La nostra esperienza quotidiana ci suggerisce che, al livello macroscopico tutti gli eventi sembrino svolgersi secondo regole predeterminate e sempre allo stesso modo. E’ anche “colpa” di Isaac Newton che, mentre da un lato fece fare un salto in avanti incredibile al genere umano grazie alla sua Fisica Classica, dall’altro generava la convinzione che tutto fosse rigidamente predeterminato dalle leggi della meccanica.
L’effetto della fisica newtoniana è stato paradossale: da un lato ha dato grande spinta alla scienza, dallaltro ha rapidamente corroborato una visione di un Dio che tutto preordina e stabilisce. Negli anni, l’impostazione classica di Newton si rivelerà vera solamente per i grandi aggregati di massa, mentre alla dimensione di Planck – ne abbiamo parlato diffusamente in articoli precedenti – il cosmo si comporta in modo decisamente caotico. Dopo Newton, la formulazione della meccanica quantistica è stato un vero dramma per la visione deterministica della fisica classica: al livello infinitesimamente piccolo, le particelle si comportano in modo del tutto inatteso.
Nella fisica quantistica il dualismo tra evento certo (probabilità 100%) e quello nullo (probabilità 0%) diventano “solo” due possibili stati, mentre esiste tutta una sfumatura di stati che dire intermedi è parzialmente corretto. Come abbiamo visto la situazione è un filo più complessa: gli stati della materia sono sovrapposti.
A dare il colpo di grazia alla visione deterministica è stato Werner Heisenberg, che non solo dimostrò l’indeterminatezza delle misurazioni fisiche ma postulò l’esistenza di stati di sovrapposizione: un vero e proprio sconquasso per i fisici. Secondo i fisici non ha alcun senso affermare che che il sistema giace in uno stato determinato né tantomeno stabilire con certezza la differenza tra diversi stati del sistema.
Le rivelazioni della meccanica quantistica sono sconcertanti: ricordate l’esperimento dei filtri polarizzatori? Si dispongono i primi due in modo tale che la luce non passi più, e poi se ne inframmezza un terzo. Con grande sorpresa, i fotoni passano perché lo stato di polarizzazione indotto dal terzo polarizzatore, detto “diagonale”, è costituito da una so- vrapposizione degli stati verticale ed orizzontale. Non è uno stato intermedio ma un vero e proprio mix degli altri due. In meccanica quantistica sono definiti due soli concetti fondamentali: l’uguaglianza e l’ortogonalità: se due stati sono uguali, allora il loro confronto restituisce 1 – assimilabile all’evento certo. Se invece sono ortogonali allora restituisce il valore 0, l’evento nullo. Tutti gli altri sono una sovrapposizione dei primi due. Cioè sono contemporaneamente certi ed impossibili !
La meccanica quantistica associa a questi due stati due probabilità, rispettivamente del 100% e dello 0%. Tornando all’esempio dei polarizzatori, gli unici stati sicuramente distinti sono la polarizzazione verticale ed orizzontale: due polarizzatori verticali sono uguali perché una sorgente di luce fotone passa per entrambi con probabilità del 100%, mentre uno verticale ed uno orizzontale sono distinti perché nessun fotone può attraversarli contemporaneamente.
Se infiliamo un terzo polarizzatore nel mezzo, la probabilità che un fotone passi non è più nulla, perché la luce giace negli stati sovrapposti. Sembra impossibile da immaginare, ma il lettore può replicare in autonomia l’esperimento dei tre polarizzatori, usandoli semplicemente per guardare fuori dalla finestra, ed eseguire nell’ordine questi passaggi:
- Prendere due polarizzatori
- Ruotarli finché non passa più luce
- Prendere il terzo polarizzatore lasciando gli altri due inalterati in posizione
- Collocarlo in mezzo tra i primi due.
La luce passa di nuovo ! Come è possibile che aggiungendo un terzo filtro passi più luce che con solo due ? Sono le meraviglie del mondo quantistico, dove per uguale si intende “sicuramente coincidente” e per diverso “sicuramente distinto“. Tutti gli altri stati sono una sovrapposizione degli stati “sicuramente distinti”, cioé ortogonali.
E’ come la storia del bicchiere mezzo pieno e mezzo vuoto, c’è chi si affanna a dire che è mezzo pieno e chi è mezzo vuoto: in realtà è mezzo pieno e mezzo vuoto, contemporaneamente.
E Dio, a quanto pare, gioca decisamente a dadi con l’Universo: ma questo non è uno svantaggio. Sebbene da una parte i fenomeni fisici sembrano perdere la loro caratterizzazione meccanica, quindi “automaticamente” determinata, dall’altro apre le porte ad una possibilità sconcertante: se è possibile spiegare i fenomeni già accaduti con un modello probabilistico, allora è possibile prevederli.
E, questo, è un fronte interessante soprattutto per il business delle grandi aziende. Ne avete sentito parlare spesso su questo blog: Predictive Analytics. Ci torneremo su.
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Forse aveva ragione Einstein “Dio non gioca a dadi”. Perché i dadi non sono un gioco !