Albert Einstein, uno dei padri della fisica moderna, fu profondamente turbato dalla fisica quantistica. E non per mancanza di comprensione, ma per un senso profondo di disagio rispetto alla sua logica contro-intuitiva. In un recente articolo pubblicato su NicolaPorro.it, il professore Franco Battaglia ci conduce in un viaggio affascinante attraverso il paradosso che mise in crisi le certezze di Einstein, usando un linguaggio accessibile e un’immagine suggestiva: quella delle carte da gioco “magiche”. Nel mondo ideale – quello che la nostra intuizione considera “ovvio” – ogni carta, anche coperta, ha un colore ben definito: bianco o nero. Se due carte coperte sono di colore opposto e se ne scopre una come bianca, l’altra sarà sicuramente nera. Questo è il cosiddetto principio di realtà: le proprietà degli oggetti esistono indipendentemente dall’osservazione.
Ma nel mondo reale, quello quantistico, esistono carte “magiche”. Alcune di esse, se osservate più volte, cambiano colore in modo imprevedibile: a volte bianche, a volte nere. Quando queste carte hanno il 50% di probabilità di essere bianche o nere, si dicono nello stato G (grigio, per analogia). E la cosa sorprendente è che, finché non vengono osservate, non hanno un colore definito.
Il paradosso EPR e l’esperimento mentale di Einstein
Einstein, insieme a Podolsky e Rosen, nel 1935 formulò quello che è passato alla storia come il paradosso EPR. Prendiamo due carte, una bianca e una nera, e strofiniamole insieme: entrambe entreranno nello stato G, ma in modo intrinsecamente correlato. Quando si scopre una carta e la si trova bianca, l’altra sarà sicuramente nera, anche se si trova su Marte.
Einstein non poteva accettare che l’osservazione sulla Terra influenzasse istantaneamente ciò che accade su Marte. Doveva esserci una realtà nascosta, preesistente. La fisica quantistica, che descrive entrambe le carte nello stato G, gli sembrava quindi incompleta.
La svolta di John Bell e la disuguaglianza che ha cambiato tutto
A risolvere la questione ci pensò nel 1964 il fisico irlandese John Bell, che formulò una celebre disuguaglianza matematica. In sostanza, Bell propose un test sperimentale per stabilire se esiste davvero una realtà nascosta, indipendente dall’osservazione. Basandosi su un sofisticato schema con lettori diversi e molteplici coppie di misurazioni (simulato con carte, ma nella realtà condotto con fotoni polarizzati), Bell mostrò che se il principio di realtà fosse vero, allora una certa relazione tra frequenze di lettura doveva essere rispettata:
F(1;3) + F(3;2) ≥ F(1;2).
Gli esperimenti condotti negli anni successivi da John Clauser, Alan Aspect e Anton Zeilinger dimostrarono che la disuguaglianza non viene rispettata. Ciò significa, per quanto controintuitivo possa sembrare, che il principio di realtà non è valido nel nostro universo quantistico. Le proprietà degli oggetti, come il colore di una carta o la polarizzazione di un fotone, non esistono fino al momento dell’osservazione. Per questa scoperta rivoluzionaria, i tre scienziati ricevettero nel 2022 il Premio Nobel per la Fisica (Bell era già scomparso nel 1990).
Una riflessione finale (che va oltre la fisica)
Battaglia chiude il suo articolo con una nota provocatoria. John Clauser, uno degli eroi della fisica quantistica, è anche tra i firmatari della Dichiarazione mondiale sul clima promossa da Clintel, secondo cui non esiste alcuna emergenza climatica causata dai combustibili fossili. Eppure, fa notare l’autore, oggi si preferisce dare ascolto a Greta Thunberg piuttosto che a uno scienziato premiato con il Nobel.
Un’osservazione che apre un altro paradosso, stavolta culturale: in un’epoca dominata dalla comunicazione e dall’emozione, il rigore del metodo scientifico sembra spesso lasciato in secondo piano.