Normalmente si crede che la scienza e gli scienziati abbiano a che fare con ciò che è certo, esatto: o bianco o nero. Lo stesso aggettivo "scientifico" nella sua accezione più comune è sinonimo di "rigoroso". Eppure, da ormai un secolo gli scienziati (o almeno una parte) devono accettare il fatto che non solo la risposta esatta ad alcune domande (quali ad esempio alcune di quelle scritte sopra) non esiste, ma che lo stesso porsi certe domande non ha significato.

Tutto cominciò a cavallo tra ‘800 e ‘900, quando i fisici furono costretti a ripensare completamente la loro disciplina per spiegare alcuni fenomeni che la fisica classica non era in grado di spiegare. Nacque così la meccanica quantistica, una teoria che descrive il comportamento del mondo microscopico (come ad esempio ciò che accade negli atomi). Il fatto è che, nonostante il suo evidente successo, questa teoria porta con sè stranezze e stramberie che appaiono assurde agli occhi dell’uomo comune, ma anche ad alcuni stessi fisici, tra cui lo stesso Einstein che non ne accettò mai alcuni aspetti, venendo poi smentito dagli esperimenti (sì, avete capito bene: Einstein si sbagliò, almeno su alcune cose).

Nel 1906 al fisico inglese J. J. Thomson venne assegnato il premio Nobel per la fisica per aver scoperto l’elettrone, dimostrando che si trattava di una particella. Trentuno anni dopo, suo figlio, G. P. Thomson venne insignito del premio Nobel per aver dimostrato che l’elettrone era un’onda. Chi aveva ragione? Tutti e due, padre e figlio, entrambi i premi Nobel sono meritati. Perché l’elettrone è sia un’onda, sia una particella (così come qualsiasi altra cosa...compresi noi stessi). Ciò che accade è che se prepariamo un esperimento per verificare che l’elettrone è una particella, esso ci si rivela come tale, ma se l’esperimento è volto a dimostrare che si tratta di un’onda, l’elettrone si comporta come un’onda. Qual è la realtà? Entrambe le cose o nessuna delle due cose. Siamo noi osservatori a determinare come la realtà ci appare. Di più: la realtà – come noi la concepiamo normalmente – semplicemente non esiste fino a quando noi non la osserviamo: siamo noi - osservandola ossia interagendo con essa - a "crearla". Non solo quindi non è possibile rispondere alla domanda: le cose sono onde o particelle?, ma la domanda stessa è priva di senso. Tra parentesi: nel mondo macroscopico le cose non mostrano il loro comportamento ondulatorio per questioni "tecniche", ma qualsiasi cosa, anche noi stessi, è allo stesso tempo una "particella" e anche un’onda.
[cliccate qui per maggiori spiegazioni e sulla storia di un famoso esperimento a riguardo portato a termine a Bologna]

Una parentesi: qui non stiamo parlando di teorie “alternativoidi” o di extra-terrestri che hanno costruito le piramidi o del mondo che finisce nel 2012: si tratta di teorie ricavate da equazioni matematiche e – in molti casi – confermate da evidenze sperimentali e quotidianamente trattate dai maggiori fisici al mondo, rigorosissimi e serissimi scienziati.

Anche se è difficile da accettare, un’altra stranezza è che un elettrone può essere in due posti diversi nello stesso momento. Non si tratta solo di una teoria, bensì di un fatto confermato da numerosi esperimenti. Questo fenomeno è osservabile solo per oggetti molto, molto piccoli, ma è vero per qualsiasi oggetto: anche noi – matematicamente – non siamo esattamente in un posto preciso dello spazio. Come detto all’inizio, diversi tra gli stessi fisici che contribuirono all’inizio del secolo scorso allo sviluppo di questa teoria, rimasero esterrefatti e scettici a riguardo, e provarono a dimostrare di essersi sbagliati (!) o perlomeno a cercare spiegazioni più intuitive che risolvessero questi paradossi. Senza peraltro riuscirci.

La bizzarria secondo cui la realtà come noi la intendiamo prende forma solo quando noi la osserviamo condusse Schrödinger (uno dei padri della meccanica quantistica) a ipotizzare un esperimento mentale che è il simbolo di queste assurdità. Immaginiamo di mettere un gatto dentro ad una scatola insieme ad un atomo radioattivo che in un dato momento decadrà ed emetterà una particella che verrà registrata da un rivelatore che a sua volta farà scattare un meccanismo che libererà nella scatola stessa un veleno che ucciderà il gatto. Tutto dentro la scatola.

Fino a quando noi non osserviamo cosa è accaduto nella scatola, la meccanica quantistica (rigorose equazioni matematiche) ci dice che l’atomo ha emesso e non ha emesso la particella, ossia il veleno si è liberato e non si è liberato, ossia il gatto è vivo e morto allo stesso tempo. Solo quando noi apriamo la scatola, la realtà ci si svela in una della due possibilità: il gatto sarà vivo o morto. Finché noi non osserviamo, ciò che è dentro la scatola è due cose allo stesso tempo. In altre parole – ci sono esperimenti raffinatissimi che lo dimostrano – basta guardare un oggetto per fargli cambiare comportamento. E’ assurdo, ma è così. Più tecnicamente si dice che la probabilità che il gatto sia vivo o morto è rappresentata da una descrizione matematica chiamata funzione d’onda. Appena guardiamo cosa fa il gatto, questa funzione collassa in uno dei due stati (stato "vivo" e stato "morto"), ossia il gatto (o qualsiasi oggetto) decide come mostrarsi a noi, ma prima entrambe le possibilità sono vere.

Questa interpretazione della meccanica quantistica è detta interpretazione di Copenhagen perché in quella città venne sviluppata intorno agli anni ’30 del secolo passato. Nonostante contenga concetti strampalati, questa visione tuttavia, introducendo l’idea del collasso della funzione di onda, ci riporta ad un mondo “rassicurante”, dove il gatto, alla fine, è vivo o morto, e non due cose allo stesso tempo.

Esistono però altre interpretazioni, ossia altre possibilità di spiegare questi fenomeni così stravaganti, ma il prezzo da pagare per accettarle è molto alto. Una tra queste è l’interpretazione degli universi paralleli, inizialmente formulata da un fisico americano di nome Everett nel 1957. Secondo questa idea – per rimanere all’esempio del gatto - quello che accade non è che il gatto decide di essere vivo o morto quando noi lo osserviamo, ma la realtà si divide “semplicemente” in tanti mondi paralleli. Nell’esempio, uno di questi contiene il gatto vivo e l’altro il gatto morto. In altre parole, esiste un numero enorme – forse infinito – di universi e qualsiasi cosa che ha avuto la possibilità di accadere in un certo modo nel passato, ma non è accaduta nella realtà in cui viviamo, è successa in qualcuno dei possibili universi. La realtà non è quindi interpretata come un’unica storia che si muove su un unico cammino, bensì come un albero a molti rami dove l’esito di ogni evento ha preso forma nel “suo mondo”, con la “sua storia”. Ogni cosa nel nostro Universo – inclusi noi stessi e anche l’Undici – ha un equivalente in altri universi che vivono "parallelamente" al nostro.

La teoria degli universi paralleli - qui spiegata in termini "colloquiali" - ha fondamenti matematici e fisici assai complessi e profondi che richiederebbero spiegazioni troppo complicate, ma resta il fatto che concettualmente ci richiede uno sforzo mentale ai limiti e anzi, direi oltre le nostre possibilità.
La storia della scienza è un continuo porre in discussione teorie e costruzioni mentali che apparivano “rassicuranti” e tutto sommato alla portata delle capacità immaginative della nostra mente. Tuttavia i fisici moderni cominciano a pensare che le domande che ci facciamo siano troppo “piccole” rispetto alle risposte che possiamo trovare e che semplicemente sia poco sensato porsele nei termini "rassicuranti" a cui siamo abituati.
Centinaia di anni dopo Galileo tendiamo ancora a spiegarci il mondo con visioni “atropo-centriche” e con interpretazioni che risolvano i paradossi della realtà, riconducendoci a concetti “afferrabili” dalla mostra mente. La meccanica quantistica da cent’anni sfida le nostre capacità mentali e la nostra “piccola” rappresentazione del mondo e forse le ha già lasciate indietro. Forse dovremmo accettare che le cose sono molto più complicate o perlomeno meno "afferrabili" e che i paradossi non sono paradossi...ma, per usare le parole del famoso fisico Feynman, sono "solo un conflitto tra la realtà com’è e come noi pensiamo che dovrebbe essere”.

Vedi anche: http://www.newscientist.com/special/seven-wonders-of-the-quantum-world