PIERGIORGIO ODIFREDDI, la Repubblica 16/4/2010, 16 aprile 2010
PERCH LE PARTICELLE NON SONO ANARCHICHE
Sappiamo tutti che, alla roulette di un casinò, i colori rosso e nero escono in modo perfettamente casuale, senza alcuna regolarità. Supponiamo però che due amici si rechino in due casinò diversi, e registrino alla stessa ora le successioni di colori usciti alle rispettive roulettes. Se, confrontando le registrazioni, si accorgessero che le due successioni sono perfettamente coincidenti, cosa potrebbero pensare? Ovviamente, soltanto che le due roulettes sono truccate, e collegate in qualche modo.
Se però i gestori dei casinò spergiurassero che non ci sono trucchi, permettessero controlli, e non si scoprisse effettivamente niente di sospetto? Beh, questo sarebbe un ottimo esempio di ciò che Jung chiamava sincronicità: un concetto da lui introdotto per spiegare l´esistenza di quelli che a volte ci appaiono come i «casi strani», o le «coincidenze significative», della vita.
Di solito, posti di fronte a questi casi o coincidenze, alcuni li accettano di buon grado, e altri invece li rimuovono. Jung trovò insoddisfacente l´opposizione tra causalità e casualità, e propose di affiancare loro un «terzo escluso», che chiamò appunto sincronicità: cioè, una connessione fra eventi che non è nè causale, nè casuale.
Sorprendentemente, l´esempio più inequivocabile di sincronicità viene oggi dalla fisica. Più precisamente, dai lavori di John Bell, di cui Adelphi pubblica un´interessantissima raccolta di saggi più o meno divulgativi e filosofici, intitolata Dicibile e indicibile in meccanica quantistica. Saggi in cui è Bell stesso a dare l´interpretazione autentica dei suoi lavori. E lavori che hanno fatto storia non solo nella fisica, ma anche e soprattutto nella filosofia della scienza, perchè hanno portato alla prima refutazione sperimentale di una visione metafisica del mondo, proposta nel 1936 da Albert Einstein e da lui difesa strenuamente fino alla morte.
Per spiegare in maniera intuitiva cosa Bell abbia dimostrato, immaginiamo che i nostri due amici ricevano periodicamente una busta contenente un foglio, che può essere rosso o nero. Aperta la busta, entrambi registrano i colori del foglio, e confrontano le registrazioni dopo aver ricevuto un gran numero di buste. Se ogni volta nelle due buste c´è un foglio dello stesso colore, essi ovviamente noteranno una perfetta coincidenza fra le loro osservazioni, anche nel caso in cui la scelta del colore da parte del mittente fosse stata ogni volta casuale. Viceversa, dalla perfetta coincidenza delle loro registrazioni i due amici potranno dedurre che, ogni volta, nelle due buste c´era un foglio con lo stesso colore.
Fuor di metafora: il foglio nella busta corrisponde a una particella, il colore a una proprietà fisica misurabile, gli amici a due osservatori isolati fra loro, e l´apertura delle buste a una misura della proprietà della particella. Se le particelle hanno sempre lo stesso valore della proprietà fisica in questione, ci sarà una perfetta coincidenza fra le due misure. Viceversa, se esiste una perfetta coincidenza fra le misure, e i due osservatori non sono in comunicazione fra loro, allora si può dedurre che le particelle avevano ogni volta lo stesso valore della proprietà.
Passiamo ora a una versione più elaborata della metafora. Supponiamo questa volta che i due amici ricevano periodicamente tre buste numerate, contenenti ciascuna un foglio che può essere rosso o nero. Gli amici decidono ogni volta, autonomamente, quale busta aprire. Entrambi registrano i risultati delle proprie osservazioni, e li confrontano dopo aver ricevuto un gran numero di buste. Se ogni volta nelle buste con lo stesso numero c´è un foglio con lo stesso colore, allora, possiamo osservare due cose. Primo, che se gli amici hanno aperto la stessa busta, hanno sempre visto lo stesso colore. Secondo, che quando hanno aperto buste qualunque, hanno visto lo stesso colore almeno cinque volte su nove.
La prima osservazione è ovvia. Per quanto riguarda la seconda, basta notare che ogni volta ci sono sempre almeno due buste che hanno fogli con lo stesso colore, perché i colori sono solo due, ma le buste tre. I colori osservati devono dunque essere gli stessi in almeno cinque dei nove casi possibili: i tre in cui vengono aperte due buste con lo stesso numero, e i due (simmetrici) in cui vengono aperte due buste con numeri diversi, ma con fogli aventi lo stesso colore.
Possiamo ora applicare la metafora alle particelle nel modo già fatto, per esempio supponendo di misurarne la polarizzazione. Il fenomeno è ben noto, grazie alle lenti polarizzate degli occhiali, o ai filtri per apparecchi fotografici: essi permettono il passaggio completo della luce polarizzata in una direzione, non permettono il passaggio di quella polarizzata in direzione perpendicolare, e permettono un passaggio parziale per la luce polarizzata in direzioni intermedie.
Che cosa succede se consideriamo particelle che hanno la stessa polarizzazione (ad esempio, perché sono state emesse da uno stesso atomo eccitato da raggi laser), e ne misuriamo la polarizzazione in tre possibili direzioni prestabilite? L´argomento precedente ci dice che, se si misura la polarizzazione nella stessa direzione per entrambe le particelle, si avrà sempre lo stesso risultato. E se invece si effettuano le misure in direzioni scelte a caso fra le tre possibili, in media si avrà lo stesso risultato almeno cinque volte su nove.
E invece qualcosa va storto, perché è possibile scegliere le tre direzioni di misura della polarizzazione in modo tale che lo stesso risultato si registri effettivamente sempre nel primo caso, ma solo metà delle volte nel secondo: quindi, meno del previsto, perché cinque volte su nove sono più di metà. Il problema è, che cosa è andato storto?
Gli esperimenti potrebbero essere stati maldestri, ma questo sembra escluso: sono stati ripetuti molte volte, con grande accuratezza e ingegnosità. Soprattutto a Parigi, dal gruppo di Alain Aspect, autore di una bella prefazione alla collezione di saggi di Bell. Forse abbiamo fatto male i conti, ma anche questo sembra escluso: non abbiamo usato che matematica elementare, applicata nel più banale dei modi.
L´unica possibilità è che, se la Natura è un postino, le particelle che essa recapita non siano come buste con fogli colorati. La cosa è ovvia letteralmente, ma metaforicamente significa che il comportamento microscopico della Natura non assomiglia al suo comportamento macroscopico. In particolare, particelle che sono tanto distanti da non poter comunicare fra loro a velocità inferiori a quella della luce, sembrano ciò nonostante comportarsi in modo perfettamente casuale se considerate individualmente, ma coordinato se considerate insieme. Esattamente come le due misteriose roulettes considerate agli inizi. Ed esattamente come richiede la sincronicità.
La presenza di correlazioni istantanee tra queste «roulette quantistiche» indica che ci sono più cose interconnesse in cielo e in terra, di quante se ne sogni la filosofia della scienza occidentale. Senza voler scomodare il voodoo, che si basa appunto sull´assunzione che ciò che è appartenuto a una persona, dalle unghie ai capelli, le rimane collegato e permette di influenzarla a distanza, possiamo almeno notare che gli aspetti olistici della fisica moderna costituiscono una coincidenza significativa con la filosofia orientale. E che ci sono più casi strani nella fisica, di quanto avemmo immaginato prima che Bell ci dicesse dove andarli a osservare.