Da Quanta Magazine (trova la storia originale qui).
“La follia è fare la stessa cosa più e più volte e aspettarsi risultati diversi.”
Questa battuta – la chiamerò “follia di Einstein”- è solitamente attribuita ad Albert Einstein. Anche se l’effetto Matthew può essere in funzione qui, è innegabilmente il tipo di battuta intelligente e memorabile che Einstein ha spesso lanciato. E sono felice di dargli il merito, perché così facendo ci porta in direzioni interessanti.
Prima di tutto, notate che ciò che Einstein descrive come follia è, secondo la teoria quantistica, il modo in cui il mondo funziona davvero. Nella meccanica quantistica si può fare la stessa cosa molte volte e ottenere risultati diversi. Infatti, questa è la premessa alla base dei grandi collisori di particelle ad alta energia. In questi collisori, i fisici sbattono insieme le stesse particelle esattamente nello stesso modo, trilioni e trilioni di volte. Sono tutti pazzi a farlo? Sembrerebbe di no, visto che hanno ottenuto una stupenda varietà di risultati.
Naturalmente Einstein, notoriamente, non credeva nell’imprevedibilità intrinseca del mondo, dicendo “Dio non gioca a dadi”. Eppure, giocando a dadi, mettiamo in atto la follia di Einstein: Facciamo la stessa cosa più e più volte – cioè, tiriamo i dadi – e prevediamo correttamente risultati diversi. È davvero folle giocare a dadi? Se sì, è una forma molto comune di follia!
Possiamo eludere la diagnosi sostenendo che in pratica non si lanciano mai i dadi esattamente nello stesso modo. Cambiamenti molto piccoli nelle condizioni iniziali possono alterare i risultati. L’idea di fondo qui è che nelle situazioni in cui non possiamo prevedere con precisione cosa accadrà dopo, è perché ci sono aspetti della situazione attuale che non abbiamo preso in considerazione. Simili appelli all’ignoranza possono difendere molte altre applicazioni della probabilità dall’accusa di follia di Einstein a cui sono tutti esposti. Se avessimo pieno accesso alla realtà, secondo questo argomento, i risultati delle nostre azioni non sarebbero mai in dubbio.
Questa dottrina, nota come determinismo, fu sostenuta con passione dal filosofo Baruch Spinoza, che Einstein considerava un grande eroe. Ma per avere una prospettiva migliore, dobbiamo avventurarci ancora più indietro nella storia.
Parmenide era un influente filosofo greco antico, ammirato da Platone (che si riferisce al “padre Parmenide” nel suo dialogo il Sofista). Parmenide sosteneva la visione sconcertante che la realtà è immutabile e indivisibile e che ogni movimento è un’illusione. Zenone, un allievo di Parmenide, ideò quattro famosi paradossi per illustrare le difficoltà logiche del concetto stesso di movimento. Tradotto in termini moderni, il paradosso della freccia di Zenone è il seguente:
- Se sai dove si trova una freccia, sai tutto sul suo stato fisico.
- Quindi una freccia (ipoteticamente) in movimento ha lo stesso stato fisico di una freccia ferma nella stessa posizione.
- Lo stato fisico attuale di una freccia determina il suo stato fisico futuro. Questa è la sanità mentale di Einstein – la negazione della follia di Einstein.
- Quindi una freccia (ipoteticamente) in movimento e una freccia ferma hanno lo stesso stato fisico futuro.
- La freccia non si muove.
I seguaci di Parmenide si sono fatti prendere da nodi logici e raptus mistici sulla contraddizione piuttosto palese tra il punto cinque e l’esperienza quotidiana.
Il risultato fondamentale della meccanica classica è stabilire che il primo punto è difettoso. È fruttuoso, in quel quadro, permettere un concetto più ampio del carattere della realtà fisica. Per conoscere lo stato di un sistema di particelle, bisogna conoscere non solo le loro posizioni, ma anche le loro velocità e le loro masse. Armati di queste informazioni, la meccanica classica predice completamente l’evoluzione futura del sistema. La meccanica classica, dato il suo concetto più ampio di realtà fisica, è il modello stesso della sanità mentale di Einstein.
Con questo trionfo in mente, torniamo all’apparente follia di Einstein della fisica quantistica. Non è che anche questa difficoltà potrebbe indicare un concetto inadeguato dello stato del mondo?
Einstein stesso lo pensava. Credeva che dovessero esistere aspetti nascosti della realtà, non ancora riconosciuti nella formulazione convenzionale della teoria quantistica, che avrebbero ripristinato la sanità mentale di Einstein. In questa visione non è tanto che Dio non gioca a dadi, ma che il gioco che sta facendo non differisce fondamentalmente dai dadi classici. Sembra casuale, ma è solo a causa della nostra ignoranza di alcune “variabili nascoste”. Più o meno: “Dio gioca a dadi, ma ha truccato il gioco.”
Ma man mano che le previsioni della teoria quantistica convenzionale, priva di variabili nascoste, sono andate di trionfo in trionfo, il margine di manovra in cui si potrebbero accogliere tali variabili è diventato piccolo e scomodo. Nel 1964, il fisico John Bell ha identificato alcuni vincoli che devono essere applicati a qualsiasi teoria fisica che sia locale – intendendo che le influenze fisiche non viaggiano più velocemente della luce – e realistica, intendendo che le proprietà fisiche di un sistema esistono prima della misurazione. Ma decenni di test sperimentali, compreso un test “senza scappatoie” pubblicato il mese scorso sul sito di preprint scientifici arxiv.org, dimostrano che il mondo in cui viviamo elude questi vincoli.
Ironicamente, la stessa meccanica quantistica convenzionale comporta una vasta espansione della realtà fisica, che potrebbe essere sufficiente per evitare la follia di Einstein. Le equazioni della dinamica quantistica permettono ai fisici di prevedere i valori futuri della funzione d’onda, dato il suo valore attuale. Secondo l’equazione di Schrödinger, la funzione d’onda si evolve in modo completamente prevedibile. Ma in pratica non abbiamo mai accesso all’intera funzione d’onda, né al presente né al futuro, quindi questa “prevedibilità” è irraggiungibile. Se la funzione d’onda fornisce la descrizione definitiva della realtà – una questione controversa! – dobbiamo concludere che “Dio gioca un gioco profondo ma strettamente basato su regole, che a noi sembrano dadi.”
Il grande amico e sparring partner intellettuale di Einstein, Niels Bohr, aveva una visione sfumata della verità. Mentre secondo Bohr, il contrario di una verità semplice è una falsità, il contrario di una verità profonda è un’altra verità profonda. In questo spirito, introduciamo il concetto di falsità profonda, il cui opposto è allo stesso modo una falsità profonda. Mi sembra opportuno concludere questo saggio con un epigramma che, abbinato a quello con cui abbiamo iniziato, fornisce un bell’esempio:
“Naïveté is doing the same thing over and over, and always expecting the same result.”
Frank Wilczek ha ricevuto il premio Nobel per la fisica nel 2004 per il suo lavoro sulla teoria della forza forte. Il suo libro più recente è A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design. Wilczek è il professore di fisica Herman Feshbach al Massachusetts Institute of Technology.
Ristampato con il permesso di Quanta Magazine, una pubblicazione editoriale indipendente della Simons Foundation la cui missione è quella di migliorare la comprensione pubblica della scienza coprendo gli sviluppi e le tendenze della ricerca in matematica e nelle scienze fisiche e della vita.