Centro San Domenico

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Bologna, 9 ottobre 2019

Agli amici degli

Incontri Interdisciplinari

Carissimi,

ci rivedremo lunedì 21 ottobre, alle ore 21, presso il Convento San Domenico, che ci ospiterà nella sua “sala del fuoco”, cui si accede da Via San Domenico 1.

Riprenderemo il dibattito sull’argomento iniziato lo scorso anno:

I confini tra realtà, verità e conoscibilità.

Animerà il primo incontro del nuovo anno il padre Fabio Gragnano, che insegna Filosofia della natura e Filosofia della scienza presso il nostro Studio Filosofico. Porterà la nostra riflessione su:

La metafisica dietro la meccanica quantistica:

il fondamento filosofico di una delle teorie al vertice della Fisica contemporanea.

In attesa di incontrarci, un cordiale saluto

fra Giovanni Bertuzzi O.P.    fra Sergio Parenti O.P.

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Breve resoconto dell’Incontro interdisciplinare del 21 ottobre 2019

a cura di fra Sergio Parenti O.P.

GRAGNANO – Ho cercato gli aspetti metafisici, piuttosto che quelli epistemologici, della meccanica quantistica. Mi sono messo a leggere Heisenberg e Born. Partiamo da Born, che dice che il caso è un aspetto più fondamentale della causalità. Poi dice che la validità o meno di una relazione di causa-effetto può venire giudicato soltanto applicando all’osservazione le leggi del caso. Non so quanto i fisici sappiano di metafisica. Ma prendiamo un’osservazione di Heisenberg, che dice che le strutture fondamentali della natura sono le simmetrie, intese come strutture oggettive che costituirebbero la materia. Dietro a questo c’è la funzione d’onda: nella interpretazione della scuola di Copenaghen non è un campo. Potremmo dire, da un punto di vista filosofico, che è un ente di ragione che ha proprietà che vanno da zero ad infinito. Zero energia; ma a velocità infinita riesce a connettere immediatamente due eventi a distanza infinita legati fra loro (entanglement): questo farebbe supporre una energia infinita. Tenete presente che c’è anche l’interpretazione di De Broglie-Bohm che ammette il campo, ma mantiene l’entanglement. Questo mi fa difficoltà dal punto di vista filosofico: questo è fare metafisica senza saperlo, quando Heisenberg dice che a fondamento di tutto ci sono queste simmetrie e quando Born dice che il caso viene prima della causalità, quasi che il rapporto causa-effetto fosse apparenza ed il caso la verità. Democrito diceva che le cose, i corpi, l’essere generati o il morire sono apparenza, mentre la verità sono gli atomi indistruttibili. Nella meccanica quantistica hanno dovuto rinunciare a questi principi indistruttibili, perché Einstein ha detto che la massa si trasforma in energia e l’energia in massa. Però alla fine sono andati a cadere (Heisenberg) in un atomismo platonico. Perché Platone dice che a fondamento non troviamo delle particelle, ma delle forme geometriche. Questa è una traccia di precomprensione atomistica presente anche nella meccanica quantistica. Quando Born dice che la casualità viene prima della causalità, dice che a fondamento ci sono le particelle che si muovono in modo caotico: è una precomprensione atomistica. Ci sono precomprensioni meccanicistiche e atomistiche anche nella loro matematica. L’equazione di Schrödinger che gioca sulla funzione d’onda è un’equazione lineare: questo vuol dire che la somma delle soluzioni è ancora una soluzione e se hai un polinomio complicato che è somma di soluzioni, avrai ancora una soluzione. Visto che le soluzioni d’onda rappresentano stati fisici, si ha l’impressione di poter sommare a piacere gli stati fisici, come se fossero dei pezzi che metto insieme. Manca il concetto di sostanza e manca la distinzione tra ente naturale ed ente artificiale, questo soprattutto nell'entanglement: le due particelle che se ne vanno una da una parte e una dall’altra sono legate, ma non è che “naturalmente” siano legate. Perché in una precomprensione meccanicistica naturale ed artificiale sono la stessa cosa: l’uomo fa quello che fa la natura: compone e scompone; non c’è il concetto di sostanza. Se la confrontiamo con la concezione aristotelica di sostanza e accidenti, ricercando i principi della natura, la concezione meccanicista è trovare elementi indistruttibili – perché il principio non dev’essere come le altre cose – in uno spazio vuoto; l’ilemorfismo dice invece che i principi della natura sono metafisici, non sono cose, ma enti quo: la materia è ciò per cui un ente ha la potenzialità, la forma è ciò per cui un ente è determinato, non sono cose che compongono cose, e si arriva ad una unità di materia-forma, di materiale ed immateriale. Aristotele dice che già in partenza c’è un’unità di materiale-immateriale. Dall’altro canto c’è l’atomismo; ma Heisenberg deve rinunciare ai pezzi di materia di Democrito e ci mette le idee – le forme matematiche – di Platone: le simmetrie fondamentali. Tutto questo cammino mi porta a chiedermi se Heisenberg e compagni vogliano rifare una metafisica, che però nasca dal mondo microscopico. Non solo trattano la metafisica come una teoria scientifica – mentre la metafisica dovrebbe avere un valore totale, e non locale come una teoria scientifica – e però riprendono e riabilitano cose già dette. Credo si possa qui chiamare in gioco il problema degli universali: se il fondamento di tutte le cose sono idee platoniche, quale sarebbe il problema? Tommaso, a proposito dei nomi di Dio, ci ricorda che noi usiamo sempre gli strumenti di partenza, cioè concetti che ci siamo formati partendo dalle osservazioni normali, cioè alla nostra portata. Se Born dice che il caso viene prima della causalità, viene a dire che per fare la metafisica devo partire dalla scienza del mondo microscopico. Il punto è che la scienza, quando si è accorta del mondo microscopico, non è “innocente” di filosofia. Dire che il caso viene prima della causalità non è una osservazione come dire che questa tovaglia è rossa. C’è la mediazione di una teoria e poi la mediazione degli strumenti, e con la mediazione della teoria c’è la mediazione di una filosofia. Guardate come si combinano Born ed Heisenberg. La funzione d’onda rappresenta la possibilità di un evento: non è una possibilità statistica classica, cioè una possibilità che nasce dal fatto che non conosco tutti i dati (se li potessi conoscere avrei la certezza): no! è la natura che è fatta così. Questo viene messo come principio di partenza, cioè che la casualità viene prima. Dopo lo metti come deduzione. Era una ipotesi di partenza che dopo confermi, quasi fosse dedotta, mentre era un postulato, una ipotesi di lavoro, che per me si fonda sul meccanicismo.

Quando Tommaso mi dice che per fare metafisica devo partire dall’osservazione ordinaria, dalle cose cose ordinarie, alla mia altezza, la mediazione filosofica è molto inferiore di quando si parte da una teoria scientifica senza accorgersi della filosofia meccanicista. Quando ho fatto notare questo a dei miei ex-colleghi di fisica, mi hanno detto: “Non mi sembra ci sia niente di male!”. Kuhn dice che gli scienziati sono indirizzati a pensare in un certo modo, ed il modo di pensare ordinario dei fisici di oggi è di essere atomisti e meccanicisti. Un atomismo platonico, e quindi il problema degli universali (strutture reali ma immateriali): le simmetrie veramente esistono, ma non hanno energia, non hanno problemi di massima e minima... Nella storia della filosofia questo discorso è già avvenuto quando Cartesio ha spaccato in due la realtà (res cogitans e res extensa). Il rapporto di causa-effetto tra qualcosa di immateriale (e tuttavia reale) e qualcosa di materiale è risolto dalla “ghiandola pineale”. La risposta aristotelica è che, già nella realtà, materiale e immateriale sono uniti. Se cominci a separarli, nascono empirismo e razionalismo, positivismo ed idealismo... e ancora oggi troviamo questi aspetti contrapposti e non riusciamo a trovare un aspetto di unione.

Noi dobbiamo conservare dei principi anche quando andiamo nel mondo microscopico, ad esempio il principio di identità. Su questo siamo d’accordo. Ma a mio avviso dovremmo conservare anche il principio di causalità, perché senza di questo non conosciamo. Noi conosciamo qualcosa perché gli effetti sui nostri sensi, attraverso il principio di causalità, ci permettono di risalire alla causa. Se io butto via il principio di causalità e lo sostituisco con il principio del caso, non mi chiedo più, nell’esempio della particella, la causa per cui passa da una fenditura anziché dall’altra. La funzione d’onda non trasmette energia, non compie lavoro, altrimenti saremmo in fisica classica, nella fisica dei campi. La funzione d’onda esprime la probabilità che avvenga un evento. La probabilità è un ente di ragione: io calcolo la probabilità di tutti i possibili eventi. Non posso conoscere normalmente, se mi levi il principio di causalità.

CAPECCHI – Nell’analisi della matematica della Intelligenza Artificiale [IA] e dell’antica matematica cinese, accanto al principio causa-effetto, in qualche modo principio di diacronicità, si accompagna il principio di sincronicità. Nella causa-effetto hai un prima e dopo. Nella sincronicità hai un insieme di elementi legati dal fatto che sono compresenti in un certo momento, e tu ti chiedi perché stiano insieme. Nella IA hai sia modelli di tipo causa-effetto, sia altri modelli in cui studi la sincronicità. Per esempio: volevamo sapere dove fosse nata una certa epidemia, della quale avevamo una mappa di dati. Un algoritmo che cerca di minimizzare la dispersione dei punti dei dati (l’entropia) dava come risultato, ad esempio, Lipsia. Qui hai un insieme di eventi e cerchi la logica, in questo caso matematica, sottostante.

GRAGNANO – Però ciascun evento è considerato come causato.

CAPECCHI – Sì. La causalità ce l’hai sempre.

GRAGNANO – Invece nella meccanica quantistica la causalità è un’apparenza, mentre a livello microscopico dici che non c’è una causalità, ma un disordine: questa è un’affermazione metafisica. Non puoi chiederti dov’è una particella: essa è dovunque, ma con un diverso peso di probabilità. Difficile da digerire non è l’aspetto matematico, ma l’interpretazione.

JULVE – Un conto è il caos e il caso quando si pensa alla descrizione del mondo fisico macroscopico a molti corpi, come un gas, dove diciamo che la caoticità del moto è consustanziale e strutturale, e da lì possiamo dedurre le leggi della termodinamica partendo da un caos: questa è un poco l’idea di Born, Maxwell, Boltzmann …Ovviamente è una ipotesi metafisica dove mettiamo come postulato il caos.

Ma c’è un altro elemento di arbitrarietà: la questione della imprevedibilità del salto quantistico. Nella funzione d’onda non dico che essa mi descrive il massimo che posso sapere del sistema: una distribuzione di probabilità. La probabilità è un numero reale. Invece la funzione d’onda mi descrive un’ampiezza di probabilità, che è un numero complesso, con parte reale e parte immaginaria. Per questo si può dar luogo a fenomeni di interferenza.

GRAGNANO – Andiamo sempre nella direzione dell’immateriale, matematico.

JULVE – Certamente. Un elettrone è in un determinato livello energetico. Essendo instabile, cade in un livello più basso. Quando lo fa? C’è una distribuzione di probabilità nel tempo. Questa inconoscibilità fa parte della natura strutturale del sistema, non è mia ignoranza. Nonostante nella mia vita sia stato portato a pensare ed esprimermi in termini quantisticamente corretti, in fondo al mio cuore anch’io penso che per capire intendo ristabilire e scoprire il rapporto di causalità. Anche Einstein diceva che Dio non gioca ai dadi. Filosoficamente faccio fatica a capire, perché per capire intendo trovare il rapporto causale. Ed è una triste consolazione, se mi dicono che non mi posso porre questa domanda. Rimaniamo frustrati.

GRAGNANO – A me sembra che sotto i principi si nascondano i problemi, come chi mette la polvere sotto il tappeto. Neumann diceva che si poteva dimostrare che non c’erano variabili nascoste, ma i suoi teoremi non sono molto seguiti. C’è un aspetto ideologico nel mettere come principio quello che si vuole sostenere: le precomprensioni da confermare.

PIFFERI – Un fisico diceva che più aumenta il numero delle particelle, tanto più ci si allontana dal sistema cui applicare i discorsi quantistici. Come chimico, se voglio dosare il Selenio, una grammomolecola sono circa 6,06 per 1023 molecole. Posso dosare con più precisione quantità molto (10-18) inferiori, ma restano sempre milioni di molecole. Le cause sono comunque processi di ossidoriduzione. Non riesco ad arrivare ad una precisione da dosare poche molecole, che mi permetta di quantizzare una risposta.

PARENTI – Dici che è una questione di ignoranza?

PIFFERI – I libri di chimica generale parlano in termini quantistici, ma mentre il fisico riesce a spaccare l’atomo, il chimico resta molto più grossolano e non ha senso annullare il principio di causa: nel dosare, mi baso sul fatto che l’ossidante accetta elettroni, ed il riducente li cede. La velocità dipende anche dalla concentrazione. Dipende anche dalla temperatura, dove conta l’energia di attivazione (Boltzmann), perché statisticamente, se aumento la temperatura aumento il numero di molecole con maggiore energia, ma questo è un aspetto cinetico. Per il resto parto da una realtà dove ricerco una causalità che non può non essere. Sotto il numero di milioni di molecole non riesco più a vedere la presenza del Selenio. Posso affermare che non c’è Selenio solo perché non lo vedo? Però c’è sempre una filosofia naturale sottintesa. Se penso ad un nuovo esperimento, devo elaborare mentalmente un’ipotesi che ha indubbiamente una base nel reale per poter essere nell’intelletto, però l’ipotesi sussiste anche senza una prova sperimentale.

FRATTINI – Nelle tue procedure usi la causalità.

PIFFERI – Esatto.

GRAGNANO – Soprattutto è interessante il processo in cui la causalità è il risultato di tanti eventi caotici. Anche a livello di entropia il mondo tende verso il caos. Questo ordine, cioè il rapporto causa-effetto, come è possibile che sia determinato dalla somma di tanti eventi caotici, con entropia completamente diversa?

BOSCHETTI – Io mi occupo di sistemi sociali. Cerco una spiegazione del perché il mondo stia andando in una certa direzione: qual è il ruolo della matematica? La mia impressione è che in questo momento, per il mondo occidentale, esista solo ciò che è misurabile. Se così, dobbiamo trovare qualcosa che possiamo misurare. Ma la matematica ha bisogno di postulati.

GRAGNANO – Ho conosciuto persone, alla Banca d’Italia, che per prevedere usavano equazioni. Io mi domando: un essere umano, nella sua libertà, può essere inquadrato in un modello statistico? Posso capirlo per una particella. Mi sembra che la non prevedibilità assomigli ad una non razionalità. L’errore di Parmenide era dire: “Se non lo capisco allora non esiste”. Io non voglio dire questo. Ma ci sono elementi di irrazionalità, anche nell’accezione dei principi. Prima della meccanica quantistica si affermava che in linea di principio posso fare una misura con una precisione qualsiasi. Non è vero! Non posso, materialmente, fare un numero con un numero infinito di decimali. Invece oggi si usa l’infinito moltissimo, mentre noi non lo possiamo gestire. Per l’entanglement si dice che le due particelle sono correlate all’infinito. Ma non lo potrai mai misurare. Nessuna distanza misurabile è l’infinito. Nel piano logico posso giocare con gli infiniti, ma nella realtà?

RICCI ANDREA – Si può dire che la meccanica quantistica riabilita la filosofia teoretica? Dopo Kant mi pare che non si sia detto nulla di particolarmente interessante nella filosofia che studia la struttura del mondo, perché tutta quella branca è stata presa dalla scienza. Kant scrisse la Critica della ragion pura proprio per dare un senso al principio di causalità, che veniva criticato da Hume dicendo che noi conosciamo solo che una cosa avviene dopo un’altra. Kant risolve il problema dicendo che siamo noi a costruire il fenomeno. Noi oggi ci stiamo rendendo conto che quello che per Kant era noumeno è in realtà all’interno del fenomeno: noi misuriamo che non possiamo misurare, che la scienza non può dire niente oltre un certo tipo di realtà.

GRAGNANO – Sono d’accordo se ci fosse una filosofia dichiarata, ma è invece una fisica che fa filosofia dicendo di essere fisica. Fanno filosofia senza saperlo. Dobbiamo ammettere di far filosofia. La meccanica quantistica ha un apparato matematico grandioso ed un numero enorme di esperimenti che la verificano, ma l’interpretazione resta arbitraria, filosofica.

SCIRÈ – Trent’anni fa il discorso della matematica era al di là delle scienze umane come presentate nel contesto scolastico. L’informatica ha rapportato la matematica alle scienze umane, dove in fondo si parla di uomini e non di osservabili da elaborare. Si parla di nuovo umanesimo. Più diventa specialistica una materia, più si distanzia il discorso tra l’uomo, la scienza e la fede. La filosofia della natura si distanzia talmente tanto dalle concettualizzazioni filosofiche e matematiche che non riesci più a collegare l’uomo alla sua realtà. Ne viene disorientamento. Quando superi un certo livello di conoscenza, se non hai la capacità di poterla elaborare, arrivi ad una “esplosione” personale.

GRAGNANO – L’applicazione della matematica è sempre un atto di ragione. Essendo un’applicazione di un modello è sempre un atto ipotetico: vai avanti per tentativi e fallimenti. Inoltre lo studio dei modelli in campo sociale serve per cambiare, modificare, manipolare... vendere prodotti, indirizzare l’opinione pubblica... Non è uno studio teoretico, è fortemente strumentale. Usano la matematica e a volte fanno dei danni, perché sono tentativi.

CAPECCHI – In IA i problemi che ci poniamo sono più limitati. Siamo consapevoli che il modello è una mappa, quindi non è la realtà. La realtà è più complicata, complessa. La matematica richiede delle osservazioni: applico un modello di IA per prevedere l’alzheimer e devo avere dei dati e delle ipotesi. La realtà dell’alzheimer è diversa. Noi riusciamo a prevedere, ma non riusciamo a stabilire connessioni di causa-effetto. Non conosciamo l’alzheimer. La previsione può essere separata dalla conoscenza, mentre una volta si diceva che per prevedere occorre conoscere. La matematica in IA non crea particolari problemi, eccetto quelli etici, per esempio se la usiamo per influenzare un’opinione pubblica. Invece i problemi posti dalla fisica quantistica sono molto diversi. C’è una differenza profonda, nella IA, rispetto a quello che diceva padre Gragnano.

JULVE – Il neutrone, fuori dal nucleo atomico, è instabile e decade in media in 12 minuti in un protone, un elettrone e un neutrino. Questo in media; ma non so quando e perché quel singolo protone decide di decadere. Così posso prevedere che in media l’alzheimer si presenterà, ma non do la spiegazione del perché. Ho solo un modello matematico che descrive con successo una statistica, quando ho molte cose. Il teorico puro quantistico dice con Bohr, con Heisenberg …: “E non puoi chiedere altro. Non puoi chiedere quando questo singolo neutrone decide di decadere... Anzi, facendo questa domanda riveli di avere pregiudizi newtoniani!”. Questo è il nostro paradigma.

CRISMA – Dato che questa concezione del mondo è sottintesa, quanto ha influito sulla cultura generale di gente che non conosce la fisica, ma adopera una certa divulgazione per dichiarare obsoleti determinati modelli di razionalità, approdando ad esempio a posizioni di relativismo radicale? Diventa addirittura una vergogna parlare di un paradigma causalistico.

GRAGNANO – Un esempio è la libertà. La libertà viene attribuita all’indeterminazione quantistica. Lo stesso Heisenberg nega questa cosa, ma tutte queste cose, come gli universi paralleli, sono presentati al mondo di oggi e c’è un grosso valore destrutturante. Poi c’è l’uso pragmatico della matematica. Non mi interessa come essa funzioni, ma di poter ottenere risultati con un margine grosso di precisione. Questo è mortificante per una scienza, per uno studio della realtà: mi interessa non come funziona, ma come posso ottenerne dei risultati. Anche dal punto di vista della crescita dell’uomo, chi vuole sapere effettivamente quali siano le cause si trova solo.

JULVE – Cioè si vuole ottenere risultati per fare soldi!

CRISMA – Già il concetto di realtà, in questa prospettiva, diventa evanescente: un realismo volgare. Qualcosa da buttare.

BOSCHETTI – Il tema è il problema generale: la matematica è stata usata in modo spregiudicato. Una cosa è sapere: la “Conoscenza” con la “C” maiuscola. Altro sono le informazioni. Adesso c’è una quantità pazzesca di informazioni, sul piano orizzontale, mentre su quello verticale non corrisponde una conoscenza. Un discorso come quello ora fatto, su internet non lo si può fare; mentre c’è una quantità di informazioni, dove non riesci a focalizzarti: clicchi su una cosa, poi non ti interessa più di tanto e vai a cliccare altrove. Gli articoli di fondo dei giornali non si leggono più.

SCIRÈ – A volte gli articoli di fondo sono espressi in modo da concludere il contrario di quello che sembravano dire.

BOSCHETTI – La gente è molto manipolabile, sia dal punto di vista del consumo, sia dal punto di vista elettorale.

PIFFERI – Giorni fa ho sentito alla televisione un responsabile della sanità parlare della tossicità delle nitrosammine, quando qualsiasi studente di chimica organica sa che il nitrito o l’acido nitrico con delle ammine dà le nitrosammine che sono tossiche. Qual è l’autorità europea o italiana che ha permesso l’uso del nitrito di sodio a contatto con la carne suina? La chimica non è un’opinione. Il glifosato, che è tossico, è un altro esempio. Ci sono dietro grandi interessi economici?

FRATTINI – La meccanica quantistica funziona. Qualcuno ha provato a cercare i problemi che stanno dietro al postulato?

GRAGNANO – Attualmente c’è una interpretazione un po’ più realista, quella di De Broglie-Bohm, che dice che la funzione è un campo: qualcosa che rilascia energia. Ma questa interpretazione accetta la non località dell’entanglement, collegata in qualche modo col problema dell’azione a distanza, problema che anche Newton aveva per la forza gravitazionale. Non è un problema filosofico banale. Una energia infinita che consenta una interazione con una distanza infinita con una velocità infinita è qualcosa di non verificabile. Restano aspetti astratti, o platonici. Ma non c’è un convergere della comunità scientifica su una interpretazione: ciascuno va come crede, perché tanto i conti funzionano. Ma ci sono impatti culturali: una vena di irrazionalità, come diceva la professoressa.

JULVE – Ci si appella ad Einstein per dire che tutto è relativo. Il riduzionismo dice che per capire un sistema devo separarne le parti. Ma ha senso pensare di poter manipolare una parte senza che l’altra ne risenta? Si tratta di un a-priori metafisico.

GRAGNANO – L’unità sostanziale, che non è matematizzabile, ha due estremi: da una parte una visione meccanicista tipo pezzetti di “Lego” da comporre e scomporre, dall’altra una visione olistica dove tutto è legato a tutto e per conoscere qualcosa devo conoscere tutto. Nella meccanica quantistica c’è anche questo aspetto, perché la funzione d’onda è estesa all’infinito.

BOSCHETTI – Anche il mondo, ora, è talmente collegato che appena tu tocchi una parte succede qualcosa da un’altra. La rivoluzione industriale è stata gestita dalle scienze sociali. Oggi invece nessuno ne capisce niente.