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Libro: Le Carte Medicina

SYNTHESIS 1
«Fisica della Coscienza» (Parte 1)


Il termine "fisica" deriva dal greco physis = "natura" e sta ad indicare la scienza che studia le leggi naturali. Per quanto possa sembrarci oggi strano, all'inizio la fisica era una branca della filosofia e non a caso veniva detta filosofia naturale (filosofia deriva da philèin = amare e sophìa = conoscenza, sapienza - e indica appunto l'amore per la conoscenza). D'altronde secondo Cartesio: "Tutta la filosofia è come un albero, di cui le radici sono la metafisica, il tronco è la fisica, e i rami che sorgono da questo tronco sono le altre scienze, che si riducono a tre principali: la medicina, la meccanica e la morale". Questa visione era molto più unitaria ed olistica di quella odierna.


La Scuola di Atene

"La Scuola di Atene" di Raffaello Sanzio (Musei Vaticani).
Al centro Platone ed Aristotele, a sinistra i dialettici, a destra i fisici, in primo piano a sinistra i matematici e a destra gli astronomi.


La frattura tra fisica e metafisica, tra materia e spirito, si realizza con la nascita del moderno "metodo scientifico" ad opera di grandi pensatori quali:

(1) Induzione: il ragionamento che dal particolare porta all'universale, nel tentativo di trovare le leggi generali dell'esistenza a partire dai singoli fatti. La deduzione è il passaggio opposto, che dal generale porta al particolare.
(2) Positivismo: è una corrente di pensiero caratterizzata dalla completa fiducia nel progresso scientifico e dal tentativo di applicare il metodo scientifico a tutte le sfere della conoscenza e della vita umana.

Il metodo scientifico ha, indubbiamente, fatto fare degli enormi passi avanti alla conoscenza e alla tecnica, allo stesso tempo, ha creato anche una dolorosa dicotomia tra la realtà interiore spirituale (soggettiva) e la realtà esteriore materiale (oggettiva). Cartesio è stato lo studioso che meglio ha definito questi due ambiti parlando di res cogitans e res extensa

Paradossalmente Cartesio sa di esistere in quanto res cogitans (cioè come pensiero, poiché il fatto di pensare lo porta all'evidente certezza di esistere come cosa pensante), ma non può neppure essere certo che la res extensa esista (il fondamento del metodo cartesiano, infatti è il dubbio). Se però esiste, avendo la materia un dominio completamente diverso dallo spirito, essa sarà priva di spiritualità. In questo modo Cartesio ha praticamente spezzato in due la realtà!

Una dualità analoga esisteva già anche in Platone (428- 347 a.C.) nella distinzione tra il mondo delle Idee (il piano dei "noumeni") e il mondo sensibile (il piano dei "fenomeni"). Per Platone le Idee sono la vera realtà, i principi primi (Archetipi), da cui tutti i fenomeni derivano. L'essere umano che sta solo dietro ai fenomeni sensoriali vive una realtà fittizia, fatta di mera apparenza.

Se oggi volessimo superare la dicotomia tra soggetto e oggetto, tra realtà psichica interiore e realtà fenomenica esteriore, potremmo considerare che questa distinzione non rappresenti altro che i punti estremi dello stesso spettro di realtà; ad un estremo c'è il soggetto e all'altro l'oggetto, da una parte la psiche e dall'altra il soma, ma l'insieme forma un unico continuum.

Spettro psiche soma

Ecco che da questo punto di vista possiamo affermare che "l'osservatore non è separato da ciò che osserva" e questo sta risultando sempre più evidente anche grazie alle scoperte fatte dalla fisica quantistica, che adesso andremo ad esaminare.

Separazione soggetto oggetto

La dicotomia soggetto-oggetto inizia a dissolversi nella fisica quantistica, quando possiamo verificare che il modo di osservare ciò che stiamo studiando ne modifica le proprietà!

Osservatore non separato dalla realtà osservata

La fisica quantistica (più correttamente meccanica quantistica) è nata dall'impossibilità di applicare la meccanica classica newtoniana (che studiava il moto dei corpi) alla realtà atomica e subatomica. La meccanica classica descrive molto bene la realtà che osserviamo attorno a noi, ma non è in grado di spiegare - ad esempio - come mai l'elettrone, ruotando attorno al nucleo, non perda progressivamente energia e non finisca per collassare sul nucleo stesso.
Questo ed altri quesiti rimasti insoluti portarono i fisici della fine dell'800 a formulare nuove ipotesi e, gradualmente, a scoprire la meccanica quantistica.

Il concetto di quanto (dal latino "quantum", quantità) formalmente nasce il 14 dicembre 1900 con una relazione fatta da Max Planck alla Società di Fisica Tedesca. Planck riesce a risolvere una "catastrofica" incongruenza della fisica classica nel predire la modalità con cui un corpo nero (cioè un oggetto che assorbe l'intera radiazione elettromagnetica in arrivo) emetta radiazioni.

La teoria classica prevedeva che, a seguito di un assorbimento finito di energia, l'oggetto avrebbe emesso un valore di energia infinito, cosa che è chiaramente assurda. Planck fu in grado di risolvere matematicamente il problema introducendo un artifizio: ipotizzò che gli scambi di energia tra gli atomi di un corpo qualsiasi e la radiazione elettromagnetica non avvenissero in modo continuo (come previsto dalla teoria classica), ma attraverso quantità discrete (i quanti appunto).

E' interessante notare come Planck non avesse alcuna idea di come questa intuizione avrebbe sconvolto la fisica del XX secolo, lui riteneva di aver soltanto "giocato" un po' con la matematica, ma che in futuro altri fisici avrebbero risolto la questione in modo migliore. Nel 1905 Einstein dimostrò, invece, come l'energia sia effettivamente composta da pacchetti discreti di energia (sia cioè quantizzata) nella sua spiegazione del cosiddetto Effetto Fotoelettrico, spiegazione da cui ottenne il Nobel per la Fisica nel 1921.

La rivoluzione non sta tanto nella scoperta dei quanti di energia in sé, ma nelle proprietà che questi quanti possiedono, prima fra tutte la proprietà di poter esistere in due forme distinte e apparentemente inconciliabili tra loro: una forma definita e ben oggettivabile (come corpuscolo) ed una forma più indefinita (come onda, che non va intesa come onda fisica ma come onda di probabilità, cioè la rappresentazione dell'insieme delle possibilità in cui la dimensione corpuscolare potrà manifestarsi).

Un corpuscolo ed un'onda hanno proprietà ben differenti, basti pensare al corpo e alla voce: il corpo è presente in un punto unico dello spazio, mentre la voce si propaga virtualmente ovunque, non ha una collocazione spaziale puntuale.
La scoperta che uno stesso oggetto fisico (ad es. un fotone di luce) potesse manifestarsi a volte in un modo e altre volte in un altro ha fatto "impazzire" gli scienziati. Era la prima volta che accadeva una cosa simile. In fisica non era mai stato infranto il Principio di Non Contraddizione di Aristotele, secondo cui A deve essere diverso da non-A. Negli esperimenti di fisica quantistica emergeva chiaramente che A corrispondeva a non-A: lo stesso oggetto a volte era un corpuscolo e altre volte un'onda… eppure restava sempre lo stesso oggetto.


IL QUANTO DI LUCE: IL FOTONE

Il primo quanto a manifestare questa doppia natura, negli esperimenti, è stato quello della luce (il fotone), ripercorriamo insieme le tappe di questa scoperta...

Isaac Newton aveva ipotizzato che la luce fosse un flusso di particelle, ma in un documento pubblicato nel 1803 ("Experiments and Calculations Relative to Physical Optics") il fisico inglese Thomas Young descrive un esperimento che porterà l'intera comunità scientifica a convincersi che la luce sia, in effetti, un'onda. Nell'esperimento di Young un fascio di luce viene fatto passare da un foro e davanti a questo foro c'è un pannello con due fenditure verticali, coperte da una stoffa. Dietro il pannello c'è un muro. Aprendo una fenditura il muro si illumina con la luce mostrando una striscia di luce, ma aprendo anche la seconda fenditura non compaiono due immagini luminose (corrispondenti alla forma delle fenditure), si osserva invece una serie di strisce alternate chiare e scure. Come è possibile? L'alternanza di luci ed ombre corrisponde a zone, rispettivamente, di potenziamento (strisce chiare) e di annullamento (strisce scure) tra onde di energia interferenti fra di loro. E' un tipico fenomeno della meccanica ondulatoria e non può verificarsi con le particelle. Per questo i fisici si convinsero che la luce avesse una natura ondulatoria, soprattutto dopo che, una decina di anni più tardi, Augustin Jean Fresnel riuscì a confermare e a rendere assai più preciso l'esperimento di Young.

Dualità onda-particella

Particelle ed onde che oltrepassano una fessura hanno un comportamento ben diverso! Nell'immagine a sinistra: in alto l'effettivo comportamento di due fasci luminosi che interferiscono tra loro; in basso quello che ci saremmo aspettati considerando la luce fatta di particelle, ma che in effetti non si verificava.


A questo punto, la comunità scientifica è convinta che la luce sia un'onda. Ecco che però altri esperimenti evidenziano una natura corpuscolare nella luce, esperimenti altrettanto verificabili e ripetibili come quelli che avevano prima convinto della natura ondulatoria, il più significativo dei quali è quello del 1923 di Arthur Holly Compton, Compton invia un fascio monocromatico di raggi X (si tratta quindi sempre di radiazioni elettromagnetiche, come quelle della luce, sebbene a frequenze ben più elevate) su un blocco di grafite e misura la direzione e l'intensità dei raggi X uscenti.
La radiazione uscente viene deviata in tutte le direzioni e la frequenza dell'energia in uscita è molto più piccola di quella del fascio in entrata. La logica spiegazione era che i singoli fotoni urtassero contro gli elettroni della materia e, colpendoli, fossero deviati e perdessero essi stessi energia; in pratica si comportavano come palle da biliardo che ne colpivano altre, in un modo che l'aspetto ondulatorio della luce non sarebbe stato in grado di riprodurre.

Effetto Compton

La scoperta del cosiddetto "Effetto Compton" convinse in maniera pressoché definitiva la comunità scientifica che la radiazione elettromagnetica possedesse anche una natura corpuscolare, confermando così la doppia natura dei quanti. A causa dell'importanza della sua scoperta, Compton ricevette il Nobel per la Fisica (1927). La doppia natura ondulatoria e corpuscolare dei fotoni (e, per esteso, di tutti i quanti di energia) era accettata e comprovata.

Nel 1924 il fisico francese Louis de Broglie ipotizza che anche la materia possa manifestare proprietà ondulatorie e grazie ad esperimenti sulla doppia fessura fatti con gli elettroni da Davisson, Germer e Thomson (1927) se ne ha la dimostrazione. Gli elettroni, veri e propri pezzettini di materia, mostrano anch'essi un modello di interferenza. In pratica il dualismo onda-particella (con tutti i paradossi quantistici che lo caratterizza) è dimostrato essere proprio di TUTTA la realtà, sia dei quanti di energia, come i fotoni, che dei quanti di materia, come gli elettroni.

Onda - Particella in Fisica Quantistica

Questa doppia natura ha sconvolto il mondo scientifico, tanto da far affermare a Niels Bohr: "Coloro che non sono rimasti scioccati quando si sono imbattuti per la prima volta
nella teoria quantistica non possono averla capita."

 


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Elenco lezioni del percorso Synthesis - Scienze Noetiche

La Mente di Dio DVD
Questo video illustra, in base alle scoperte più recenti della meccanica quantistica, come l'Universo sia una entità retta da leggi fisiche di causalità continuamente interfacciate con leggi fisiche di sincronicità
Massimo Teodorani
Macro Video

 

 

Bleep - Ma che ... bip...
sappiamo veramente!?

Alla scoperta delle nostre infinite potenzialità per modificare la realtà quotidiana; il paradigma quantistico applicato alla mente.
W. Arntz, B. Chasse, M. Vicente
Macro Edizioni

 

 



Il Tao della Fisica
I concetti, i paradossi e gli enigmi della teoria della relatività, della meccanica quantistica e del mondo submicro-scopico... e il fascino profondo delle filosofie mistiche orientali. La fisica moderna a confronto con le filosofie mistiche orientali.
Fritjof Capra
Edizioni Adelphi

 

 



Il Punto di Svolta
Nel "Tao della fisica" Capra ha denunciato i limiti e le lacune del sapere convenzionale dell'Occidente. Solo un superamento del riduzionismo ispirato a una visione olistica, ecologica del mondo potrà aiutarci a sciogliere i nodi problematici del nostro tempo.
Fritjof Capra
Edizioni Adelphi

 

 



La realtà non è come ci appare
Tempo, spazio e materia appaiono generati da un pullulare di eventi quantistici elementari. Comprendere questa tessitura profonda della realtà è l'obiettivo della ricerca in gravità quantistica, la sfida della scienza contemporanea dove tutto il nostro sapere sulla natura viene rimesso in questione.
Carlo Rovelli
Raffaello Cortina Edizioni

 

 



Alice nel Paese dei Quanti
Ricalcando le orme del grande Carroll, Robert Gilmore ci presenta un'Alice che attraversa non più uno specchio ma uno schermo televisivo, finendo nel mondo degli oggetti infinitamente piccoli, quantistici
Robert Gilmore
Raffaello Cortina Edizioni

 

 



La Danza dei Maestri Wu Li
La fisica quantistica e la teoria della relatività spiegati senza l'aiuto della matematica... "Privata della matematica, la fisica diviene puro incanto. Non importa quanto siate ignoranti in scienza, finito di leggere questo libro vi sentirete voi stessi un Maestro Wu Li."
Gary Zukav
Edizioni Corbaccio

 

 



Il Quanto di Natale
Per il Natale '99 Robert Gilmore, scienziato e divulgatore di fama internazionale, si propone di farci conoscere il ''favoloso'' mondo della fisica sulla falsariga del Canto di Natale dickensiano; il suo Scrooge si troverà coinvolto in una esplorazione che tocca gli aspetti più straordinari e affascinanti della fisica.
Robert Gilmore
Raffaello Cortina Edizioni

 

 



La Fisica dell'Anima
L’Autore traccia un'appassionante connessione tra scienza e spirito, tra percepibile e impercepibile, trattando con chiara semplicità temi della fisica volti a dimostrare l’esistenza dell’Anima, per comprenderne la natura, le ambizioni e vivere il più felicemente possibile. La Fisica dell’Anima è un’opera coraggiosa e illuminante, che offre una nuova prospettiva da cui interpretare la realtà.
Fabio Marchesi
Tecniche Nuove Edizioni

 

 



Sulla Realtà dei Quanti - Un dialogo Galileiano
Che cosa succederebbe se Simplicio, Salviati e Sagredo, i tre protagonisti del Dialogo sopra i due massimi sistemi di Galileo, si incontrassero oggi e parlassero di fisica? Come reagirebbero all’ancora insuperato scandalo del comportamento quantistico della materia?
J. M. Jauch
Adelphi Edizioni