Articolo di Jill Neimark
Fonte:
www.altrogiornale.org/news.php?extend.8509
Ho incontrato la prima volta Antony Valentini ad una conferenza in onore di John Wheeler la scorsa primavera (finanziata in parte dalla Templeton Foundation ed è anche apparsa su Metanexus). Stavo salendo le scale con il cosmologo Lee Smolin e gli dicevo che mi rendeva nervoso, perchè era troppo intelligente. Come una volta disse un amico di Lee, "Versa nuove idee sui suoi cereali per colazione". Ci siamo fermati sulla tromba delle scale e un uomo dai capelli scuri e ricci ci ha sorriso, così Lee ha detto, "Quest'uomo mi rende nervoso". Ho pensato che quest'uomo dovesse mangiare cereali piuttosto particolari per colazione. Infatti, Lee ha dato supporto al lavoro di Antony e lo ha invitato due volte al Perimeter Institute del Canada (dove Antony lavorerà il prossimo settembre, ora si trova all'Imperial College di Londra). Nonostante questo, Mr.Valentini alla conferenza era uno straniero, un membro del pubblico, ma non uno le cui idee sarebbero state messe sotto il sole. Non questo mese almeno. Non molto dopo la conferenza, New Scientist ha sentito il vento della teoria di Antony ed è corso a scrivere una storia su di lui (“God Doesn't Play Dice: Certainty Beneath the Quantum World”, New Scientist, June 29, 2002).
Cosa c'è di tanto insolito in Antony Valentini? Solo questo: ha fatto risorgere una teoria che annulla il principio centrale della meccanica quantistica e non lascia in pace nemmeno la teoria della relatività. La teoria segue la matematica quantistica, ma allo stesso tempo permette nuove possibilità oltre la meccanica quantistica convenzionale. Si tratta di una teoria che afferma che ci sia una realtà oggettiva dietro le cose che osserviamo e che l'incertezza quantistica non sia fondamentale. Inoltre da qualche parte, in qualche modo, il tempo è universale, non relativo. Arrivederci probabilità fantasma, con la sua strana propensione a collassare in cose reali, mentre apparentemente si trattiene e rimane timida e spettrale..benvenute variabili nascoste che sono oggettive. La particolarità della teoria di Antony suggerisce una nuova spiegazione per l'uniformità dell'universo primordiale, dove, suggerisce, le leggi quantistiche possono non applicarsi e le interazioni possono superare la velocità della luce e soprattutto, sono visibili.
Chiaramente non ci sono prove, almeno non per ora. Però è divertente pensarci. La fisica è difficoltosa, quindi vi ho appena appoggiato le scarpe, comunque non c'è nulla per cui innervosirsi. Questa è la quarta di una serie di conversazioni sulla vita, l'universo e la cosmologia. Le prime tre sono con Lee Smolin, Stuart Kauffman e Sherrilyn Roush.
D: Hai passato gli ultimi dodici anni sulla teoria dell'onda pilota, formulata in origine dal fisico francese Louis de Broglie negli anni '20 e quindi sviluppata dal fisico americano David Bohm negli anni '50. La matematica della teoria di de Broglie-Bohm è simile a quella della meccanica quantistica, ma l'interpretazione è diversa. Perchè non partiamo col famoso esperimento della doppia fenditura, a cui tutti si riferiscono per spiegare la stranezza quantistica. Cosa dice la meccanica quantistica in merito e cosa pensi che in realtà avvenga?
R: L'idea di base dell'esperimento è che vengano sparati elettroni singoli attraverso uno schermo con due fori, che poi finiscono su un muro solido. Dopo aver sparato migliaia di particelle, vedete una distribuzione di punti sulla parete, che mostrano una struttura ondulatoria. Se bloccate una delle due fessure, i punti di arrivo degli elettroni tendono a concentrarsi dietro la fenditura aperta. la logica Na=E3ve suggerisce che se prendete la disposizione che vedete quando la fenditura "a" è aperta e quella che si verifica quando la fenditura "b" è aperta e le sommate, dovreste ottenere lo stesso schema che avete con tutte e due le fenditure aperte.
D: Però non avviene, giusto? Otteniamo una disposizione ondulatoria quando le due fenditure sono aperte.
R: Questo è ciò che l'esperimento mostra. Per spiegarlo, la meccanica quantistica dice che in qualche modo l'elettrone fa due cose contemporaneamente. In questo senso mal definito, quando entrambe le fenditure sono aperte, si suppone che l'elettrone passi in tutti e due i fori contemporaneamente.
D: E' sia onda che particella. Questo non l'ho mai davvero capito o l'idea che queste probabilità siano reali e non reali e collassano in cose osservabili, nel momento in cui le osserviamo. Apparentemente sono in buona compagnia. Stavo rileggendo il libro di Richard Feynman, "QED: The Strange Theory of Light and Matter", di recente. E' un gruppo di quattro letture. Dice all'inizio, "Capirete quello che vi dirò?...No, non potrete capirlo..Vedete, anche i miei studenti di fisica non lo capiscono. Questo è perchè io non lo capisco. Nessuno capisce". Però sottolinea anche che la teoria quantistica ha un successo incredibile.
R: Sicuramente, ci ha dato i laser e i superconduttori e tutte queste cose.
D: Allora cos'ha di sbagliato?
R: Non da una chiara spiegazione di cosa avvenga. Dicono che l'esperimento delle due fenditure prova che sia impossibile una spiegazione più precisa. Questo è sbagliato, perchè si assume che aprire e chiudere il foro non influenzi il moto dell'elettrone. Nella teoria dell'onda pilota questo è possibile. L'elettrone e ogni particella, viene guidato da un'onda nello spazio. In questa teoria il moto dell'elettrone è definito e ha una traiettoria. Non c'è offuscamento della realtà. La particella viaggia in un'onda che la guida.
D: Allora di cos'è fatta quest'onda?
R: Non è normale materia.
D: E' allora un'astrazione?
R: No, è come un nuovo tipo di entità fisica. Pensate al 19mo secolo quando abbiamo scoperto i campi elettrici e magnetici. Per lungo tempo le persone si sono chieste di cosa fossero fatti. Di cos'è fatta la luce? Di cosa sono fatte le onde elettromagnetiche? Hanno cercato di creare modelli e hanno capito infine che questi campi non sono materia ordinaria. Sto dicendo che questa è in modo simile un nuovo tipo di entità fisica.
D: Come capiremo cos'è allora questa onda?
R: Esiste già nella meccanica quantistica. La chiamano funzione d'onda, ma la vedono come una probabilità. Essenzialmente è un oggetto matematico che vi dice la possibilità di trovare un elettrone in un punto nello spazio. Questa probabilità è proporzionale al quadrato dell'ampiezza dell'onda in ogni dato punto nello spazio.
D: Allora la teoria quantistica tratta una funzione d'onda puramente matematica, mentre la teoria dell'onda pilota la tratta come fisica e reale?
R: Corretto. Significa che nell'esperimento della doppia fenditura, quando l'onda colpisce lo schermo è come acqua che colpisce una barriera con due fori. Emergeranno due onde e si diffonderanno e interferiranno formando schemi complicati. L'elettrone che esce da uno dei due fori sarà influenzato da entrambe le onde. L'elettrone sarà molto influenzato dall'apertura di uno o due fori. Non c'è ragione per cui lo schema con due fori aperti dovrebbe essere uguale alla somma degli schemi con un foro chiuso.
D: Questo mi riporta alla QED, perchè parlando della luce e del come attraversi il vetro, per ogni 100 fotoni, circa 96 passeranno attraverso e 4 saranno riflessi. Se però metti due strati di vetro vicini, a seconda dello spessore del vetro, avrai quasi nessun fotone riflesso o ne avrai il doppio. Un'onda fisica può spiegare questo?
R: Certo. Le onde che attraversano o rimbalzano dal vetro, potranno sia interferire tra loro e annullarsi o potranno amplificarsi.
D: Corretto. Hai qualche pensiero filosofico sul perchè la teoria quantistica sia così popolare, quando mette l'incertezza nel cuore di tutto?
R: Penso ci fosse un fascino filosofico negli anni '20, quando le persone si allontanarono dal materialismo del 19mo secolo e dall'universo meccanico. In Germania c'era un forte movimento contro la filosofia Britannica e Francese. Questo iniziò con il romanticismo della fine del 18mo secolo, seguente al lavoro di Kant, che sembra abbia detto che è per noi impossibile persino conoscere il cosiddetto "ding an sich". Molti hanno interpretato le parole di Kant come se avesse detto che non sia possibile conoscere il mondo per com'è. Penso che la meccanica quantistica sia stata influenzata da questa idea, che sia filosoficamente una ingenuità assumere che la tua immagine del mondo sia letteralmente il mondo. Questo ha fatto scivolare le persone nel soggettivismo e all'inizio del ventesimo secolo i fisici in Austria e Germania hanno avuto questa idea per cui non dovresti speculare su cosa possa esserci di nascosto dietro le apparenze. Puoi vederlo nell'argomento del 19mo secolo sull'esistenza degli atomi. Molte persone dicevano che l'idea degli atomi fosse solo metafisica e che dovresti occuparti solo di quello che osservi in laboratorio.
D: La meccanica quantistica è davvero strana. Tuttavia stai sempre criticando la teoria che ha avuto più successo di sempre. Immagino che molti fisici pensino che funzioni così bene, che sia OK se l'interpretazione sembra contro-intuitiva e persino assurda.
R: La meccanica quantistica ignora l'elettrone e guarda solo le onde. Se sei solo interessato nello schema sulla parete e non di ogni singolo elettrone, puoi dimenticarti delle traiettorie e lavorare con le onde come formula matematica. Il problema arriva quando ti chiedi cosa stia accadendo veramente e finisci nei paradossi.
D: Cosa ti ha fatto interessare alla teoria dell'onda pilota?
R: L'ho scoperta a Cambridge come studente, ma a quei tempi i documenti che vidi non erano molto convincenti. Quindi l'ho ritrovata come studente laureato a Trieste e ho letto un libro meraviglioso di John Bell al CERN di Ginevra. Era intitolato "Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics".
D: Qual'è il suo concetto di fondo?
R: Dice che esiste una teoria che riproduce la meccanica quantistica completamente e non solo per casi speciali e offre anche una realtà definita della traiettoria della particella. Quindi ho letto i documenti originali e ho capito che aveva ragione. Quello che mi ha emozionato è stato che secondo questa teoria, ottieni la meccanica quantistica solo se assumi che inizialmente le particelle abbiano una certa distribuzione. Se prendi seriamente la teoria dell'onda pilota, possono esserci circostanze in cui le particelle non hanno questa distribuzione. Come nell'universo primordiale. Nell'universo primordiale lo spazio si espandeva così rapidamente che le particelle in ogni regione non potevano interagire con particelle in regioni distanti, se tali interazioni erano limitate dalla velocità della luce. Nella teoria dell'onda pilota, tuttavia, le particelle possono interagire con velocità superiore a quella della luce. Infatti, possono interagire istantaneamente. In questa teoria due particelle formano un sistema unico in una "configurazione spaziale" a sei dimensioni e l'onda pilota che guida il sistema esiste in una dimensione superiore. Ora se, nell'universo primordiale, la distribuzione delle particelle ha violato la meccanica quantistica, allora queste influenze più veloci della luce sarebbero state visibili. Questo potrebbe facilitare la spiegazione del perchè l'universo primordiale è così uniforme nella densità della materia e nella temperatura. Le disuniformità avrebbero potuto essere appianate su grandi distanze da queste interazioni istantanee.
D: Vediamo se capisco. Stai dicendo che se vedessimo l'universo primordiale, sarebbe misteriosamente uniforme. Questa uniformità sarebbe impossibile senza interazioni più veloci della luce. Se non avessimo la distribuzione della meccanica quantistica in questo periodo, le interazioni più veloci della luce sarebbero visibili. Nel nostro presente abbiamo la meccanica quantistica e nel nostro universo, se tali interazioni avvengono, rimangono invisibili.
R: Sì. Abbiamo la meccanica quantistica oggi solo perchè, subito dopo il big bang, la distribuzione delle particelle è divenuta uguale alla distribuzione quantistica. Sto quindi dicendo che la meccanica quantistica funziona ora, ma non è una teoria fondamentale. Non funziona sempre e le influenze più veloci della luce non sono state sempre nascoste.
D: Come convincerai tutti?
R: Dobbiamo trovare una violazione della meccanica quantistica nell'universo primordiale. Dobbiamo trovare una distribuzione di particelle non quanto-meccanica. Possono esserci ora particelle lasciate da quel periodo. Si stanno cercando particelle di materia oscura lasciate dall'universo primordiale e alcune di queste possono essere buone candidate. Altra possibilità sono i gravitoni reliquia, associate alla gravità e si pensa che abbiano smesso di interagire con altre particelle nei primi istanti. Forse questi gravitoni reliquia dell'universo primordiale non obbediscono alla meccanica quantistica.
D: Mi hai detto in conversazioni precedenti che pensi che il lavoro originale di Bohm su questa teoria sia stato male interpretato. Puoi parlarmene?
R: Bohm aveva una traiettoria interessante. Abbiamo in realtà tre Bohm. Il primo Bohm interessato all'idea di Niels Bohr sulla complementarietà. Quindi c'è il Bohm degli anni '50 che ha lavorato alla teoria dell'onda pilota sulle variabili nascoste. Infine negli anni '60 è cambiato ancora. Incontrò Krishnamurti e si interessò molto alla filosofia indiana e inserì qualche idea mistica nella teoria dell'onda pilota. Se leggete i sutra di Patanjali, vedete questa idea delle cose che emergono da un livello profondo e spariscono sempre in esso. Bohm cercò di adottare una interpretazione dell'onda come manifestazione di un livello più profondo, forse associato alla coscienza. Chiamò l'onda, ordine implicato e la particella, ordine esplicato.
R: Cosa pensi?
D: Penso che siano idee interessanti, ma non penso che Bohm abbia cercato di connetterle seriamente alla fisica. Sfortunatamente ha confuso le persone riguardo la teoria di de Broglie-Bohm. Tende a sviare e non ha portato a nulla di solido e interessante.
D: Come sono tempo e spazio nella teoria dell'onda pilota?
R: Va contro la teoria della relatività, perchè permette processi più veloci della luce e nella relatività nulla si suppone più veloce della luce. Penso che dovremmo rivedere la teoria della relatività e finire con una nozione di tempo universale. Nella relatività, differenti osservatori a diverse velocità hanno il proprio tempo e non esiste un tempo assoluto. In questa teoria invece, gli osservatori distanti possono comunicare istantaneamente se hanno controllo in questo livello fondamentale delle particelle non quantomeccaniche. Riuscirebbero a sincronizzare i propri orologi istantaneamente anche a milioni di anni luce di distanza. Chiaramente ad alcuni questa idea non piace ed è un problema.
D: Cosa vedi per questa teoria? Ha un futuro?
R: Per ora non c'è carriera con essa. Non ci sono finanziamenti e luoghi dove i giovani possano lavorarci. Io non ho resistito e ho passato anni lavorandoci da solo, supportandomi da solo. Ho sempre pensato che fosse la via da seguire e non ho rimpianti. Però servono più persone che ci lavorino.
D: Come mantieni l'ispirazione?
R: Guardo la storia della fisica e vedo come ci siamo già trovati in simili situazioni passate. Ascolto Mozart. Sono diventato realista. Penso ci sia un mondo reale e dobbiamo conoscerlo.