15/06/17

I giorni che sconvolsero la Fisica (1)

E’ impossibile misurare con la stessa precisione sia la posizione che la velocità di una particella”. In altre parole: Quanto più si tenti di stabilire con maggiore accuratezza la posizione occupata da una particella, tanto più diventa aleatoria e incerta la sua velocità. E viceversa. 

Il Principio di indeterminazione di Heisenberg, in fondo, è tutto qui; ed è da esso e dalla sua finora granitica inattaccabilità, nonché da un recente esperimento che sembra raggirarlo, che è nata l'idea di questa storia di scienza e fantascienza. Buon divertimento!

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L'EFFETTO ORTEGA

Saragozza, sabato 16 aprile 2016

 

Le prime ombre della sera calavano sul campus San Francisco, mentre Saragozza si andava vestendo di mille luci.

Nel suo studio, al secondo piano dell'istituto di Fisica, il professor Ernesto Mendez, rifletteva sulle parole conclusive di uno scritto di Ettore Majorana, un articolo vecchio di quasi novant'anni ma ancora in grado di turbare il lettore.

 

"Bastano comuni artifici di laboratorio per preparare una catena comunque complessa e vistosa di fenomeni che sia comandata dalla disintegrazione accidentale di un solo atomo radioattivo. Non vi è nulla dal punto di vista strettamente scientifico che impedisca di considerare come plausibile che all'origine di avvenimenti umani possa trovarsi un fatto vitale egualmente semplice, invisibile e imprevedibile".

 

Pensare che Majorana aveva cestinato quel suo articolo, dal curioso titolo “Sul valore delle Leggi Statistiche nella Fisica e nelle Scienze Sociali”, scritto per una rivista di Sociologia, e sarebbe stato perduto per sempre se un suo grande amico, il fisico Giovannino Gentile, non lo avesse fatto pubblicare, qualche anno dopo la sua misteriosa scomparsa.

Mendez si riscosse dalle sue meditazioni. Si stava facendo tardi e doveva ancora finire di scrivere la presentazione dell'esperimento che il giorno seguente avrebbe avvicinato un pubblico molto eterogeneo al curioso mondo della meccanica quantistica.

“Tocar la Ciencia” (Toccando la Scienza), era il titolo che avevano scelto per il programma di divulgazione che, ogni week-end, attirava giovani ed anziani, accomunati da un unico desiderio di imparare, conoscere, capire, i fenomeni ed i meccanismi della fisica moderna.

Ciascun visitatore poteva eseguire personalmente, sotto la guida degli assistenti, gli storici esperimenti che avevano portato, nel corso dell'ultimo secolo, alla formulazione di teorie che, nella loro apparente assurdità, davano una interpretazione della realtà, innegabile realtà, per quanto paradossale nelle sue manifestazioni.

Il primo evento, in programma quella settimana, proponeva il celebre esperimento della doppia fenditura. Nei lunghi corridoi dell'istituto erano stati predisposti grandi pannelli che illustravano i particolari della dimostrazione con disegni, grafici, fotografie e dettagliate spiegazioni. In fondo, in una grande sala circolare, erano state allestite le postazioni presidiate dagli assistenti, a cui i visitatori potevano accedere per toccare di persona “l'esperimento più bello della fisica”, come lo definiva il titolo del grande poster che campeggiava sulla porta di ingresso:

 

L'esperimento illustra la dualità onda-corpuscolo e permette di capire immediatamente il significato fisico della funzione d'onda associata all'elettrone. Esso contiene l'essenza della meccanica quantistica. Ha tutte le caratteristiche che permettono di definire un esperimento bello. È di importanza strategica, nel senso che è capace di convincere anche il più scettico sui fondamenti della meccanica quantistica.

 

Raimundo Ortega era un ragazzone di sedici anni, studente liceale, con una curiosa caratteristica per la quale i compagni, ma anche i professori, gli avevano affibbiato il soprannome di El Memorion.

Raimundo ricordava tutto ciò con cui veniva a contatto, ma proprio tutto. Benché capisse solo una minima parte dei concetti, riusciva a ricostruire complicate dimostrazioni viste di sfuggita una sola volta. Era in grado di recitare a memoria l'elenco dei re visigoti spagnoli e tutte le loro dinastie fino al più piccolo particolare, le superfici e le popolazioni di tutti gli stati del mondo, pagine e pagine di tavole trigonometriche e logaritmiche, senza sbagliare un decimale. Insomma un vero mostro.

Quel sabato mattina arrivò tra i primi all'istituto di Fisica. Attraversò i corridoi lanciando rapidi sguardi ai vari tabelloni, aspirandone il contenuto in quella sua testa malata. Si soffermò con grande interesse davanti agli ultimi pannelli, quelli con le immagini dei contraddittori risultati dell'esperimento. I disegni delle tracce degli elettroni che si manifestavano nella loro apparenza corpuscolare e i disegni della interferenza che generavano quando emergeva la loro natura di onda probabilistica. Quelle macchie bianche, quelle inquietanti strisce su fondo nero, lo affascinavano. La didascalia diceva semplicemente che un singolo elettrone, passando attraverso lo sbarramento interrotto da due fenditure ravvicinate, aveva un comportamento ambiguo fintanto che non veniva rilevato da un osservatore. Insomma sembrava che avesse attraversato l'ostacolo passando da entrambe le fenditure o meglio, rinviasse la decisione di quale porta attraversare a dopo l'attraversamento.

Raimundo ristette pensieroso davanti all'evidente paradosso. Come poteva una particella così minuscola come l'elettrone possedere un tale livello di libero arbitrio? Eppure quegli scienziati erano in grado di dimostrare che tutto avveniva proprio come se fosse così.  Già, “come se”, ma un modello non è una vera spiegazione. E' un modo efficiente di predire un comportamento ma non di penetrare nei segreti meccanismi che lo muovono. Nella testa del Memorion, densa di tutte le informazioni assorbite nel percorso tra i tabelloni, si mise in moto qualcosa. Se gli elettroni erano così intelligenti da riuscire a tenere in scacco i migliori cervelli, allora non sarebbe stato impensabile poter comunicare con loro...

Il giovane con il camice bianco lo stava osservando da un po'. Gli si avvicinò sorridendo.

“Ti interessa vedere con i tuoi occhi cosa succede? E' una cosa straordinaria, credimi...”

Raimundo si riscosse dai suoi pensieri. “Certo, mi interessa molto, sono davvero curioso di capire”.

“Veramente, più che capire potrai...constatare. La spiegazione di questo fenomeno è qualcosa che si deve accettare quasi contro la nostra volontà, tanto è lontano dalle nostre esperienze concrete.”

Si diressero verso la strumentazione predisposta, tra gli altri visitatori che andavano affollando la sala.

Ogni postazione era dotata di uno schermo su cui erano proiettate le immagini che si andavano formando via via che i singoli elettroni transitavano lasciando la loro traccia. Progressivamente le frange di interferenza apparivano sempre più distinte sullo sfondo nero, suscitando perplessità e stupore in chi, per la prima volta, veniva in contatto con il misterioso mondo dei fenomeni quantistici.

Solo lo schermo davanti al quale si trovava Raimundo Ortega, restava nero come la notte più oscura. Nonostante tutto sembrasse funzionare regolarmente, non appariva alcuna figura di interferenza, e neppure alcun raggruppamento di qualsivoglia struttura, e neppure alcun puntino isolato, nulla.

Venne chiamato un tecnico per controllare le apparecchiature, ma non trovò nulla di insolito. Ciascun componente del sistema sembrava funzionare regolarmente.

Il giovane con il camice bianco, colto alla sprovvista dalla situazione imbarazzante, propose...

“Spostiamoci alla postazione di fianco, lì non ci sono problemi, potremo completare l'osservazione”

Raimundo, lo guardò pensieroso, “Non è detto, ma perché no? Proviamo...”

Provarono e tutto si ripetè come prima, davanti agli occhi costernati dell'assistente.

Il professor Mendez, informato urgentemente di quanto stava accadendo, arrivò pochi minuti dopo. Si consultò con i tecnici e gli assistenti, verificò le apparecchiature, invitò gentilmente Ortega a lasciare la sala per un momento e fece riprendere le dimostrazioni che, con grande sollievo di tutta l'equipe, ripresero a svolgersi regolarmente secondo le aspettative.

Salvato il programma della giornata, restava aperto il problema più grande, o forse non era un problema, ma una straordinaria opportunità. La presenza del Memorion aveva evidentemente ingarbugliato le cose, determinato una alterazione delle onde di probabilità associate agli elettroni, interferendo in qualche modo, come “convincendoli” a non attraversare alcuna delle fenditure di fronte alle quali erano stati spinti. Nessun elettrone si era comportato diversamente, fosse “intimidito” o “complice”, l'elettrone aveva deciso di non passare.

Tutti i modelli, dai più semplici ai più sofisticati, hanno un loro tallone d'Achille. Prima o poi vengono falsificati. E' proprio questa la forza che fa progredire la conoscenza, un passo dopo l'altro. Ora, pensava Mendez, tutto da rifare. Ricordò l'articolo letto la sera precedente. Non solo esisteva una affinità fra il mondo elusivo della meccanica quantistica e quello altrettanto elusivo del pensiero umano, ma per la prima volta nella storia, era successo che questi due universi venissero in contatto tra di loro. Da impazzire.

Osservò pensieroso, fuori dalla finestra dello studio, il via vai degli studenti diretti alla aule per assistere alle lezioni  del pomeriggio. Forse, un giorno, qualcuno di quei ragazzi avrebbe fatto una scoperta importante, un passo in più sull'interminabile sentiero della conoscenza. Inevitabilmente ripensò ai lunghi anni dedicati alla ricerca, all'interminabile inseguimento del senso racchiuso nelle leggi apparentemente semplici ed in realtà così misteriose. Il verso di una vecchia canzone irruppe all'improvviso nei suoi pensieri... Quei giorni perduti a rincorrere il vento...

Perché perduti? Non erano forse stati i giorni più pieni della sua vita? Vissuti era la parola giusta. Meravigliosamente vissuti. Ed ora questo fatto inconcepibile ne prometteva altri di quei giorni, nuove speranze di comprendere, nuove emozioni nello scoprire significati, nel sentire rinascere l'eterna illusione di riuscire a vedere, attraverso la nebbia che li avvolge, l'origine e il destino oltre l'orizzonte.

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NUOVE RIVELAZIONI SULL'EFFETTO ORTEGA

Saragozza, venerdì 17 giugno 2016

 

Benché si fosse fatto di tutto per tenere nascosta la notizia, qualcosa era trapelato e il Centro Nacional de Inteligencia aveva subito provveduto a fornire un servizio di sorveglianza per evitare che Ortega potesse essere avvicinato da emissari di governi stranieri, interessati alle sue straordinarie capacità.

El Memorion era praticamente prigioniero all'interno della foresteria dell'istituto di Fisica. Non che la cosa lo disturbasse più di tanto, passava le giornate a leggere documenti di ricerca, articoli scientifici, e poi, c'era sempre Mendez a portata di mano per fare quattro chiacchiere.

Il professore, ogni giorno, portava il discorso sul punto cruciale: Come aveva fatto Ortega a neutralizzare l'esperimento?

Ma la risposta che otteneva era sempre la medesima. “Professore, lo dite anche voi che non si capisce nulla del come, bisogna accontentarsi di vedere cosa succede”.

Nello sguardo mite di Mendez passava un lampo repentino, rivelatore del suo istinto represso di ghermire il collo del Memorion e di strozzarlo.

Quel venerdì di metà giugno, però, Ortega se ne venne fuori a dire: “Sa, professore... quando l'esperimento è cominciato ho pensato che se fossi stato un elettrone mi sarei sentito imbarazzato a decidere che via prendere. Una fenditura o l'altra? Oppure tutte e due? Una bella responsabilità. Gli elettroni sono particelle piuttosto pessimiste, non per nulla hanno una carica negativa. L'idea di sbagliare li paralizza. Credo che il primo elettrone non sia passato perché non era riuscito a prendere una decisione. Poi gli altri che sono sopraggiunti si sono trovati davanti questa nube di cariche negative che li ha respinti indietro. Alla fine nessuno è passato. Credo che sia tutto qui.”

Mendez lo ascoltava con estremo interesse.

“Del resto”, riprese Ortega, “è una cosa molto naturale. Anche al supermercato, se ci sono due casse affiancate e ad una di esse vediamo tre clienti con in mano il loro bel bancomat, mentre all'altra cassa c'è una vecchietta con un portamonete rigonfio in cui rovisterà accanitamente per tirare fuori monete e monetine, bloccando la coda magari per cercare 15 centesimi, saremmo titubanti su quale cassa scegliere.

Ecco forse il concetto elusivo ed inespresso per capire a fondo l'esperimento è proprio la Titubanza.”

Mendez si sentì rizzare i capelli in testa. Però, nel lessico della magnetostatica e dell'elettrotecnica i termini curiosi abbondavano: conduttanza, capacitanza, induttanza, suscettanza, ammettenza, impedenza, resistenza, reattanza.... la voce di Ortega aggiunse “Riluttanza, non dimentichiamo riluttanza, molto vicina alla titubanza.” Mendez non aveva aperto bocca, come poteva Ortega avergli letto i pensieri direttamente nel cervello?

Si riscosse, un po' a disagio. “Va bene, riprenderemo il discorso domani, adesso è tardi e devo ancora fare la spesa.”  Era davvero tardi, al supermercato avevano già cominciato a spegnere qualche luce e le casse aperte erano solo due. A quella più vicina c'erano in coda tre signore con il bancomat in mano, all'altra una simpatica vecchietta reggeva un portamonete rigonfio.

Mendez fece un cenno al ragazzo che stava sistemando gli scaffali e sospinse il carrello con la spesa nella sua direzione. “Scusi, ma mi sono accorto di aver lasciato a casa il portafoglio”.

 

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Strano, eh?!  Ed è solo l'inizio... rimanete sintonizzati, non ve ne pentirete!

QUI  la seconda puntata

QUI tutti gli articoli dedicati ai giorni che sconvolsero la fisica

 

Ma chi era Werner Heisenberg? Tra molte altre cose, QUI Einstein e Bohr parlano anche di lui.

10 commenti

  1. Gianni Bolzonella

    Un filo neanche tanto sottile,che lega i comportamenti dell'elemento a quelli dell'aggregato di elementi.Nell'Universo tutto è uguale all'Universo...Basta osservarli in maniera diversa.Mi viene in mente l'acqua,un bicchiere disseta,due litri ti mantengono in salute,due metri cubi ti mandano in paradiso.Eppure è sempre acqua.Noi ci modelliamo all'ambiente,sempre in divenire,forse lo fanno anche le particelle elementari,seguono la "geodetica".

  2. Paolo

    Molto bello, Maurizio.

    Due mei amici elettroni, mi hanno inviato questa immagine... :roll: 

    ... forse non gli piacciono le scelte obbligate, o di qui o di là,  così ne hanno inventato una terza...

    Paolo

  3. Maurizio Bernardi

    Grazie Gianni e grazie Paolo per i vostri commenti.  La foto è molto nitida e il fatto che riesca anche a mostrare quello che pensano i personaggi ritratti dimostra che ormai la tecnologia ha raggiunto limiti inimmaginabili.

    Mi raccomando , amici, non perdetevi la prossima puntata....

     

  4. Paolo

    Tecnologia Papalliana basata sul gioco e sulla comunicazione con i diretti interessati :mrgreen: 

    ... di sicuro non me la perdo la prossima puntata e so che anche sul Pianeta Papalla si sono dati appuntamento davanti al Papalschermo per seguirla... :wink: 

    Paolo

  5. Gianni Bolzonella

    Guardando una trasmissione RAI,c'era un commentatore che parlava di come l'assetto strategico mondiale spostandosi poteva seriamente portare ad una guerra mondiale.La giornalista accanto che interloquiva,alla parola "guerra" fece un'espressione,che mi ricordò una vecchia zittella che ci abitava vicino,che faceva la stessa espressione quando noi monelli gli ricordavamo le cacche dei cani.Ho pensato:"Questa ci è o ci fa?"Un neurone dopo ho fatto il collegamento con l'elettrone e la doppia natura.Solo che l'elettrone non è scemo.

  6. givi

    Per fortuna, Gianni, l'elettrone non è scemo e non lavora in RAI (viene solo sfruttato).

  7. Mario Fiori

    Gianni sei grande  , commenti impeccabili, condivido. Bel racconto Maurizio.

  8. Gianni Bolzonella

    Grazie Mario,grazie Givi,bravo Maurizio.La mia mente e anche il mio umore si arricchiscono leggendo i vostri commenti o articoli.Mi annoio molto con il baccano infernale che c'è in giro,sempre più spesso mi sembra che ci sia un disco che suona sempre la stessa musica,ossessivamente.I più  maturi di questo circolo mi capiranno.(Maturi di età ovviamente).Ciao bella gente,buona domenica.

  9. Daniela

    Buona domenica anche a te, caro Gianni!
    :-D

  10. Racconto impeccabile che penso sia stato originariamente scritto da un elettrone trovatosi stranamente inoperoso per un certo periodo di tempo (microsecondi, ovviamente). L'essenza del racconto è che anche gli elettroni hanno un'anima (mettiamola così) e non sempre hanno voglia di rispondere in tempi inferiori al tempo di Planck (altrimenti non ci sarebbe stato Universo). Basta un neurone, una minima interferenza e l'elettrone diventa creatura con tutti i suoi problemi esistenziali. Non siamo noi a costringerlo a scegliere attraverso un esperimento, ma è lui che ci accontenta tutte le volte che può e vuole, ma non sempre...

    Come dice bene Gianni, l'elettrone non è SCEMO, ma molto rispettoso, gentile, accondiscendente con i colleghi che sono intrappolati in quella macchina sperimentale -e ancora molto confusa- che è il cervello umano. Quasi sempre cerca di collaborare, ma ogni tanto (effetto tunnel) torna a essere una creatura con un carattere ben definito e anche un po' dispettoso. Altro che umorismo inglese... umorismo elettronico!!! Ne vedremo delle belle nel futuro dell'uomo... dicono che il nuovo presidente degli elettroni sarà eletto tra poco e che non sia un tipo molto remissivo e tranquillo... E se si mette d'accordo con il suo collega fotonico... poveri noi!!!!

    bravo Maumau e bravi tutti per i commenti!!!!!

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