Non causalità e meccenica quantistica: una realtà difficile da accettare

Indubbiamente la Meccanica Quantistica è stata la teoria di maggior successo sulla natura che l’umanità ha sviluppato nel corso della sua storia. Tuttavia, poiché è quasi un luogo comune, le sue basi e interpretazioni sono ancora considerate poco chiare e, pertanto, molto dibattute. Ci sono attualmente, oltre all’interpretazione ufficiale , una serie di versioni alternative che cercano di rimuovere il velo scomodo che ci impedisce di sentirci soddisfatti di una teoria tanto formidabile. Questo articolo ha come scopo quello di  ipotizzare che l’origine di tutte le discrepanze è la realtà non causale della meccanica quantistica, proprietà che appare essere inaccettabile per l’uomo. Non accettando una tale ipotesi, andiamo in palla e continueremo ad esserlo fintanto che non ci riconciliamo con la nostra vita quotidiana, che è chiaramente causale.

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Prima di entrare nell’argomento, vorrei sottolineare perché possiamo ritenere che la meccanica quantistica sia la teoria di maggior successo. In primo luogo, parafrasando lo scienziato americano Richard Feynman, la più grande scoperta che l’essere umano abbia fatto è l’esistenza di atomi e molecole, così come le regole che ci dicono come si comportano; questa è la meccanica quantistica. Conseguenze di questo fatto sono i grandi progressi tecnologici che vanno dall’uso delle telecomunicazioni, dell’informatica, dei laser, del forno a microonde e di tutta l’elettronica che ci circonda. D’altra parte, la Meccanica Quantistica ci ha permesso di capire che noi stessi siamo “codificati” in molecole come il DNA e che dipendiamo da altri come le proteine.

D’altra parte, la meccanica quantistica ci ha permesso di capire che noi stessi siamo “codificati” in molecole come il DNA

E su un piano più grande, ci ha dato lo schema per sapere, o credere di sapere, di cosa sono fatte le stelle e dell’intero universo. E per inciso, ha sottolineato un fatto che ci riguarda in questa lettera e cioè che il mondo sembra essere irreversibile con una chiara distinzione tra ciò che è una causa e il suo effetto conseguente; cioè, ci ha aiutato a capire cosa sono il passato, il presente e il futuro. La meccanica quantistica, con la sua concomitante prescrizione dell’esistenza degli atomi, ci offre tutto questo e molto altro ancora. Tuttavia, insisto, non sappiamo bene come interpretarlo nella sua forma più elementare.

Ma cosa si intende per causale? Alcuni esperti sostengono che si tratta di determinismo, altri il rapporto di causa ed effetto. Naturalmente si tratta di termini …

mecanica_cuanticabohr_niels_3Niels Bohr (1885-1962)

Il termine causale è quello originariamente utilizzato dal Fisico danese Niels Bohr, considerato uno dei padri della teoria dei quanti. Dire che la natura è causale nel senso che, dato un “effetto” (che coinvolge l’intero universo) in un dato momento, c’è una e una sola “causa” che produce (che coinvolge anche l’intero universo) in un altro momento precedente dato. E funziona il contrario, ogni causa produce un singolo effetto, in determinati momenti. Facciamo sottolineare due fatti: uno, che questa definizione di causalità implica due distinte, vale a dire, la “unicità” di causa ed effetto si riferiscono solo ad eventi che si verificano in due momenti momenti ben determinati; e secondo, che è necessario coinvolgere l’intero universo. Questo suona molto difficile perché sembra necessario conoscere in dettaglio ciò che l’universo sta facendo in un dato per concludere quello che sarà in un secondo momento. E sì, dovremmo assolutamente sapere cosa fa l’intero universo, tuttavia, ed ecco il potere dell’astrazione della fisica: quello che facciamo e supponiamo che un dato fenomeno possa isolarsi dal resto dell’Universo e essere analizzato in modo dettagliato ignorando quel riposo. Ad esempio, quando si studia la rotazione della Terra intorno al sole, noi consideriamo solo le due entità e ci dimentichiamo che ci sia la Luna, gli altri pianeti e altre stelle tutto l’universo!

L’assunzione di cui sopra si rivela molto buona e ci consente di capire e prevedere come si verifica tale movimento. E sostanzialmente quello che facciamo con tutto ciò che analizziamo con tutte le teorie che abbiamo attualmente. Certo, a volte non è possibile dimenticare la presenza di altri corpi e in tal caso li includiamo e di nuovo dimentichiamo il resto. Pertanto, possiamo perfezionare il concetto di causalità un po ‘di più affermando che se isoliamo un fenomeno dal resto dell’universo a sufficienza, allora un effetto è causale quando ha una e una sola causa all’interno di tale isolamento. Molte volte tale isolamento è impossibile e in tal caso ricorriamo alla probabilità. Vale a dire, affermiamo che c’è una sola causa, ma che non sappiamo cosa sia perché ogni volta che il fenomeno può essere ripetuto osserveremo che l’effetto varia. Non è che il fenomeno non sia causale, crediamo che lo sia, il problema risiede nella nostra incapacità di conoscere nel dettaglio tutto ciò che accade in ciascun caso e che influisce sul fenomeno in questione. Ribadisco, e tornerò su questo punto, in quella situazione ricorriamo alla probabilità e diciamo che data una causa non completamente specificata, ci sono in tal caso diversi effetti con diverse probabilità di accadimento.

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Meccanica newtoniana

È il concetto di causalità che genera un fatto che sembra essere ovvio, e in quale parte del metodo scientifico riposa; vale a dire che se “prepariamo” un sistema in qualche stato o configurazione in modo che possiamo “ripeterlo”, la sua storia futura sarà sempre la stessa. Questo ci permette, a sua volta, di progettare diversi esperimenti sullo “stesso” fenomeno, così che dopo averlo ripetuto e osservato molte volte, possiamo “ricostruire” la sua storia passata. L’inevitabile conclusione è che qualsiasi sistema fisico, sia esso un atomo, una stella o un essere vivente, sta sempre “facendo” qualcosa di ben definito e, quindi, capace di essere descritto precisamente di momento in momento. Le cosiddette teorie classiche, come la Newton’s Mechanics e l’Elettromagnetismo di Maxwell, ad esempio, sono costruiti e basati su questo concetto di causalità. E insisto, le teorie di probabilità sono anche causali perché suppongono che sullo sfondo il mondo sia classico in questo senso. Il punto di questo articolo è notare che l’apparente evidenza di causalità è in realtà dovuta a una posizione filosofica che ha portato alle teorie classiche della natura sviluppate in questo modo. Questa posizione, ovviamente, non è un capriccio o un’arbitrarietà, ma è causata, da un lato, dall’osservazione della natura attraverso i nostri sensi, e dall’altra, sostengo, perché è in accordo con “l’esistenza” finito lo stesso degli umani e ciò che diamo un senso di esistenza, come ad esempio il pianeta Terra in cui viviamo. Le teorie della probabilità sono anche causali perché presumono che sullo sfondo il mondo sia classico in questo senso. Il punto di questo articolo è notare che l’apparente evidenza di causalità è in realtà dovuta a una posizione filosofica che ha portato alle teorie classiche della natura sviluppate in questo modo.

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L ‘”esistenza”

Per la meccanica quantistica, il concetto di causalità esposto non esiste realmente. È molto semplice, ci afferma che se conosciamo una causa, con la massima conoscenza possibile della sua realizzazione in un dato momento, c’è in generale un numero indefinito di possibili effetti di cui non possiamo sapere cosa accadrà. Non solo, ci dice rigorosamente che tale incertezza non è un problema della nostra mancanza o incapacità di conoscere o sperimentare. Ci dice, senza mezzi termini, che la natura è così e che non c’è niente da fare. Una prima “vittima” di questa situazione è il fatto che non è possibile ripetere un esperimento; ogni volta che proviamo a ripetere una situazione, stiamo davvero facendo un altro esperimento con il suo possibile risultato diverso da quello precedente. Una conseguenza molto difficile da comprendere è che la Meccanica Quantistica non è in grado di descrivere ciò che accade in un singolo esperimento o nella realizzazione di un fenomeno, contrariamente a quanto suppongono le teorie classiche. L’alternativa che la teoria impone è che devono essere le previsioni che getta interpretato probabilisticamente, sebbene in questo caso non a causa della nostra ignoranza o incapacità, ma perché si scopre che la natura è così. Quest’ultima affermazione è la differenza cruciale tra le teorie causali e la meccanica quantistica. Tuttavia, dobbiamo stare attenti a non fingere di non sapere “nulla” su ciò che accadrà. Sì, lo sappiamo e molto. Per essere più chiari, ciò che la meccanica quantistica predice, in un modo straordinariamente preciso, sono tutti i possibili effetti di una data causa, così come le probabilità di accadimento di ciascuna di esse. Ciò che dovrebbe essere chiaro è che, non importa quante volte ripetiamo gli esperimenti, non possiamo mai dire cosa accadrà nella realizzazione di uno solo di essi.

Questa è la non-causalità che la meccanica quantistica attribuisce alla natura.

Questa è la non-causalità che la meccanica quantistica attribuisce alla natura. Comprendere questo fatto in una teoria matematica sembra essere la ragione del suo successo.

Alla prima lettura le affermazioni del paragrafo precedente sembrano quasi assurde e la prima cosa che la gente dice è, beh, non è l’ultima teoria che gli umani svilupperanno ed è più probabile che questo sia ancora incompleto. Come nota personale, questa posizione è quasi ingiusta quando, come affermiamo, non c’è stata altra teoria con maggiore impatto e trascendenza nella nostra vita quotidiana come la Meccanica Quantistica. In particolare, le apprezzate teorie classiche non sono semplicemente in grado di spiegare e prevedere la stragrande maggioranza dei fenomeni che osserviamo. Ciò che è notevole è che siamo chiaramente incapaci non solo ad accettare che nella sua forma più intima la Natura sia non-causale, ma sembra che non abbiamo nemmeno pensato che una tale possibilità fosse vera. Non dovremmo sentirci così male; Il primo a sottolineare questo problema non era né più né meno del grande Albert Einstein, che cercò di dimostrare che la teoria era incompleta, da un punto di vista tecnico. Einstein fallì in questo tentativo di dimostrazione, come gli aveva fatto notare Niels Bohr, e all’epoca sembrava essere chiaro alla comunità scientifica del tempo. Tuttavia, nel corso degli anni, la causa è riemersa e molti affermano che Einstein aveva ragione. Secondo l’autore, quasi tutti i tentativi di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accettare la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca del universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. che ha cercato di dimostrare che la teoria era incompleta, da un punto di vista tecnico. Einstein fallì in questo tentativo di dimostrazione, come gli aveva fatto notare Niels Bohr, e all’epoca sembrava essere chiaro alla comunità scientifica del tempo. Tuttavia, nel corso degli anni, la causa è riemersa e molti affermano che Einstein aveva ragione. Secondo l’autore, quasi tutti i tentativi di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accettare la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca del universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. che ha cercato di dimostrare che la teoria era incompleta, da un punto di vista tecnico. Einstein fallì in questo tentativo di dimostrazione, come gli aveva fatto notare Niels Bohr, e all’epoca sembrava essere chiaro alla comunità scientifica del tempo. Tuttavia, nel corso degli anni, la causa è riemersa e molti affermano che Einstein aveva ragione. Secondo l’autore, quasi tutti i tentativi di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accettare la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca del universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. come ha sottolineato Niels Bohr, e al momento sembrava essere chiaro alla comunità scientifica del tempo. Tuttavia, nel corso degli anni, la causa è riemersa e molti affermano che Einstein aveva ragione. Secondo l’autore, quasi tutti i tentativi di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accettare la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca del universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. come ha sottolineato Niels Bohr, e al momento sembrava essere chiaro alla comunità scientifica del tempo. Tuttavia, nel corso degli anni, la causa è riemersa e molti affermano che Einstein aveva ragione. Secondo l’autore, quasi tutti i tentativi di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accettare la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca del universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. quasi tutti i tentativi che esistono nel tentativo di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accogliere la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca dell’universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo. quasi tutti i tentativi che esistono nel tentativo di “spiegare” l'”indeterminismo” (o non-causalità) della Meccanica Quantistica sono dovuti alla nostra incapacità di accogliere la possibile non-causalità come una proprietà intrinseca dell’universo. Forse se aprissimo le nostre menti a questa possibilità, troveremo nuove vene di comprensione del mondo.

Questo documento non intende essere esaustivo in alcun modo e desidera solo sottolineare che la non-causalità della Meccanica Quantistica sembra inaccettabile. Tuttavia, per concludere questo argomento abbiamo almeno due compiti rimasti. Il primo è davvero molto tecnico ed è questo: com’è possibile che la Meccanica Quantistica ci dica che la Natura è essenzialmente non-causale e gran parte di ciò che gli umani osservano sembra essere? Il secondo è più speculativo: perché non possiamo accettare la non-causalità?

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La risposta al primo è relativamente semplice ma non accettata da tutti. Come abbiamo detto, la Meccanica Quantistica è profondamente legata al fatto dell’esistenza (o credenza della sua esistenza) di atomi e molecole. Cioè, impone un limite a ciò che è piccolo e ci dice che tutta la materia nell’universo è “granulosa” con lo stesso tipo di “graniti”. Non importa che stiamo parlando di un pezzo di gesso, un cane, la luna, la stella Alpha Centauri, o la galassia più remota, tutto, assolutamente tutto, è composto dalla stessa ed è di atomi e molecole, che assorbono ed emettono luce a tutte le frequenze. La meccanica quantistica descrive solo quegli atomi e non altre speculazioni e arbitrarietà della nostra mente. Il problema è che gli atomi sono molto piccoli e solo a quella scala la non-causalità si manifesta in modo evidente. Gli atomi sono così piccoli che è impossibile per i nostri occhi vederli e gli altri sensi per rilevarli; semplicemente la natura non progetta i nostri sensi con la capacità di apprezzarli uno per uno. E lo fece, forse, perché quasi qualsiasi oggetto o corpo che possiamo discernere è costituito da un numero incomprensibilmente enorme di atomi e molecole. Ad esempio, la più piccola cosa che possiamo osservare con un microscopio è composta da circa 1.000.000.000.000.000 di atomi. I fisici chiamano tutto ciò che possiamo osservare macroscopico ed è sempre composto almeno da quel numero enorme e formidabile di atomi. Mentre le teorie classiche venivano sviluppate osservando il comportamento dei corpi macroscopici, dovrebbe essere evidente alla luce della Meccanica Quantistica che la causalità è una proprietà (approssimativa!) Di enormi aggregati di atomi e molecole come noi stessi. E questa è la risposta. È il mondo macroscopico che sembra essere causale. E quanto più grande è tanto più accurato sembrerà essere la causalità. Questo può essere mostrato tecnicamente, sebbene non tutti i ricercatori siano soddisfatti di tale risposta. dovrebbe essere evidente alla luce della Meccanica Quantistica che la causalità è una proprietà (approssimativa!) di enormi aggregati di atomi e molecole come noi stessi. E questa è la risposta. È il mondo macroscopico che sembra essere causale. E quanto più grande è tanto più accurato sembrerà essere la causalità. Questo può essere mostrato tecnicamente, sebbene non tutti i ricercatori siano soddisfatti di tale risposta. dovrebbe essere evidente alla luce della Meccanica Quantistica che la causalità è una proprietà (approssimativa!) di enormi aggregati di atomi e molecole come noi stessi. E questa è la risposta. È il mondo macroscopico che sembra essere causale. E quanto più grande è tanto più accurato sembrerà essere la causalità. Questo può essere mostrato tecnicamente, sebbene non tutti i ricercatori siano soddisfatti di tale risposta.

Finisco con la speculazione e mi addentro nel terreno fangoso. Perché non possiamo accettare la non-causalità? La mia convinzione è che gli esseri umani hanno una vita finita. Più precisamente, abbiamo un principio che è la nostra nascita (o concezione). Non è difficile per noi credere che potremmo essere immortali; Ci sono molti romanzi, film e persino “seri” sforzi scientifici che trattano di una tale possibilità. Tuttavia, è chiaro per noi che c’è un istante nel corso del tempo in cui nasciamo. Abbiamo un inizio Oserei dire: tutte le culture e le religioni hanno un principio. Non solo, la scienza stessa! Abbiamo il Big Bang (Bing-Bang) che consideriamo il Principio dell’Universo. Il rigoroso concetto di eternità sembra essere un altro impossibile per gli umani. pertanto, avendo un principio implica un dopo e un posteriore e un futuro e credere che ciò che accadrà in un attimo è solo una conseguenza di quello che è successo un istante precedente, ma solo modo per noi e il nostro universo sono. Anche se non sappiamo cosa, riteniamo che il resto dell’universo è sempre fare qualcosa di unico e che, se ripetuto con le stesse condizioni, all’inizio, la stessa cosa accada di nuovo. Liberarsi di questa ovvietà è difficile.

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