III] L'apparente dualismo onda-corpuscolo

La reale contraddizione dialettica

(Continuazione) I fisici degli anni '20 del Novecento non potevano neppure subodorare una verità tanto semplice: essi cercavano una verità molto più complicata, strana, eccentrica, si potrebbe dire, a immagine e somiglianza dei loro comportamenti fuori del comune. Del resto erano quelli tempi nei quali si avevano, quasi ancora, sotto gli occhi le immagini di una guerra e di una rivoluzione mondiali, nei quali il genio voleva la sua parte anche immeritata, e la natura doveva per così dire adeguarsi ai tempi, essere per lo meno straordinaria. Poiché, però, la natura ha tempi lunghi di evoluzione, per i quali l'esistenza umana è un momento assai breve, essa ha in uggia l'istante, che all'uomo appare come un tempo di straordinaria rilevanza. In parole povere, la natura è monotona, e non dà soddisfazione che ai complessi ciecamente necessari, lasciando i singoli oggetti e individui alle cure del caso.

I geni della fisica del tempo trovarono, invece, straordinaria la discussione sulla posizione e la velocità della singola particella: per Heisenberg l'una e l'altra avrebbero avuto senso soltanto se fosse stato possibile, mediante determinati esperimenti, ottenerne le misure. Ma il fatto che non abbia senso parlare di posizione e velocità di una singola particella, perché sperimentalmente indeterminabili contemporaneamente, invece d'essere considerato in senso dialettico come prova della oggettiva casualità relativa ai singoli oggetti, fu considerato come conferma dell'idealismo berkeleyano: la materia esiste soltanto se qualcuno l'osserva!

II] L'apparente dualismo onda-corpuscolo

La reale contraddizione dialettica

(Continuazione) "Nel 1932 de Broglie dimostrò che se le radiazioni presentavano caratteristiche corpuscolari, le particelle materiali presentavano caratteristiche ondulatorie. Le onde "associate" alle particelle -come si cominciò a dire- dovevano avere una lunghezza d'onda inversamente proporzionale al prodotto della massa per la velocità, ossia della quantità di moto, delle particelle, e questa lunghezza d'onda, per elettroni di modesta velocità, doveva trovarsi nella regione dei raggi X, dove fu trovata sperimentalmente". De Broglie non fece altro che utilizzare la formula di Einstein e applicarla a un caso semplice, perché non fu bloccato dal pregiudizio che chiuse la mente a quest'ultimo; quanto a Planck, era troppo preoccupato di sbarazzarsi degli incomodi quanti, per aver tempo di sviluppare la sua stessa formula, E=hf, dalla quale erano uscite fuori facilmente le relazioni di Einstein e di de Broglie.

La conclusione teorica che ne trasse de Broglie fu che la materia (atomi, elettroni e ogni altro costituente elementare) si manifestava non soltanto nella forma di particelle, ma anche, contemporaneamente, come onde. Scrive Asimov ("Il libro della fisica" 1984): "Dunque, la relazione di Planck fra energia e frequenza, nonché quella di Einstein fra impulso e lunghezza d'onda valevano non soltanto per la luce, ma anche per gli elettroni. In seguito gli esperimenti furono ripetuti anche con altre particelle, atomi di idrogeno e atomi di elio, ed ogni volta si ritrovarono le frange rivelatrici". Si poté perciò concludere che "La materia era costituita contemporaneamente da corpuscoli e onde (sic!)".

I] L'apparente dualismo onda-corpuscolo

La reale contraddizione dialettica

L'antagonismo tra la concezione corpuscolare e la concezione ondulatoria della materia, che ebbe inizio con Newton e Huygens, appartiene a quelle che Engels considerava "opposizioni diametrali, rappresentate come inconciliabili e insolubili". "Il riconoscimento che queste opposizioni e queste differenze in verità sono presenti in natura, ma con una validità solo relativa, e che invece quella rigidità e quella assoluta validità con cui sono presentate viene introdotta solo dalla nostra riflessione, questo riconoscimento costituisce il punto centrale della concezione dialettica della natura".

Engels stabilì questo punto fermo nella prefazione alla seconda edizione dell'"Antidhuring", nella quale riassunse la situazione della scienza teorica della natura. Sulla possibilità che, infine, gli scienziati avrebbero finito col comprendere il carattere dialettico dei fenomeni naturali, egli si mostrò ottimista: "Infatti, la rivoluzione che alla scienza teorica della natura è imposta dalla semplice necessità di ordinare le scoperte puramente empiriche, che si accumulano in gran massa, è di tal fatta da dover far comprendere sempre maggiormente, anche all'empirista più riluttante, il carattere dialettico dei fenomeni naturali".

La scienza del Novecento ha, invece, disatteso la previsione di Engels, nonostante l'enorme materiale empirico accumulato nell'ultimo secolo del secondo millennio che sembra dire: aprite gli occhi signori scienziati, le leggi della dialettica le avete ormai sotto il naso. Ma quale scienziato del Novecento ha mai osato affermare come Engels: "E finalmente per me non poteva trattarsi di costruire le leggi dialettiche introducendole nella natura, ma di rintracciarle in essa e di svilupparle da essa"?

Caso e necessità secondo un fondatore della fisica quantistica

In "Le rivelazioni della microfisica"* De Broglie parte dalla illusione deterministica che "induceva a supporre rapporti rigidi e precisi di successione inevitabile tra tutti i fenomeni naturali e aveva suggerito l'immagine di un determinismo universale", per dire che l'intervento "del quanto di azione non permette di ottenere un'immagine così netta e ben determinata dello svolgimento delle cose: esso implica una certa incostanza e imprecisione negli effetti osservabili che noi trasferiamo nelle indeterminazioni la cui entità è data dal valore numerico del quanto" .

E' la ben nota "perturbazione da parte dello sperimentatore, almeno in microfisica, su quanto viene osservato". De Broglie insiste molto su questa imprecisione, mentre soltanto di sfuggita dice che si tratta di fenomeni statistici "che risultano da un numero immenso di processi elementari".  L'imprecisione riguarda i "processi elementari", o meglio i singoli elementi dei processi della microfisica, dei quali, per la relazione di Heisemberg, è impossibile rilevare simultaneamente "un movimento ben definito e un posto ben determinato nello spazio e nel tempo". Relazione questa, che traduce in linguaggio matematico ciò che, nel concetto della teoria della conoscenza, si può esprimere come il caso intrinseco alle singole particelle di un complesso.

I fotoni: la forma più sottile della materia, secondo De Broglie

In "La luce e il mondo fisico",* Louis De Broglie sostiene: "In linea di massima, niente vieta che l'energia, conservandosi sempre costante, possa passare dalla forma materiale a quella luminosa, o inversamente. Noi sappiamo oggi che è proprio così: questo fatto elimina la barriera che sembrava separare la luce dalla materia, e alla enumerazione delle proprietà fondamentali che assicurano alla luce un posto privilegiato tra le entità fisiche, ci permette di aggiungere che la luce, insomma, è la forma più sottile della materia".

Occorre essere grati a De Broglie per essere sbottato sostenendo che, insomma, la luce è materiale, ed è precisamente la forma più sottile della materia. Così chiaramente nessuno aveva mai osato esprimersi. Ma la prova di tale assunto è sotto gli occhi di tutti i fisici, e bisogna essere ciechi per non vederla. De Broglie la indica nell'annichilimento di elettrone e positrone, che produce l'emissione di due fotoni: "per cui l'energia di due elettroni si ritrova integralmente sotto forma di energia radiante. Nel caso di questo fenomeno l'energia cambia forma: da materia diviene luce".

Schrodinger e la soluzione statistica del rapporto caso-necessità in fisica

Il fisico, che più di ogni altro si è avvicinato alla soluzione statistica del rapporto caso-necessità, è Erwin Schrodinger. Basta esaminare un suo breve scritto del 1922, "Che cosa è una legge naturale"*, per convincersi che egli fu a un passo dalla soluzione statistica, passo che non riuscì a compiere solo per mancanza di dialettica.

In quello scritto, l'autore inizia chiarendo il principio deterministico della scienza fisica. Gli eventi che accadono nell'ambiente fisico, egli dice, si mostrano all'esperienza non come successioni casuali, bensì con una notevole regolarità. Da ciò è sorta l'idea della connessione generale e necessaria dei fenomeni fisici, valida anche per quei fenomeni dei quali non si siano ancora scoperte le cause determinanti. "In altre parole si ammette che ogni fenomeno naturale sia quantitativamente e assolutamente determinato almeno dall'insieme delle circostanze o dalle condizioni fisiche iniziali". E questo postulato, egli dice, si chiama "principio di causalità".

Questo principio, che ha dominato le scienze in generale, e la fisica in particolare, viene demolito da Schrodinger nel seguente modo: "Negli ultimi decenni la ricerca fisica ha dimostrato inequivocabilmente che per lo meno la schiacciante maggioranza dei fenomeni, il cui svolgimento regolare e invariabile ha indotto a stabilire il postulato della causalità generale, ha per radice comune della stretta regolarità osservata il caso". Ma come si perviene dal caso alla regolarità, alla necessità?