Bohm-De Broglie e l'onda pilota...

Uno degli aspetti più interessanti della fisica quantistica,- di cui sentiremo certamente parlare anche in sviluppi futuri – è quello legato al fenomeno della “correlazione quantistica” (in inglese: “Entanglement“) ⁽¹⁾⁽²⁾. In un numero precedente (N. 105) abbiamo visto come il cosiddetto “Esperimento EPR” ideato da Einstein, Podolski e Rosen per aggirare l’indeterminismo di Heisenberg, sia stato utilizzato da Einstein per sollevare il dilemma: se la correlazione che è possibile creare tra due particelle (in particolare elettroni), determinandone un comportamento analogo ed interdipendente anche a notevole distanza, sia dovuto a presunti “parametri nascosti” che ne hanno deterministicamente programmato le azioni, oppure se sia dovuto ad azioni istantanee a distanza tra le due particelle che violerebbero le leggi della relatività speciale (e ciò costituirebbe un paradosso).

Nel 1951 il fisico statunitense David Bohm (1917-1990), allievo di Oppenheimer, riformulò il paradosso in termini più ampi e precisi, risolvendolo poi in senso deterministico e “non-localistico” con la Teoria dell’Onda–Pilota o del Campo Pilota. Questa Teoria, detta anche di Bohm-De Broglie, derivava infatti da un’idea di De Broglie, secondo cui le particelle avevano un comportamento ondulatorio (perfettamente determinabile) in quanto dirette da un campo che ne orientava i movimenti con azioni istantanee a distanza (e quindi definite non-localistiche)⁽¹⁾⁽²⁾.

Bohm, sia per queste sue idee scientifiche eterodosse, sia per la sua militanza comunista che lo espose alle persecuzioni maccartiste, fu costretto ad emigrare in Brasile, dove ottenne la cittadinanza brasiliana, e poi in Inghilterra⁽²⁾. Le sue impostazioni furono in seguito condivise dall’intelligente fisico nord-irlandese John Stewart Bell (1928-1990), noto come progettista di macchine acceleratrici.

Bell è soprattutto noto per aver sviluppato il Teorema che porta il suo nome, esprimibile anche come “Diseguaglianze di Bell”, che dimostra come in caso di fenomeni “localistici” (che avvengono cioè localmente in un dato istante senza effetti istantanei a distanza) non possano esservi parametri nascosti e dovrebbero comparire diseguaglianze nelle correlazioni statistiche tra particelle. Bell però ammetteva che in caso di fenomeni non-localistici con trasmissione istantanea di informazioni (fenomeni definiti da Einstein come “inquietanti azioni a distanza”)⁽¹⁾  il determinismo rientrava in gioco e scomparivano le diseguaglianze. Queste idee furono espresse da Bell anche in una conferenza del 1984 in cui criticò Einstein per non aver accettato l’idea del non-localismo in difesa della teoria della Relatività Ristretta, ma anche Bohr per averla sottovalutata. Anche il filosofo statunitense Tim Maudlin ha sollevato la questione con il libro del 1994 “Quantum non-locality and Relativity”.

Le previsioni di Bell sono state confermate da esperimenti condotti negli anni 1971-72 dal gruppo statunitense di John Clauser e Stuart Freedman, già in contatto con Bell, e poi nel 1982 dal più noto esperimento del francese Alain Aspect, in collaborazione con J. Dalibard e G. Roger, che provocavano delle polarizzazioni contemporanee a distanza di particelle “entangled” con l’uso di speciali prismi.

Altri esperimenti, che hanno sempre verificato la presenza di fenomeni istantanei a distanza e la validità del teorema di Bell, sono state condotte nel 1988 dal gruppo Geneva diretto da Tippel e nel 1998 dal gruppo di Innsbruck diretto dall’austriaco Zielinger e coordinato da Gregor Welhs, che ha effettuato misure a 144 Km di distanza tra le isole di Palma e Tenerife. Altri esperimenti sarebbero stati condotti nel 2015, e nel 2017 anche in Cina, fino a 1500 Km di distanza (tra la Terra ed un satellite), ed avrebbero pienamente confermato i risultati precedenti.

Questi esperimenti dimostrerebbero che la nostra percezione dello spazio è il modo in cui la specie umana ha imparato a percepire la realtà, che però sarebbe molto diversa e completamente correlata in ogni sua parte. Per “salvare” il principio della relatività ristretta, secondo cui i fenomeni fisici non possono trasmettersi a velocità superiore a quella della luce, è stato varato un “teorema della non-comunicazione”, secondo cui le azioni istantanee a distanza non danno luogo a comunicazione di segnali.

Nell’ottimo recente libro di George Musser, “Inquietanti azioni a distanza”- l’originale è del 2015⁽¹⁾- si sostiene che la non-località è presente in molti altri settori, soprattutto della Fisica quantistica, anche diversi dall’Entaglement. Uno di questi settori è costituito da alcuni aspetti delle teorie sui buchi neri (di cui ci interesseremo soprattutto in un prossimo articolo dedicato ad Hawking: N. 124). Un altro settore è la straordinaria omogeneità osservata nelle caratteristiche di galassie lontanissime poste ai margini opposti dell’Universo. Per spiegare questo fenomeno esiste una teoria, definita inflazione, secondo cui le galassie, vicinissime dopo il Big-Bang, si siano poi allontanate di colpo a velocità superiori a quella della luce a causa della crescita subitanea dello spazio intergalattico.

Questa teoria, sostenuta anche da Charles Misner (autore insieme a John Wheeler e K.S. Thorne del celebre libro del 1973, “Gravitation”), “salverebbe” la Relatività Ristretta di Einstein, pur considerando un’espansione dell’Universo a velocità superiori di quella della luce. Sarebbe infatti lo spazio a dilatarsi e non le singole galassie ad allontanarsi.

Molti altri fisici, tra cui gli statunitensi S. Giddins, N. Harkani-Hamed e L. Susskind, l’argentino J. N. Maldacena e la greca F. Markoupolou-Kalamara, preferiscono parlare di fenomeni non-localistici che interesserebbero sia i buchi neri che l’intero Universo. In alcuni autori si trovano anche concetti come quelli di “cunicoli spaziali” e “Wormholes” (letteralmente “buchi di vermi”), che metterebbero in comunicazione diretta punti distanti dell’Universo. È il caso di dire - come Amleto - che vi sono ancora molte cose (da scoprire) che non fanno (ancora) parte della nostra Scienza e della nostra Filosofia.

 Tratto dal libro "Conoscenza, Scienza e Filosofia" di Vincenzo  Brandi

(1) G. Musser, “Inquietanti Azioni a Distanza”, Adelphi, 2019

(2) J. Bricmont, “Quantum Sense and Nonsense”, Springer, 2017