Fantasia e forme di conoscenza a confronto

Le scoperte scientifiche degli ultimi decenni hanno profondamente influenzato tutto ciò che ruota attorno alla fantascienza, al punto che spesso si usano elementi provenienti dalla più moderna forma di sapere scientifico (computer quantistici, dimensioni quantistiche, intelligenza artificiale quantistica, ecc.) come elementi propri della trama; la stessa Marvel, nella trasposizione cinematografica di “Ant-Man and the Wasp”, ha rinominato il famoso “microverso” (o universo subatomico) nel “regno quantico”, a testimonianza del cambiamento epocale del paradigma scientifico e del fatto che una concezione di fantasia potrebbe avere delle basi scientifiche più solide di quanto sia lecito supporre.

Il filosofo Karl Raimund Popper (nel principio di falsificabilità) e il fisico Thomas Samuel Khun (nel cambiamento di paradigma) giungono alla medesima conclusione: le teorie scientifiche sono figlie del loro tempo e servono per risolvere problemi e quesiti legati al momento storico in cui vengono formulate. Da ciò si evince la necessità di una mutazione del paradigma scientifico in relazione all’evoluzione storica; in base a questi principi viene rivalutato il concetto di metafisica, inteso come l’insieme di postulati aprioristici che possono aiutare la scienza e la ricerca fornendo idee, punti di vista e nuove prospettive per comprendere i problemi.

Tali postulati, col progredire delle conoscenze e del sapere, potrebbero diventare scientifici.

Scienza e filosofia procedono (seppur percorrendo strade differenti) verso la ricerca della verità e dei principi che regolano il creato; il platonismo, a distanza di migliaia di anni, dimostra di essere una dottrina filosofica al passo coi tempi.

Il Processore Sycamore, grazie al quale Google ha raggiunto la Quantum Supremacy

 

Definizione e genesi 

Posta questa premessa, è lecito chiedersi che cos’è la fisica quantistica, se i suoi fondamenti possono essere facilmente comprensibili e se esistono possibili applicazioni (reali e fantascientifiche).

La fisica quantistica può essere definita come il fondamento delle moderne discipline scientifiche (fisica atomica, fisica della materia condensata, fisica nucleare e subnucleare, fisica delle particelle e chimica quantistica) e affonda le sue radici nel 1900, quando il fisico tedesco Max Planck pubblicò “Sui quanti elementari della materia e dell’elettricità”.

Riprendendo l’assunto di Kuhn, la fisica quantistica rappresenta la rivoluzione del paradigma scientifico, poiché ha rivisto i fondamenti della meccanica classica, talvolta ridiscutendoli, talvolta includendoli in uno spettro infinitamente più ampio e imprevedibile, spalancando le porte dell’ignoto e ponendosi l’obiettivo di realizzare una teoria che possa spiegare il principio e il funzionamento dell’universo.

Il Modello Standard, ossia la teoria che descrive tre delle quattro interazioni fondamentali note (forza elettromagnetica, forza nucleare debole e forza nucleare forte) si pone l’obiettivo di diventare la Teoria del Tutto, cercando di includere anche la quarta interazione, ossia la forza di gravità e unificando le varie teorie scientifiche. Quando ciò sarà possibile, si potrà affermare di poter conoscere l’essenza dell’universo e, citando le parole di Steven Hawking, “la mente di Dio”.

Tra i fondatori di questa moderna disciplina scientifica, vi è Erwin Schrödinger (divenuto celebre per il paradosso del gatto), il quale dimostrò che nella fisica quantistica non è possibile prevedere con precisione assoluta il comportamento di una particella elementare, ma solo in base a modelli probabilistici.

Werner Heisenberg, nel 1927, enunciò il principio d’indeterminazione, in cui si stabilisce che non è possibile stabilire con assoluta certezza la posizione di un elettrone attorno al nucleo del suo atomo, ma ipotizzare a livello probabilistico l’eventuale posizione (prima della misurazione si può parlare di sovrapposizione di stati quantistici).

Di più: nel momento in cui si osserva la particella, quest’ultima reagisce al soggetto osservante collassando in uno stato, trasformando la probabilità in certezza e stabilendo il principio che è il soggetto a plasmare la propria realtà (principio affine a molte dottrine filosofiche).

Baruch Spinoza sosteneva che l’universo è un insieme indivisibile in cui tutte le parti sono interconnesse tra loro; a tale affermazione sembra corrispondere il principio dell’“entanglement”, in base al quale esistono particelle che, seppur si trovassero agli antipodi dell’universo l’una dall’altra, reagirebbero allo stesso modo a un determinato stimolo, come se fossero un tutt’uno.

Particelle infinitesimali che reagiscono alla presenza di un soggetto osservante e misuratore; ciò implica che per osservare la realtà bisogna in qualche modo alterarla. Questa operazione ha effetti imprevedibili: le particelle osservate saranno soggette all’alterazione dell’osservazione e si muoveranno in maniera imprevedibile; l’osservazione diventa partecipazione attiva alla creazione della realtà.

Indeterminazione, relativismo e imprevedibilità stimolano la fantasia e le teorie più disparate.

 

Applicazioni concrete

Quali sono le applicazioni concrete dei principi della fisica quantistica?

Possono essere menzionate la risonanza magnetica e il laser; l’effetto tunnel (ossia il fatto che le particelle hanno la facoltà di oltrepassare barriere energetiche) ha consentito lo sviluppo dei diodi tunnel, memorie EEPROM e microscopi a effetto tunnel, mentre si ritiene che possa permettere la fotosintesi clorofilliana. L’effetto tunnel consente anche il trasferimento d’informazioni da un punto A a un punto B senza un contatto materiale (un concetto simile al teletrasporto fantascientifico).

L’ideazione del computer quantistico basa i suoi principi sull’effetto tunnel; il 20 settembre 2019 il Financial Times ha dichiarato che Google aveva raggiunto la Quantum Supremacy (supremazia quantistica), ideando un processore capace di svolgere (in tre minuti e venti secondi) un’elaborazione che l’IBM Summit (il supercomputer commerciale più veloce al mondo) avrebbe richiesto diecimila anni. L’esperimento sarebbe stato eseguito con un processore da 53 qubit (nome in codice Sycamore).

Il potenziale della supremazia quantistica non ha limiti: sarà possibile curare una malattia a livello quantistico, studiare e prevedere i cambiamenti climatici, sviluppare nuove forme di energie rinnovabili, creare intelligenze artificiali imparagonabili alle attuali e concepire nuovi metodi di esplorazione interstellare.

L’immaginario fantascientifico sarà messo a dura prova: riuscirà a tener testa agli impressionanti progressi della realtà e continuerà a suggerire alla scienza nuovi sviluppi di ricerca?