Fisica e filosofia

Heisenberg Werner

• Editore: Il Saggiatore
• Anno: 2015
• eBook ISBN: 9788865764879
• Argomento: Filosofia
• Categoria: Storia e teoria della filosofia

Nel corso del Novecento le scoperte della fisica – dalla meccanica quantistica alla teoria della relatività, dalle ricerche sul cosmo all'energia nucleare – hanno travolto le precedenti nozioni di spazio e tempo e rivoluzionato la percezione che l'uomo aveva di sé, investendolo inoltre della responsabilità di una possibile autodistruzione.Figura geniale e controversa, Werner Heisenberg è stato un protagonista assoluto dell'epopea scientifica del secolo scorso, insieme a Bohr e Fermi, Einstein e Planck. Fisica e filosofia esplora la complessità di quello snodo offrendo risposte chiare a domande che non hanno mai perso la loro centralità. Cosa affermano le teorie dellafisica contemporanea? In che modo investono la concezione che l'uomo ha di sé? Quali sono i limiti etici delle loro applicazioni tecnologiche? E quale sarà l'influenza politica della scienza su scala planetaria?Affrontando quesiti di portata universale, Heisenberg si dimostra consapevole della necessità di ristabilire la relazione interrotta tra scienza e filosofia, a partire dal Principio di indeterminazione da lui stesso formulato, che pone nuovi problemi epistemologici, ridefinendo in modo radicale il nesso tra l'osservatore e il fenomeno osservato: è il rapporto tra il soggetto e l'oggetto della conoscenza – vero nodo della filosofia di ogni tempo – qui esaminato in un dialogo serrato con Platone e Galileo, Cartesio e Kant.Fisica e filosofia, uno dei classici scientifici del catalogo del Saggiatore, getta un ponte tra le due discipline per tentare di ridurre il baratro tra esperienza e sapere, tra etica e tecnologia; e documenta l'inesausta riflessione sul legame tra ricerca, tecnica e potere, mai come oggi così indispensabile.

Linguaggio e realtà nella fisica moderna

Durante tutta la storia della scienza le nuove scoperte e le nuove idee hanno sempre suscitato dispute scientifiche, portato a pubblicazioni polemiche critiche nei confronti delle nuove idee, spesso avvantaggiate da questa critica nel loro sviluppo. Ma queste controversie non hanno mai raggiunto il grado di violenza con cui si manifestarono dopo la scoperta della teoria della relatività e, in grado minore, della teoria dei quanta. In entrambi i casi i problemi scientifici hanno finito per esser connessi a fini di carattere politico, ed alcuni scienziati hanno fatto ricorso a metodi politici per far prevalere le loro concezioni. Questa violenta reazione ai recenti sviluppi della fisica moderna può essere intesa soltanto se ci si rende ben conto che questa volta hanno cominciato a spostarsi gli stessi fondamenti della fisica; e che questo spostamento ha prodotto la sensazione che ci sarebbe stato tolto da sotto i piedi, ad opera della scienza, il terreno stesso su cui poggiavamo. Nello stesso tempo questa reazione significa probabilmente che non si è trovato ancora il linguaggio idoneo per dare espressione alla nuova situazione e che le affermazioni inesatte pubblicate qua e là, nell’entusiasmo per le nuove scoperte, hanno prodotto ogni genere di fraintendimenti. Questo è in realtà un problema fondamentale. La progredita tecnica sperimentale del nostro tempo porta nella prospettiva della scienza nuovi aspetti della natura che non possono essere descritti nei termini dei comuni concetti. Ma in quale linguaggio dovrebbero allora venire descritti? Il linguaggio che generalmente emerge dal processo di chiarificazione scientifica nella fisica teoretica è usualmente un linguaggio matematico, lo schema matematico, che ci permette di prevedere i risultati degli esperimenti. Il fisico può dirsi soddisfatto quando ha a disposizione lo schema matematico e sa come usarlo per l’interpretazione degli esperimenti. Ma egli deve parlare dei risultati raggiunti anche a quelli che fisici non sono e che non saranno soddisfatti se le spiegazioni non vengono fornite nel linguaggio corrente, da tutti comprensibile. Anche per il fisico la descrizione nel linguaggio comune servirà come criterio per avere una chiara nozione di ciò che si è raggiunto. Entro quali limiti è possibile, una tale descrizione? È possibile addirittura parlare dell’atomo? Si tratta di un problema di linguaggio oltre che di fisica, e sono perciò necessarie alcune osservazioni circa il linguaggio in generale ed il linguaggio scientifico in particolare.

L’uso del linguaggio si formò nella razza umana nell’età preistorica come un mezzo di comunicazione ed una base per pensare. Conosciamo poco sulle varie fasi della sua formazione; comunque il linguaggio contiene ora un gran numero di concetti che costituiscono uno strumento adatto per una comunicazione più o meno ambigua nel campo degli eventi della vita quotidiana. Questi concetti vengono acquisiti gradualmente senza analisi critica, attraverso l’uso del linguaggio, e dopo esserci serviti per qualche tempo di una parola pensiamo più o meno di conoscere ciò che essa significa. È naturalmente un fatto notissimo che le parole non sono così chiaramente definite come può apparire a prima vista e che esse hanno soltanto un campo limitato di applicabilità. Ad esempio, possiamo parlare di un pezzo di ferro o di un pezzo di legno ma non di un pezzo d’acqua. La parola «pezzo» non si applica alle sostanze liquide. Per menzionare un altro esempio, quando si discute sulla limitazione dei concetti, Bohr ama raccontare la seguente storiella: «Un ragazzino entra da un droghiere e chiede: “Vorrei trenta lire di canditi misti”. Il droghiere prende due canditi e li porge al ragazzo dicendo: “Ecco i due canditi. A mischiarli pensaci da te”». Un esempio più serio della problematica relazione che passa fra parole e concetti è il fatto che gli aggettivi «rosso» e «verde» vengono usati anche da persone daltoniche, per quanto il campo di applicabilità di quei termini per loro debba essere del tutto diverso da quello che è per gli altri.

Questa intrinseca incertezza del significato delle parole è stata naturalmente riconosciuta assai presto ed ha portato alla necessità delle definizioni o – come indica la parola «definizione» – a stabilire dei limiti che determinino dove la parola può essere usata e dove no. Ma le definizioni possono venir date solo con l’aiuto di altri concetti e così in definitiva è necessario appoggiarsi ad alcuni concetti che sono presi come sono, non analizzati e non definiti.

Nella filosofia greca il problema del rapporto tra concetti e linguaggio è stato uno dei più importanti fin dal tempo di Socrate; di cui la vita intera – se seguiamo l’artistica rappresentazione che ce ne dà Platone nei suoi dialoghi – fu una continua discussione sul contenuto dei concetti nel linguaggio e sulle limitazioni nei modi dell’espressione. Per ottenere una solida base al pensiero scientifico, Aristotele nella sua logica iniziò un’analisi delle forme del linguaggio e della struttura formale delle conclusioni e delle deduzioni indipendentemente dal loro contenuto. In tal modo raggiunse un grado di astrazione e di precisione che era stato sconosciuto fino a quel tempo nella filosofia greca, e contribuì perciò immensamente alla chiarificazione ed all’instaurazione di un ordine nei nostri metodi di pensiero. Egli creò effettivamente la base del linguaggio scientifico.

D’altra parte, quest’analisi logica del linguaggio contiene di nuovo il pericolo di un’eccessiva semplificazione. Nella logica l’attenzione è tratta verso strutture particolarissime, evidenti connessioni fra le premesse e deduzioni, modelli semplici di ragionamento, mentre tutte le altre strutture del linguaggio vengono trascurate. Queste altre strutture possono sorgere da associazioni tra certi significati delle parole; per esempio, un significato secondario di una parola che attraversi solo vagamente la mente quando la parola viene udita può portare un contributo essenziale al contenuto di una frase. Il fatto che ogni parola può produrre molteplici movimenti, più o meno coscienti, nella nostra mente, può essere usato per rappresentare, attraverso il linguaggio, alcune parti della realtà molto più chiaramente di quanto non avvenga attraverso l’uso degli schemi logici. Perciò i poeti hanno spesso mosso obiezioni all’enfasi del linguaggio e del pensiero fondati sullo schema logico, che – se male non interpreto le loro opinioni – può rendere il linguaggio meno adatto al suo scopo. Possiamo ricordare, ad esempio, nel Faust di Goethe le parole che Mefistofele rivolge al giovane studente:

V’occorrerà far tesoro del tempo,

che se ne fugge via

precipitevolmente.

Ma l’ordine v’insegni

l’arte di guadagnarlo.

Con ciò, di frequentare io vi consiglio,

prima d’ogni altro corso

il Seminario logico. Lo spirito

vi addestreranno lì, di tutto punto.

Costretto entro stivali di tortura,

in seguito potrà

del Pensiero la via più cauto battere

senza d’attorno vagolar smarrito

per dritto e per traverso,

siccome un fuoco fatuo.

Quindi, v’insegneran, per giorni e giorni,

che quanto, prima d’ora, facevate

in piena libertà, di un getto solo,

(come bere e mangiare, exempli gratia),

deve eseguirsi, invece,

col ritmo di tre tempi: uno, due, tre!

Il fabbricar pensieri, in verità,

somiglia a quanto avviene sul telaio

del tessitore, dove mille fili

mette in moto un sol premere di piedi.

Scattan su e giù le spole;

invisibile, via, corre ogni stame;

e una percossa sola,

intrecci innumerevoli compone.

Il filosofo, qui, entra in iscena.

E vi dimostra che

essere non doveva,

se non così com’è:

che se il Primo e il Secondo erano tali,

non potean Terzo e Quarto conseguire

in differente specie;

e che se i primi due

non fossero già stati,

neppure il Terzo e il Quarto

sarebbero mai nati.

Non v’è scolaro solo, in tutto il mondo,

che non proclami questa verità,

sebbene a diventar buon tessitore

nessuno fino a qui sia giunto ancora.

Chi conoscere voglia e interpretare

qualcosa di vivente,

convien che d’ogni spirito lo vuoti:

e ne avrà in mano, allora,

le dissociate membra,

s’anche purtroppo esanimi

del quid che le congegna.1

Questo passo contiene una descrizione mirabile della struttura del linguaggio e della ristrettezza dei semplici modelli logici.

D’altra parte, la scienza deve essere basata sul linguaggio come sul suo unico mezzo di comunicazione e là, dove il problema della non ambiguità è della massima importanza, i modelli logici devono avere la loro parte. La difficoltà caratteristica a questo punto può essere descritta nel modo seguente. Nella scienza naturale noi cerchiamo di derivare il particolare dal generale, di comprendere il fenomeno particolare in quanto prodotto da semplici leggi generali. Le leggi generali una volta formulate nel linguaggio possono contenere solo pochi concetti semplici – altrimenti la legge non sarebbe semplice e generale. Da questi concetti vien derivata una varietà infinita di possibili fenomeni, non solo qualitativamente, ma con piena precisione rispetto ad ogni particolare. È evidente che i concetti del linguaggio ordinario, imprecisi e solo vagamente definiti come sono, non possono permettere tali derivazioni. Quando una catena di conclusioni segue da certe premesse il numero dei possibili anelli della catena dipende dalla precisione delle premesse. Perciò, i concetti delle leggi generali devono, nella scienza naturale, essere definiti con precisione completa, e ciò può essere fatto soltanto per mezzo dell’astrazione matematica.

Lo stesso si può dire per le altre scienze in quanto anche lì possono essere necessarie definizioni abbastanza precise; in diritto, per esempio. Ma qui non è necessario che il numero degli anelli della catena sia molto grande, né necessita la precisione assoluta, e sono generalmente sufficienti definizioni abbastanza precise espresse nei termini del linguaggio ordinario.

Nella fisica teoretica noi cerchiamo di intendere gruppi di fenomeni introducendo simboli matematici che possono essere messi in correlazione con i fatti, vale a dire con i risultati delle misurazioni. Per i simboli noi usiamo nomi che raffigurino la loro correlazione con la misurazione. I simboli sono così legati al linguaggio. I simboli vengono poi collegati fra loro da un rigoroso sistema di definizioni e di assiomi, ed infine le leggi naturali vengono espresse come equazioni tra i simboli. L’infinita varietà di soluzioni di queste equazioni corrisponde allora all’infinita varietà dei fenomeni particolari possibili in quel settore della natura. In tal modo lo schema matematico rappresenta il gruppo di fenomeni finché è valida la correlazione fra i simboli e misurazioni. È questa correlazione che permette di dare espressioni alle leggi naturali nei termini del linguaggio comune, giacché i nostri esperimenti consistenti di azioni e di osservazioni possono sempre venir descritti con il linguaggio ordinario.

Tuttavia, con l’evolversi della conoscenza scientifica anche il linguaggio si evolve; vengono introdotti nuovi termini e quelli vecchi vengono applicati ad un campo più vasto, oppure in un modo diverso da quello del linguaggio ordinario. Termini come «energia», «elettricità», «entropia» costituiscono evidenti esempi di ciò. In tal modo sviluppiamo un linguaggio scientifico che può essere considerato come una naturale espansione del linguaggio ordinario adattato ai nuovi campi della conoscenza scientifica.

Durante il corso del secolo scorso un gran numero di nuovi concetti sono stati introdotti nella fisica, ed in alcuni casi c’è voluto un tempo considerevole prima che gli scienziati si abituassero realmente al loro uso. Il termine «campo elettromagnetico», ad esempio, che entro certi limiti era già presente nell’opera di Faraday e che più tardi formò la base della teoria di Maxwell, non fu accettato facilmente dai fisici che dirigevano principalmente la loro attenzione al movimento meccanico della materia. L’introduzione del concetto implicava anche un cambiamento nelle idee scientifiche, e tali cambiamenti non si compivano facilmente.

Tuttavia, tutti i concetti introdotti fino alla fine del secolo scorso costituivano una serie perfettamente consistente, applicabile ad u...

Indice dei contenuti

• Copertina
• Sommario
• Introduzione
• Vecchia e nuova tradizione
• Sviluppo storico
• L'interpretazione di Copenaghen
• La teoria dei quanta
• Evoluzione delle idee filosofiche
• Relazione della teoria dei quanta
• La teoria della relatività
• Critiche e controproposte
• La teoria dei quanta
• Linguaggio e realtà
• Il ruolo della fisica moderna