La mente mente

Werner Heisenberg

Una bella spallata alle certezze di una fisica deterministica (ovvero sicura di poter predire sempre, a partire da stati presenti certi, qualsiasi stato futuro) la diede nel 1926 il fisico tedesco Werner Heisenberg.

Egli introdusse in fisica l’indeterminazione delle grandezze. Il suo principio di indeterminazione, infatti, sosteneva che non è possibile sapere contemporaneamente e con certezza la posizione e la velocità di una particella.

In sostanza, più sapremo con precisione la posizione di una particella, meno sapremo della sua velocità, e viceversa.

Questo apparente paradosso, in realtà niente di meno che una certezza, è la conseguenza di comportamenti naturali ineliminabili. Per provare la posizione o la velocità di una particella, infatti, occorre spararle contro un fascio di luce. Ma la luce, come abbiamo visto, non è neutra, bensì è composta da fotoni, ciascuno con una carica di energia tanto più alta quanto è più alta la frequenza dell’onda di luce.

A questo punto, il fotone che colpirà la particella non potrà che perturbare la traiettoria e lo stato della particella colpita: l’energia del fotone interferirà con lo stato della particella e la cambierà nella traiettoria e nella velocità.

Ecco perché, indipendentemente dal procedimento usato per l’esperimento, i limiti naturali propri delle onde luminose, non permetteranno mai di spiegare a fondo il reale stato della materia.

Conseguentemente a ciò, la meccanica quantistica non potrà più avvalersi delle leggi della fisica classica: Heisenberg, Schrodinger e Dirac fonderanno quindi la nuova fisica, non più fondata su certezze matematiche determinate, ma su nuove equazioni quantistiche, in cui lo stato della materia, lungi dal rappresentare una certezza, non può che essere un’ipotesi.

Ogni particella, in meccanica quantistica, non ha posizione e velocità determinate ma vive uno stato quantico, ciò è come dire che ogni qualvolta si troveranno di fronte una particella, i fisici dovranno trascinare nei calcoli ogni possibile traiettoria della particella, e in questo, la particella verrà a trovarsi spesso nella posizione di vera e propria onda.

Bisogna infatti aggiungere che è possibile limitare lo stato quantico entro degli intervalli, primo fra i quali è il prodotto dell’incertezza della posizione della particella per quello dell’incertezza della sua velocità, il quale non potrà mai essere inferiore alla constate di Plank.