più che studente, Werner Karl risolve il problema che angustiava i grandi fisici del tempo e scrive le equazioni che descrivono il moto degli atomi e dei quanti di luce: le equazioni della "meccanica quantistica". Queste equazioni rimpiazzano la meccanica di Newton (quella che studiamo a scuola) e cambiano completamente l’idea Newtoniana che la materia sia fatta di piccole palline.

Qualche anno prima, Einstein, venticinquenne, aveva cambiato l’immagine dello spazio e del tempo. In pochi anni, due ragazzi hanno sconvolto a fondo la nostra immagine del mondo. Che cos’è allora la materia descritta dalla meccanica di Heisenberg, se non è un insieme di palline? Due anni dopo, nel 1927, Heisenberg scrive un secondo lavoro in cui mostra che le sue equazioni implicano che la materia è fatta da "palline imprecise", o "palline nuvolette": palline tali che se le vedo in un punto non posso sapere a che velocità si muovono e quindi dove ricompariranno quando le vedo di nuovo. Questa impossibilità di determinare contemporaneamente con precisione la posizione e la velocità delle particelle che formano la materia reale non è un accidente tecnico: è il cuore della differenza fra il mondo reale, e la nostra immagine (sbagliata) che la materia sia fatta di palline come quelle della nostra esperienza quotidiana.

Questa impossibilità è considerata oggi un pilastro centrale della fisica moderna, edè chiamata il "Principio di indeterminazione di Heisenberg". A dire il vero si chiama così solo in italiano. Nelle altre lingue del mondo si chiama "principio di incertezza", perché esprime il fatto che se conosciamo con certezza la posizione di una particella non ne conosciamo la velocità, e viceversa.

Ma forse la denominazione italiana, "indeterminazione", è la migliore, perché cattura l’idea che il problema non è quello che sappiamo noi: il problema è la natura stessa delle particelle elementari, che sono oggetti più sottili ed eleganti che i sassolini della nostra esperienza. Ma possiamo davvero concepire lo strano mondo atomico intuito da Heisenberg? Davvero la realtà è così strana? L’efficacia della meccanica quantistica di Heisenberg si è rivelata strabiliante. Le sue semplici equazioni spiegano perché la tavola periodica degli elementi ha proprio quella struttura, fondano tutta la chimica, la fisica atomica, la fisica nucleare, la fisica delle particelle, la fisica della materia, l’astrofisica, e quant’altro.

Hanno dato origine ad applicazioni innumerevoli, che comprendono i semiconduttori e quindi tutti i computer di oggi. Eppure anche oggi, anche a molti fisici, il mondo "indeterminato" del principio di Heisenberg sembra troppo strano per essere vero. Ancora oggi, filosofi, fisici teorici e fisici sperimentali, si arrabattano per cercare di capire meglio. Forse trovare un’alternativa più ragionevole. O forse convincersi che davvero la materia è così strana. Staremo a vedere.