Il contributo fornisce un’analisi filosofica del dibattito contemporaneo attorno alla natura delle particelle, descritte da una delle teorie quantistiche più recenti, la teoria quantistica dei campi. Nello specifico verranno presentati i dettagli fisico-formali e filosofici che stanno alla base della discussione sullo status ontologico ed epistemologico delle particelle. L’obiettivo sarà dunque quello di fornire non solo una panoramica generale per i lettori non esperti, ma anche uno sguardo più rigoroso per chi vorrà approfondire maggiormente alcuni dettagli tecnici del formalismo matematico su cui la teoria quantistica dei campi si basa.
Il contributo fornisce un’analisi filosofica del dibattito contemporaneo attorno alla natura delle particelle, descritte da una delle teorie quantistiche più recenti, la teoria quantistica dei campi. Nello specifico verranno presentati i dettagli fisico-formali e filosofici che stanno alla base della discussione sullo status ontologico ed epistemologico delle particelle. L’obiettivo sarà dunque quello di fornire non solo una panoramica generale per i lettori non esperti, ma anche uno sguardo più rigoroso per chi vorrà approfondire maggiormente alcuni dettagli tecnici del formalismo matematico su cui la teoria quantistica dei campi si basa.
La fisica quantistica, rappresenta una delle maggiori scientifiche e culturali nella storia umana. Gran parte della moderna tecnologia e della nostra comprensione della realtà fisica si basano su di essa. La fisica quantistica rappresentò una reale rivoluzione culturale in quanto prevede un comportamento delle particelle che contraddice radicalmente il nostro modo di comprendere la realtà quotidiana e i presupposti su cui è stata fondata tutta la fisica precedente. Eppure, a distanza di un secolo dalla sua fondazione, a causa principalmente del formalismo matematico astratto e complesso su cui si basa, rimane per i non addetti ai lavori e per gli studenti di liceo qualcosa di misterioso e bizzarro. In questo lavoro illustriamo un approccio didattico, che prende spunto da recenti tentativi di riformulare questa teoria sulla base di principi fisici elementari. Tale approccio ha il vantaggio di non utilizzare il formalismo matematico degli spazi di Hibert e degli operatori Hermitiani, e di ricavare in modo intuitivo e ragionevole i concetti fondamentali di indeterminazione ed entanglement. Ci auguriamo che questo approccio possa contribuire ad una maggiore diffusione e comprensione di questo patrimonio scientifico e culturale.
La meccanica quantistica è una delle più grandi conquiste intellettuali del xx secolo. Le sue leggiregolano il mondo atomico e subatomico e si riverberano su una miriade di fenomeni del mondomacroscopico, dalla formazione dei cristalli alla superconduttività, dalle proprietà dei fluidi a bassatemperatura agli spettri di emissione di una candela che brucia o di una supernova che esplode, daimeccanismi di combustione della fornace solare ai principi di base delle nanotecnologie. Non c’èquasi nulla nel mondo che ci circonda su cui non soffi l’alito delle leggi quantistiche. Tuttavia, per come è usualmente presentata nei libri di testo, la meccanica quantistica è sostanzialmenteun’insieme di regole per calcolare le distribuzioni di probabilità dei risultati di qualunqueesperimento (nel dominio di validità della meccanica quantistica). In quanto tale, non ci forniscedirettamente una descrizione della realtà. Una descrizione della realtà, cioè un’ ontologia, dovrebbedirci che cosa c’è nel mondo e come si comporta, quali sono i processi che si realizzano a livellomicroscopico e, di conseguenza, fornirci una spiegazione del formalismo quantistico.
L’emergenza, fornendo una nuova suggestiva chiave di lettura di fenomeni collettivi che sono osservati in numerosi sistemi, puo essere considerata uno dei concetti piu importanti della scienza contemporanea. In natura ci sono svariati stati emergenti, come i superconduttori, che sono caratterizzati da un nuovo tipo di ordine, di proprieta che permettono di analizzare i processi di organizzazione dei loro costituenti elementari. Alla luce del fenomeno della superconduttivita si puo sostenere che la teoria quantistica dei campi, struttura matematica fondamentale in grado di fornire la sintassi della fisica teorica contemporanea, non ha una realta ontologica primaria ma funziona proprio a causa dell’universalita emergente della superconduttivita, in virtu dell’esistenza di fenomeni di organizzazione collettiva all’interno dei sistemi fisici.
Nella sua straordinaria opera scientifica, Franco Selleri si è sempre opposto alla rinuncia alla comprensione della struttura della realtà e della natura degli oggetti fisici, che egli considera come l’elemento caratterizzante delle principali teorie della fisica del Novecento e che è stata stigmatizzata da Karl Popper come tesi della “fine della strada in fisica”. Sin dalla fine degli anni ’60, egli ha sviluppato quella riflessione critica nei confronti delle teorie fondamentali della fisica moderna, in particolar modo della teoria delle particelle elementari e della meccanica quantistica, e in un secondo tempo delle teorie relativistiche, che contraddistingue il suo programma di ricerca. Nel corso della sua intensa e infaticabile attività scientifica, Selleri è entrato in proficuo contatto con molti grandi fisici e filosofi della scienza, instaurando un intenso dialogo critico con Louis de Broglie, John Bell e Karl Popper. Le sue originali e non convenzionali ricerche lo hanno portato a risultati significativi non solo nell’ambito dei fondamenti della fisica, ma anche della storia e della filosofia della fisica. Per questo abbiamo voluto dedicare un numero speciale di Isonomia al nostro impareggiabile amico e collega, sia per la sua passione instancabile e la sua profonda conoscenza dei fondamenti formali, concettuali e filosofici delle teorie della fisica contemporanea, sia e forse ancor più come maestro di una prospettiva perennemente critica che egli ha sempre seguito e proposto con particolare rigore ed estrema determinazione.
Il dibattito sui fondamenti e sulla filosofia della meccanica quantistica si è arricchito negli ultimi decenni di nuove riflessioni e nuove idee, che difficilmente trovano posto però nei testi divulgativi e nei manuali. Questo volume si propone di colmare tale lacuna, accompagnando il lettore lungo un percorso che parte dai concetti di base della teoria (vettore di stato, funzione d’onda, dinamica e proprietà dei sistemi) e arriva alla spiegazione dei fenomeni quantistici più importanti (dualismo onda-corpuscolo, principio di sovrapposizione, entanglement), per approdare infine all’analisi delle sfide interpretative più complesse, come il problema della misura, il carattere statistico e il rapporto tra formalismo e ontologia. Ampio spazio è dedicato al significato del principio di indeterminazione, alla descrizione di alcuni apparenti paradossi (gatto di Schrödinger, scatola di Einstein) e alla teoria della decoerenza, che descrive il passaggio dalla meccanica quantistica alla meccanica classica. Il testo è corredato di riquadri di approfondimento in cui vengono esaminati temi più avanzati e tracciati collegamenti fra i diversi argomenti. Il volume si inserisce, dunque, nella discussione attuale sui fondamenti, offrendo al lettore una chiave di lettura chiara e rigorosa dell’interpretazione standard della meccanica quantistica.
La metafisica studia l’essenza delle entità, lasciando alle scienze particolari lo studio degli aspetti empirici, specifici, mutevoli ed instabili. In questo senso essa è vicina all’ontologia, in relazione a problemi come l’esistenza di Dio, l’essere “in sè”, l’immortalità della coscienza, l’origine e il significato dell’universo. Anche la fisica speculativa spinge il suo interesse verso le questioni metafisiche, a livello tecnico (matematico) e a livello di pensiero (in relazione alla filosofia).Negli ultimi anni la fisica speculativa ha studiato e sviluppato interessanti concetti e idee, che coinvolgono le ultime teorie quantistico-relativistiche unificate. La ricerca di un significato della vita trova fermento nella ricerca di un significato circa l’esistenza del nostro universo, anche come possibile parte di un multiverso che lo contiene.Ci sono aspetti controversi sul ruolo della coscienza nel processo di riduzione della funzione d’onda in meccanica quantistica; ciò restringe il campo di validità di alcuni principi fondamentali durante l’interazione tra microsistemi e macrosistemi, con conseguente diversificazione della definizione dello stato ontologico di coscienza e realtà.Dalle risposte di Wittgenstein ai paradossi della comunicazione e del relativismo concettuale emerge una tensione nella sua visione dei giochi linguistici e nei suoi esperimenti mentali, che può essere meglio compresa attraverso alcune riflessioni di Wittgenstein su Einstein e la sua teoria della relatività.