Scoperte che hanno modificato l'approccio alla visione della realtà

(anno 2007)

Sia lo spiritualismo proprio di una delle più arcaiche intuizioni della umanità, che si esprimeva con l’antica metafora del mondo permeato dal “soffio vitale” o dal “respiro cosmico”, sia il pensiero mistico, presente nell’induismo, nel taoismo, nel neopitagorismo greco-romano o nel neoplatonismo ellenico, che inabissava l’uomo nell’unità impersonale dell’assoluto, forniscono uno sfondo coerente alla scienza contemporanea.

Riscoprendo e rivisitando questi antichi concetti filosofici, interpretandoli in versione moderna e tecnologicaalla luce delle nuove teorie, si delinea l’immagine di un universo che appare simile a quella di un gigantesco ologramma dinamico, generato da poche leggi matematiche, capace di autorganizzarsi ed i cui tutto è interconnesso, perfino la mente e la materia.

I pionieri della fisica quantistica nella prima parte del ventesimo secolo hanno modificato l’approccio alla visione della realtà con scoperte che fanno tremare i fondamenti del materialismo e del riduzionismo scientifico. Il ritorno a concezioni metafisiche o l’apertura a spiragli che consentano infiltrazioni di “elementi irrazionalistici” all’interno della scienza stessa è temuto, ma nel contempo inevitabile.

Per fortuna molti studiosi si discostano dall’interpretare come una minaccia i sorprendenti risultati coronati da successi teorici ed applicativi ottenuti nella fisica, tentando invece di delineare un nuovo quadro concettuale che rivaluti una visione unitaria e sistemica di tutti i fenomeni promuovendo il superamento del riduzionismo.

Questi ricercatori, ispirandosi ad un visione olistica della realtà ed avvalendosi di un più complesso formalismo matematico (equazioni non lineari, connessioni non locali) cercano di elaborare la rappresentazione di un nuovo modello teorico che consenta una più profonda e completa descrizione anche del mondo che ci è familiare, dove sono evidenti le interazioni a livello globale tra fenomeni fisici, biologici, psicologici, sociali ed ambientali.

Un illustre esempio in questo settore di studio d’avanguardia è rappresentato dal premio nobel per la fisica Brian Josephson che si è allontanato dall’ambiente accademico per poter effettuare ricerche nel campo dei fenomeni paranormali, ritenendo possibile una loro probabile spiegazione proprio alla luce delle nuove scoperte della elettrodinamica quantistica.

Si potrebbero ricordare inoltre il chimico Ilya Prigogine insignito del premio nobel per le sue scoperte relative all’auto-organizzazione dei sistemi; il fisico F. Capra i cui testi, scientificamente rigorosi, esprimono l’entusiasmo per l’innovativo, ma ritrovato, pensiero sistemico e per le profonde implicazioni filosofiche a cui conduce la nuova fisica; il matematico S. Strogatz che, attraverso le sue ricerche sulla sincronia e sui ritmi nascosti della natura, affronta in modo interdisciplinare tutti quei meccanismi che trasformano il caosin armonia e coordinazione; il biologo ed antropologo Gregory Bateson che ha descritto la forma biologica come consistente in un linguaggio di schemi e di relazioni, cercando di scoprire la “struttura che connette”e riconoscendo l’unità di mente e natura; i due studiosi di neuroscienze H. Maturana e F. Varela che hanno rivolto il loro interesse all’organizzazione dei sistemi, elaborando la Teoria di Santiago della Cognizione (autopoiesi), in cui si giunge ad identificare il processo della vita con i processi cognitivi.

Ma andiamo ora a vedere quali sono state di fatto le scoperte che hanno segnato un nuovo e sorprendente approccio alla comprensione e alla visione della realtà.

A. Einstein ricevette nel 1921 il premio Nobel per la Fisica per il lavoro svolto nel 1905 sulla spiegazione dell’effetto fotoelettrico (una superficie colpita da una radiazione elettromagnetica, ad es.la luce o i raggi ultravioletti, emette cariche elettriche). Nella spiegazione dell’effetto fotoelettrico utilizzò il concetto di “quanto” (quantità indivisibile) già usato da Planck. Il suo lavoro fece muovere i primi passi alla meccanica quantistica che comunque mai Einstein si sentì di condividere a causa del concetto probabilistico che ne era alla base; è rimasta famosa la frase “ Dio non gioca a dadi” che il grande scienziato usò in polemica con Niels Bohr che, prendendo spunto dal principio di indeterminazione formulato da Heisenberg, affermò quello di “complementarità quantistica” per la quale ogni particella inosservata vive in uno stato sovrapposto di onda e corpuscolo ed al momento dell’osservazione appare come onda o come corpuscolo e non onda e corpuscolo assieme come invece ritenevano Einstein e De Broglie. Nella Teoria della Relatività Speciale enunciò quella che è una delle più note formule della fisica : E = mc2 per poi formulare una teoria relativistica della gravitazione, la Teoria della Relatività Generale.

Teoria della relatività

La massa ("quantità di materia" ) non è altro che una forma di energia.Lo spazio ed il tempo sono fusi in un continuum quadridimensionale e sono inscindibilmente connessi.Tanto lo spazio quanto il tempo sono concetti relativi all’osservatore.

Niels Bohr e Werner Heisenberg mentre collaboravano a Copenaghen attorno al 1927 elaborarono la c.d. interpretazione di Copenaghen che tentava di rispondere ad alcune domande spinose, sorte come risultato alla dualità onda-corpuscolo introdotta dalla meccanica quantistica arrivando alle seguenti due conclusioni

Dualismo onda-corpuscolo

Le unità subatomiche sono entità astratte che presentano un duplice aspetto a seconda di come vengono misurate ed osservate; a volte ci appaiono come particelle, a volte come onde. Questo significa che le loro proprietà dipendono dalle loro interazioni con l’ambiente ossia dalla situazione sperimentale, dall’apparecchiatura e dall’osservatore con cui sono costrette ad interagire. E’ l’atto della misura a creare la realtà delle particelle che, prima dell’osservazione, esistevano solo a livello virtuale.

Principio di indeterminazione

A livello subatomico la materia non esiste con certezza in posti definiti ma presenta piuttosto “tendenze ad esistere”. Gli eventi atomici non si verificano con certezza in tempi determinatima hanno “tendenze a verificarsi”. La posizione o la velocità delle particelle è indeterminata e può essere misurata solo co metodi statistici o probabilistici.

Paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen (paradosso EPR)

Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen proposero questo esperimento ideale in un articolo pubblicato nel 1935 intitolato "La descrizione quantistica della realtà fisica può ritenersi completa?".

Nell’articolo veniva data come paradosso la possibilità che due particelle potessero comunicare istantaneamente in quanto la velocità della luce non è superabile secondo la teoria della relatività ristretta. Ma i risultati sperimentali hanno dimostrato gli effetti non-locali, andando in direzione opposta alle intenzioni originali dei tre scienziati.

Teorema di Bell

Bell nel 1965 pubblicò un articolo intitolato "Sul paradosso Einstein-Podolsky-Rosen“ da cui emerse il seguente teorema: In un sistema di due particelle, supponiamo due elettroni,che ruotano in direzioni opposte e che vengono fatte allontanare anche a grandi distanze l’una dall’altra nell’istante in cui lo sperimentatore decide e sceglie quale tipo di rotazione misurare nella prima particella, la seconda particella acquisterà immediatamente una rotazione definita e coordinata con la prima particella: in su o in giù se lo sperimentatore ha deciso di misurare l’asse verticale verso sinistra o verso destra se ha scelto l’asse orizzontale. E ciò che era stato formulato solo teoricamente trovò la conferma nel 1982, quando un'équipe di ricerca dell'Università di Parigi, diretta dal fisico Alan Aspect, scoprì che, sottoponendo a determinate condizioni delle particelle subatomiche, come gli elettroni, esse sono capaci di comunicare istantaneamente una con l'altra indipendentemente dalla distanza che le separa.

Effetto tunnel

Il piccolissimo grado di indeterminazione esistente tra i vari livelli di energia e tempo, si traduce in rapidissime fluttuazioni dei sistemi microfisici. Conseguentemente per tempi che si aggirano intorno al miliardesimo di trilionesimo di secondo, un gruppo di elettroni può prendere a prestito dal "nulla" sufficiente energia e oltrepassare una barriera di potenziale altrimenti insuperabile.

Il principio di indeterminazione vincola però la realizzazione di una tale transizione alla rapidissima restituzione dell'energia utilizzata nel prestito. Conseguentemente gli elettroni possono sincronizzarsi a miliardi e superare barriere impenetrabili.

L’effetto tunnel viene sfruttato nei moderni microscopi a scansione capaci di visualizzare la superficie dei solidi con risoluzione atomica o nel campo della fisica nucleare ad esempio per penetrare un nucleo e dar luogo ad una reazione nucleare.

Teoria del Caos

L’instabilità è la fonte dell’ordine dell’universo, essa produce ordine dal caos (Prigogine).

I comportamenti caotici complessi e apparentemente casuali, presenti sia nei fenomeni naturali sia nelle strutture viventi e non viventi nascondono un ordine profondo e sono generati da poche e semplici regole matematiche ben definite.

Ne abbiamo già visto un esempio con Life elaborato da Conway e avremo modo di approfondire il concetto nel prossimo incontro che avrà come tema “Teoria del caos e dei sistemi”.

Frattali

I frattali sono figure geometriche complesse autosomiglianti a scale sempre più piccole. Ogni loro piccola parte è un microcosmo che riproduce l’insieme, la figura completa, il tutto.

Tutta la natura esibisce una geometria frattale (le foglie, le nuvole, le coste, i fiocchi di neve etc) compresa la distribuzione di ammassi di galassie nell’universo.

Materia oscura ed energia oscura

(costante cosmologica o energia del vuoto)

In cosmologia, il termine materia oscura indica quella componente di materia che manifesta i suoi effetti gravitazionali in molteplici fenomeni astronomici, ma la cui natura rimane ancora uno dei principali misteri della fisica moderna.

Le più recenti misure indicano che essa costituisce circa il 30% del contenuto totale di energia dell'Universo, e circa il 90% della massa.

In fisica l'effetto Casimir è la forza che si esercita fra due oggetti estesi separati, dovuta non alla gravità o alla carica elettromagnetica, ma alla risonanza dei campi energetici presenti nello spazio fra i due oggetti.

L'effetto Casimir venne verificato sperimentalmente nel 1996 da Steven Lamoreaux all'Università Washington in Seattle, che misurò la forza di attrazione tra una sfera ed una piastra. La spiegazione più semplice dell'energia oscura è il "prezzo di avere spazio", ovvero un volume di spazio ha dell'energia intrinseca e fondamentale, la cd costante cosmologica (lamda) che provoca l’accelerazione delle galassie.

DNA

Nel 1953 il biochimico statunitense James Watson e il biofisico britannico Francis Crick, in base ai risultati di esperimenti di cristallizzazione e di diffrazione ai raggi X, elaborarono un modello tridimensionale del DNA a doppia elica. Il DNA è un polimero di unità più piccole legate tra loro attraverso legami fosfo-diesterici: i nucleotidi, e trasporta l' informazione genetica necessaria alla trasmissione dei caratteri ereditari. Il Progetto genoma umano si è posto un obiettivo ambizioso: prendere i due metri di DNA che ognuno di noi porta in ogni sua cellula, strettamente avvolti in 46 gomitoli (i cromosomi), srotolarli e "decodificarli" cioè mettere una dietro l’altra gli oltre tre miliardi di lettere chimiche di cui sono composti. Srotolare la catena del DNA ha fornito un’informazione sorprendente: i geni non sono mai disposti in ordine sulla doppia elica anzi in alcuni punti se ne trovano centinaia tutti in fila e poi per lunghi tratti sul filamento non c’è più nulla. Gli studi hanno infatti dimostrato che ben il 95-97% della catena DNA sembra inutile.

Queste conclusioni non rispondono a delle domande fondamentali :

- a che serve il DNA spazzatura?

- in che modo interazioni localizzate possono esercitare un controllo globale su un organismo ?

- come può il DNA uguale per tutte le cellule permettere la diversificazione tra i vari organi?

Forse il progetto globale è nascosto nei campi morfogenetici ipotizzati da Sheldrake come vedremo

in un prossimo incontro ?

Neuroscienze

La tomografia ad emissione di positroni (PET, Positron Emission Tomography) è una tecnica di medicina nucleare e diagnostica medica che produce immagini tridimensionali o mappe dei processi funzionali all'interno del corpo.

Questa tecnica ha permesso di fare verifiche in tempo reale sul funzionamento del cervello con evidenziazione delle parti che si attivano durante i processi cerebrali.

Di particolare rilevanza :

-le parti del cervello usate per percepire un oggetto reale o per immaginarlo si sovrappongono;

-le esperienze ed anche la parola modificano strutturalmente e biologicamente il cervello.

E’ stato inoltre scoperto che nella percezione il cervello utilizza le trasformate di Fourier così come l’olografia che converte le forme d’onda in immagini.

Possiamo ipotizzare che se il mondo è un ologramma il cervello sia un trasduttore che seleziona un ammasso di frequenze e le converte in immagini coerenti seguendo leggi matematiche universali ?

Tutte queste nuove scoperte scientifiche rappresentano probabilmente la più grande sfida del nostro tempo e lasciano spazio ad ipotesi davvero ardite. La fisica moderna ha sicuramente aperto anche alle altre discipline dalla medicina alla biologia alla psicologia all’ecologia alla sociologia e perfino all’economia nuovi orizzonti di ricerca ed una visione olistica e sistemica che potrà ricondurre alla sintesi di mente e materia.