Centro San Domenico

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Bologna, 16 novembre 2021

Agli amici degli

Incontri Interdisciplinari

Carissimi,

ci rivedremo lunedì 22 novembre, alle ore 21, presso il Convento San Domenico, che ci ospiterà nella sua “sala del fuoco”, cui si accede da Via San Domenico 1.

Animerà l’incontro il prof. Jaime Julve, che ringraziamo a nome di tutti, sul tema:

“alcuni chiarimenti sulla Meccanica Quantistica riguardanti il problema della coscienza”.

Dobbiamo incontrarci nel pieno rispetto delle norme contro il contagio da coronavirus: certificato verde e mascherina per accedere.

La sala è grande, ma il rispetto delle distanze impone un limite alle presenze. Le norme prevedono la necessità di prenotarsi: fatelo entro il venerdì precedente, 19 novembre, per poter avvisare gli altri se il limite è stato raggiunto.

Vi preghiamo di ottemperare a questo obbligo, telefonando o inviando una mail a padre Sergio Parenti.

Ci sarà anche la possibilità di partecipare on-line tramite Google-Meet. Anche in questo caso, ma solo per chi non lo ha ancora fatto lo scorso anno, è indispensabile prenotarsi, via mail, a padre Sergio Parenti, sempre entro il venerdì 22. Il collegamento verrà inviato alle 20,50.

In attesa di incontrarci, un cordiale saluto

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

Breve resoconto dell’Incontro Interdisciplinare del 22 novembre 2021

a cura di fra Sergio Parenti O.P.

JULVE - Il nostro argomento è la meccanica quantistica e la coscienza. Per le basi somatiche c’è una crescente costatazione che molti processi mentali, come l’informazione sensoriale, l’elaborazione della percezione, i diversi livelli della coscienza fino alla coscienza di sé, vedono coinvolte aree del cervello, anche distanti, che lavorano in maniera sincronizzata ed anche simultanea. Quello che succede è difficile da descrivere nei termini della scienza classica. Non deve sorprendere che la meccanica quantistica venga invocata in questo contesto come paradigma di riferimento promettente, nel senso che ha tratti distintivi con molti parallelismi di quello che succede a livello del mentale. Purtroppo la meccanica quantistica è piuttosto iniziatica. O la sai, o non la sai. La soglia di conoscenza richiesta è abbastanza alta. Spero di essere riuscito a trasmettervi qualcosa di comprensibile con il testo che vi ho inviato e che non intendo ripetere.

Il punto di collegamento con la questione della coscienza è che la meccanica quantistica [MQ] contempla oggetti fondamentali che sono per natura spazialmente estesi: le funzioni d’onda prendono valori in tutto lo spazio, come gli stati mentali coinvolgono l’intero cervello. Come sanno anche gli studiosi di filosofia, la MQ è una scienza molto idealista, proponendo come fondamentali degli enti di ragione, ed anche molto positivista, cercando di descrivere solo le cose che possiamo osservare. Prendiamo il famoso paradosso del gatto di Schrödinger. Per la MQ il gatto come tale non esiste, ma esiste la sua funzione d’onda. Quando apro la scatola vedo un gatto o vivo o morto: aprendo la scatola perturbo lo stato di cose della funzione d’onda.

RUBINO - L’osservazione provoca qualcosa?

JULVE - L’osservare non è neutrale, a differenza del mondo della meccanica classica.

FRATTINI - C’è una visione del mondo fatta dal punto di vista della funzione di Schrödinger. Non iniziamo dall’ambito materiale.

JULVE - Cosa vuol dire “perturbare”? Classicamente vale l’esempio dell’auto e dell’autovelox che ne coglie la velocità: si suppone che l’autovelox non alteri il risultato. In MQ, nel microscopico, la realtà si ostina a dire che non è così. Se vuoi fare la misurazione della velocità o della posizione, l’atto di osservazione perturba inevitabilmente il risultato. Per rimediare questo stato di cose si sono inventate le funzioni d’onda e gli operatori hermitiani. Più grande è la precisione nel misurare una variabile, più grande è l’imprecisione dell’altra. La fatica da fare è capire il formalismo matematico, che ha avuto un grande successo, ma che contiene aspetti paradossali. Uno degli aspetti è la non località. Un elettrone che abbia una velocità determinata, avrà una posizione molto indeterminata nello spazio. Ma se vai a misurare la posizione dell’elettrone, subito lo localizzi e si perde la non località. Quando metto insieme i due sistemi, le proprietà quantistiche diventano ancora più sorprendenti. Si parla di “stati intrecciati” (entangled). In alcuni di questi stati, detti stati di Bell, misurando uno di questi stati l’altro smette di essere indeterminato e prende istantaneamente lo stato opposto: questo anche se sono a distanza di migliaia di anni luce. Bisogna pagare questo prezzo per accettare la teoria quantistica, che è meravigliosa per tutto il resto. Spiega lo spettro di emissione degli atomi con le righe spettrali, il decadimento radioattivo, e tante altre cose. Ne prevede anche altre, alcune delle quali hanno trovato riscontro. Il laser, la risonanza magnetica… sono applicazioni di questa teoria anche se essa presenta questi aspetti paradossali. Sergio diceva, l’altra volta, che si propone un nuovo meccanicismo. Certamente! Come Laplace credeva che il suo costrutto spiegasse tutto, ora si crede di arrivare a descrivere (che non è spiegare) anche la coscienza. Solo che questo nuovo paradigma presenta aspetti talmente sorprendenti e misteriosi che tra il desiderio ed il fatto c’è di mezzo il mare. La MQ è galileiana: permette di fare previsioni concrete, anche mediche. Ma da qui a diventare una spiegazione ultima e totale ce ne corre. Anche perché la MQ non relativistica, della quale stiamo parlando, ha problemi. Non è la teoria quantistica dei campi che vuole integrare la relatività, ma creando altri problemi. Inoltre si ignora la gravitazione, cui è legata la relatività generale. Non c’è pericolo che si arrivi ad un nuovo meccanicismo.

FALCIASECCA - Il sunto che ha fatto è di ottima qualità. Una teoria matematica parte dal fatto che ci sono grandezze osservabili e misurabili. Noi le trasformiamo in qualcosa che entra nel modello matematico, che permette deduzioni e previsioni, offrendo come risultato delle grandezze ancora misurabili ed osservabili con determinati valori. La teoria funziona se le osservazioni che facciamo alla fine corrispondono a quello che la teoria ci ha detto. Detto questo, la teoria quantistica non soltanto si sta occupando degli stati mentali, ma serve anche per il quantum computing: una nuova teoria dell’informazione fondata sul “quantum bit”. Qui ritroviamo le stesse cose paradossali di cui si parlava. Il qubit è una combinazione di 0 e di 1, ma al momento in cui si fa l’osservazione del qubit il valore è o 0 o 1. Anche in questo abbiamo il modo di spiegare fenomeni mentali attraverso la teoria quantistica, che sta “fertilizzando” parecchi campi al di fuori di come funzionino elettroni, atomi ecc.

BERTUZZI - Continuo a non capire. Quando parlate di elettroni e realtà microscopiche sono d’accordo che non si può dividere la realtà col coltello, ed anche lo spazio e il tempo. Sono misure dove domina il relativismo. Ma se parlate del gatto, o è vivo o è morto, perché la sua realtà è indipendente dal mio modo di pensare; invece nei campi microscopici sono i miei strumenti che mi permettono di agire. Quindi il loro[delle realtà microscopiche] comportamento è relativo ai miei strumenti ed alle mie osservazioni. Per questo mi dicono che la MQ vale nel microscopico, mentre nel macroscopico vale la relatività. Einstein non condivideva la MQ.

JULVE - La frontiera tra il mondo microscopico e quello macroscopico è complicatissima. Di questo ha qualcosa da dire il premio Nobel Giorgio Parisi. Il mondo macroscopico (le galassie…) ed anche mesoscopico (la scala dell’uomo) è caratterizzato da energie e numeri di particelle molto più alti. Potremmo dire che il comportamento emergente del mondo quantico è il mondo mesoscopico e macroscopico. Ma come avvenga il passaggio è ancora da studiare. Nessuno crede che la Luna sia lì solo quando la osserviamo, altrimenti sarebbe in uno stato indeterminato come il gatto di Schrödinger.

FALCIASECCA - Fuori dalla MQ, per capire una cosa del genere, se prendo una scatola e ci metto dentro del gas, a livello microscopico ho una quantità enorme di molecole che sbattono l’una contro l’altra e contro le pareti, a seconda della temperatura e della velocità. A livello macro, per descrivere quello che ti serve, bastano la pressione e la temperatura.

JULVE - L’esempio è molto valido, ma alla meccanica statistica, come la teoria cinetica dei gas, la MQ aggiunge un elemento qualitativo: una perdita di qualità nella perdita di coerenza dello stato puro quantistico allo stato macroscopico.

PARENTI - Quando vado ad osservare l’elettrone mi serve un apparecchio che me lo segnali. Questo, reagendo con l’elettrone, mi mostra un segnale visibile. Ma questo avviene anche se nessuno sta a guardare. Per cui è l’interazione con l’apparecchio, non con la conoscenza, che non c’entra. Nel contesto in cui è nata la fisica quantistica eravamo nel pieno dell’idealismo tedesco ed i fisici erano tedeschi. Ancora oggi risentiamo di quel periodo, quando ci opponiamo al relativismo o all’immanentismo di chi sostiene che è la conoscenza che crea il suo oggetto.

Una volta si discuteva dei “possibili”. A me la MQ sembra una descrizione degli stati possibili, che sono infiniti o meglio indefiniti (ne posso sempre fare dei nuovi). Nel momento in cui ho una realtà, che la veda o non la veda non importa, in quel momento la descrizione degli stati possibili va a farsi benedire di colpo: si può dire che “collassa”? In fondo il mondo delle probabilità di cui parlano [in MQ] riguarda il mondo dei possibili.

JULVE - In termini più tecnici c’è una perdita della coerenza della purezza quantistica per via dell’interazione col mondo reale. E non ci vuole una coscienza.

PARENTI - Quando vado a vedere nella scatola, esco dal campo dei possibili e urto contro la realtà e trovo o il gatto vivo o il gatto morto. Ma nel mondo delle possibilità il gatto aveva entrambe le possibilità. E in questo mondo le possibilità non sono sempre solo due: le probabilità possono essere tante.

LONGO - Credo che la differenza sia legata ad un esperimento tipico della MQ: l’esperimento delle due fenditure. Ho uno schermo con due buchi. Se mando un raggio di luce, la luce passa attraverso queste fenditure e dietro si forma una particolare immagine: le frange. Allora uno dice che la luce è un’onda. Se prendo un cannoncino di elettroni e penso all’elettrone come a una particella, mi aspetterei che l’elettrone passi o di qui o di lì. Per saperlo, metto un rivelatore. Quando metto il rivelatore vedo che passa o di qui o di lì. Se non metto niente, non posso dire che passa o qui o lì, ma passa da entrambe le parti, come se fosse un’onda. Quindi non è soltanto un possibile che si scontra con la realtà, ma è proprio la realtà dell’elettrone che acquisisce un comportamento diverso se c’è un marchingegno con cui interagire o se non c’è.

JULVE - Basta un computer che registri i passaggi. Ma mi sembra di ricordare che, forse ad un convegno di Scienza e metafisica, qualcuno avesse detto che in realtà quel marchingegno, che sembra materiale, ha un qualche livello di coscienza, nel senso che è costruito con un progetto fatto apposta per poter sapere se passa o meno.

FALCIASECCA - Si potrebbe dire che il collasso avviene nel momento in cui una realtà fisica può essere trasformata in una informazione.

CASADIO - Il problema è che qui l’osservatore diventa responsabile dell’informazione che riceve. Fino a che punto? Se la perturbazione condiziona, tutte le volte che entri in contatto con l’oggetto lo perturbi e l’immagine che ne ricavi è condizionata.

BERTUZZI - Qualcosa del genere avviene nel fenomeno dei colori. Il libro che guardo ha caratteristiche che me lo fanno apparire rosso, ma è soggettivo che io lo percepisca così. Oggettivo è anche il fatto che tutti quanti voi lo percepite così: c’è un fondamento reale nella percezione soggettiva dei colori. Però il fatto che io ne sia consapevole non mi consente di vedere come sia l’oggetto in se stesso. Qualcosa del genere potrebbe accadere nel campo quantistico.

PARENTI - Io avrei un’altra ipotesi. Se la realtà che esiste fosse un “fascio elettronico” (non so esattamente che cosa sia), del quale l’elettrone fosse parte, il fascio, se ha due possibilità di passare, le imbocca tutte e due, mentre la parte non è detto che le possa imboccare tutte e due.

LONGO - Di fatti questa è anche una delle interpretazioni più recenti della meccanica quantistica, in cui, diciamo così, vengono messe in questione le basi della funzione d’onda come legata alla questione della probabilità, ma ci sarebbe qualcosa di reale, che non possiamo scoprire, che sa dove passare e l’elettrone semplicemente segue. Così si sposta ad un altro livello la nostra poca consapevolezza. Ma, come diceva Jaime, quando si comincia a studiare la MQ si finisce per capire ancora meno. Questa è una garanzia che si sta ragionando correttamente in MQ.

JULVE - C’è un sistema che è quello che è, descritto da una funzione d’onda. In realtà io, da osservatore, sto condizionando il sistema e vedo ciò che voglio vedere: se cerco posizioni, voglio trovare posizioni; se cerco aspetti ondulatori non posso trovare posizioni, non posso osservare contemporaneamente entrambi. Il sistema risponde ciò che gli chiedi e nella maniera in cui glielo chiedi.

CASADIO - Succede anche in biologia, ma non è un pregiudizio. Come si fa a fare scienza? Si costruiscono tecnologie sempre più avanzate e poi, col metodo galileiano, proviamo e mettiamo a confronto. Altro è quello che osservo nel comportamento delle molecole considerandole isolate, altro quello che osservo se le considero nella gerarchia ordinata dell’organismo. Il problema che la MQ pone è: quanto in noi rimane - o riusciamo a trovare - del comportamento quantistico delle molecole, descritte dalla teoria?

JULVE - La durezza di questo tavolo è manifestazione della MQ. Se gli atomi fossero sistemi planetari come si pensava nella meccanica classica, gli elettroni precipiterebbero sul nucleo in una frazione di secondo. Gli atomi invece sono come palline rigide ed il tavolo resta duro. Il principio di esclusione di Pauli non spiega, ma descrive questo stato di cose.

LONGO - Vorrei sentire la storia del “cane”.

JULVE - Conoscete già il “gatto” di Schrödinger. La storia del “cane” l’ho inventata per illustrare la questione dell’intreccio quantistico. Il cane è in una cassa di legno stretta e lunga con due finestrini davanti e dietro. Non ci interessa un coperchio per vedere se sia vivo o morto, ma come sia orientato il cane. Da un finestrino posso vedere o il muso o la coda. Per la MQ i cani sono per lo più di razza “non intrecciata”: una miscela per cui posso vedere sia il muso sia la coda da entrambi i finestrini contemporaneamente. Il cane di razza “intrecciata”, invece, è tale che se, aprendo un finestrino, vedo la coda, so immediatamente che all’altro finestrino c’è il muso. Questo anche se il cane fosse come un bassotto lungo anni luce.

FALCIASECCA - Mi sembra geniale e permette di parlare di un’altra cosa. L’informazione non può essere trasmessa a velocità superiore a quella della luce. Chi vede la coda e sa che dalla parte opposta, dove c’è un altro osservatore, c’è il muso, deve mandargli un segnale di tipo classico, che però viaggia alla velocità della luce.

JULVE - Per mettersi d’accordo tra osservatori ci vuole sempre un canale classico. Qui non c’è rapporto di causalità nel senso aristotelico: non c’è una precedenza temporale della causa, ma una contemporaneità. Come diceva Sergio, dire “se A allora B” non implica che A sia causa di B.

PARENTI - Ci sarebbe un esempio medioevale di causalità con velocità “infinita”, per così dire. Per loro la luce sembrava avere velocità infinita, perché una stanza si illumina di colpo, a differenza di quando la si riscalda. Questo poneva problema, perché una velocità infinita sembrava assurda. Una soluzione era basata sulla distinzione tra tutto e parti. Se un’azione colpisce una cosa tramite le parti, allora deve fare una parte dopo l’altra per abbracciare il tutto, come quando taglio una cosa con un coltello. Se ci fosse un’azione che modifica il tutto in quanto tutto e le parti vengono interessate in conseguenza dell’azione compiuta sul tutto, allora è il tutto che “diventa”. In biologia, mi sembra, avviene qualcosa del genere: la crescita riguarda il tutto, addirittura produce le parti; il nutrimento riguarda il tutto, altrimenti la parte muore. Così immaginavano che la luce agisse sul tutto. Ma se io ragiono come se la luce dovesse passare una parte dopo l’altra, allora ho l’impressione che viaggi a velocità infinita. In realtà lo sbaglio sarebbe stato pensare che dovesse fare una parte dopo l’altra. Noi sappiamo che la luce ha velocità finita, però l’idea della loro soluzione resta interessante. Forse potrebbe aiutare a risolvere problemi della MQ. Una volta un giovane ricercatore dell’Università di Modena mi diceva che la fisica quantistica è una teoria del “tutto”.

BERTUZZI - Il comportamento di un fenomeno microscopico può essere influenzato da un osservatore, anche se è una macchina; in questo caso la macchina si comporterebbe come se partecipasse della coscienza. Questo, mi pare, è stato detto. Ma la coscienza non consiste soltanto nell’influenza che l’osservatore ha sull’oggetto, bensì la coscienza, nella sua forma più specifica, è la consapevolezza dell’azione che si compie nel momento in cui si compie. Io ora prendo questa penna tra le mani e c’è un atto consapevole che guida le dita a stringere la penna: nell’atto che io compio l’atto delle mani è contemporaneo alla consapevolezza che io ho di questo atto. Ed è quello che contraddistingue un operatore consapevole da una macchina. Per questo si sostiene che le macchine potranno simulare comportamenti consapevoli, ma non hanno la consapevolezza di quello che compiono. Sono padrone (“consapevoli”) di quello che fanno, ma non coscienti. Questo mi pare volesse dire Federico Faggin.

PARENTI - Vorrei segnalarvi un libro che scrisse il dott. Aldo Sacchetti, un medico igienista che, anche andando in pensione, si dedicò allo studio della vita. In quel libro parla dei rapporti tra la meccanica quantistica e la vita, ma in un modo che non mi sembra né meccanicista né riduzionista. Il dott. Sacchetti partecipava con impegno ai nostri incontri e convegni, fino a che l’età glielo ha permesso, ed è morto non molto tempo fa. Ovviamente la sua preoccupazione resta quella di un medico, cioè metterci in guardia dagli errori che possono compromettere la nostra salute. Il libro è “Scienza e coscienza - L’armonia del vivente”, Arianna Editrice, Casalecchio (BO) 2002. Almeno come e-book mi sembra che sia ancora in commercio.