Gli sviluppi della fisica quantistica sono sconcertanti

Brano scritto da James Higgo e successivamente tradotto

“Gli altri muoiono; ma io non sono un altro; dunque io non morirò”
(Vladimir Nabokov)



Prima di tutto, un’avvertenza per i neofiti dell’argomento: Niels Bohr, il fondatore della moderna teoria quantica, disse una volta: “Chiunque non rimanga sconvolto dalla teoria quantica, non l’ha capita”. E non conosceva ancora la Teoria dei Molti Mondi (TMM). Gli elementi di Meccanica Quantistica (MQ) presentati qui sono piuttosto noti, benché appaiano ancora folli agli studiosi, i quali non possono far altro che accettarli. La scelta che ho compiuto è stata quella di adottare la TMM di Everett (1957) che è solo una di una mezza dozzina di interpretazioni concorrenti della MQ. Secondo diversi sondaggi, la TMM e l’originale “Interpretazione di Copenaghen” del 1927 godono di quasi identica popolarità tra gli studiosi, ma si dice che molti “grandi nomi” (Hawking, Feynman, Deutsch, Weinberg) abbiano ormai optato per la TMM (Price, 1995).

La stranezza della fisica quantistica può essere esemplificata dal famoso esperimento della “divisione parallela”. Esso rivela che i singoli fotoni sembrano dividersi in due particelle, le quali nonostante ciò riescono a interagire l’una con l’altra come se fossero onde. L’”Interpretazione di Copenaghen” di questi fenomeni e le equazioni che li descrivono, accettate nel 1927 alla Conferenza di Solvay, affermano essenzialmente che il “pacchetto d’onda” associato a una particella collassa nel momento in cui viene osservato. Il che implica l’esistenza di una relazione tra la coscienza dell’osservatore e la particella. La TMM, d’altro canto, afferma che le equazioni utilizzate per predire gli eventi di meccanica quantistica restano valide anche dopo l’osservazione: il punto è che sebbene le cose accadano simultaneamente, a causa della “decoerenza” noi non riusciamo a vedere, per esempio, una fonte radioattiva che decade e non decade allo stesso tempo. Per una spiegazione di come ciò implichi l’esistenza di universi paralleli, vedi Vaidman (1996).



Esiste un modo di provare che la TMM è esatta, mentre l’Interpretazione di Copenaghen e tutte le altre sono sbagliate. Sfortunatamente lo sperimentatore potrà provarlo solo a se stesso e non riuscirà mai a convincere nessun altro della sua validità.

L’esperimento di “Suicidio Quantico” di Tegmark

Tegmark (1997) descrive un “esperimento di suicidio quantico” in questo modo (ho semplificato il testo ed eliminato le dimostrazioni matematiche):

Lo strumento è una “pistola quantica” che ogni volta che si preme il grilletto misura lo z-spin di una particella [le particelle possono avere spin “su” o spin “giù”, secondo una sequenza apparentemente casuale]. Essa è collegata a una mitragliatrice che spara un singolo proiettile se il risultato è “giù”, mentre produce un semplice “click” se il risultato è “su”... La sperimentatrice, per prima cosa, pone un sacchetto di sabbia davanti alla mitragliatrice e dice al suo assistente di premere il grilletto dieci volte. Tutte [le interpretazioni di MQ] prevedono che ella sentirà una sequenza apparentemente casuale di spari e scatti a vuoto, qualcosa tipo "bang-click-bang-bang-bang-click-click-bang-click-click". Dopodiché ella dice al suo assistente di premere il grilletto altre dieci volte, ma stavolta mette la propria testa davanti alla canna della mitragliatrice. Questa volta [nelle interpretazioni di MQ diverse dalla TMM] il “taci e calcola” non avrà alcun significato per un osservatore deceduto... e le due interpretazioni produrranno previsioni differenti. Nelle interpretazioni che teorizzano un esplicito collasso non-unitario, la ricercatrice sarà viva o morta dopo la prima attivazione del grilletto, perciò potrà aspettarsi di sentire forse un click o due (se è moderatamente fortunata), poi “game over”, più niente del tutto. D’altro canto, nella TMM, la [...] previsione è che [la sperimentatrice] sentirà un “click” con il 100% di probabilità. Quando l’assistente avrà concluso il suo poco invidiabile compito, la ricercatrice avrà udito dieci “click” e potrà concludere che le interpretazioni di MQ fondate sull’ipotesi del “collasso” [tutte, tranne la TMM] possono essere scartate con un livello di probabilità del 1-0.5ⁿ ˜ 99.9%. Se vuole portare le probabilità di esclusione a “dieci sigma” non deve far altro che incrementare n ripetendo più volte l’esperimento. Occasionalmente, per verificare che l’apparato sia funzionante, può spostare la testa dalla mitragliatrice e all’improvviso la sentirà sparare a intermittenza. Da notare, comunque, che [in quasi tutte le prove] l’assistente avrà la percezione di aver ucciso il suo capo.

Questo significa che in molti universi ci sarà una ricercatrice in meno, ma la ricercatrice non avrà esperienza della morte.

La Teoria Quantica dell’Immortalità (TQI) è stata elaborata riformulando l’esperimento di “Suicidio Quantico” in modo tale che la “pistola quantica” sia focalizzata sullo spin di uno ione di calcio presente all’interno del cervello, secondo il metodo di Stapp.

Le “Teorie Quantiche della Mente” di Stapp

Stapp non accetta la TMM, ma preferisce l’Interpretazione di Copenaghen per motivi – di natura essenzialmente filosofica – esposti in Stapp (Aprile, 1996) e (21 luglio 1998). Ciò non incide sulle utili analisi che egli compie riguardo gli effetti quantici all’interno delle sinapsi.

Stapp evidenzia che gli effetti quantici hanno una grande influenza sul modo di operare del cervello. In effetti, essi devono rivestire un ruolo fondamentale sulle funzioni cerebrali, consentendo forse al cervello di funzionare come un “computer quantico”, sfruttando algoritmi di ricerca simili a quelli proposti da Grover (1997).

La dimostrazione di Stapp della presenza di effetti quantici all’interno del cervello (aprile 1996) è la seguente:

a) Uno ione di calcio che entra in un microcanale di diametro x, deve avere, per il principio d’indeterminazione di Heisenberg, uno spread inerziale di hbar/x, dunque uno spread di velocità di (hbar/x)/m, dunque uno spread spaziale nel tempo t – se la particella può muoversi liberamente – di t(hbar/x)/m. Assumendo t pari a 200 microsecondi, cioè il tempo normalmente impiegato da uno ione per diffondersi dall’apertura del microcanale alla zona in cui ha luogo la liberazione di una vescicola di neurotrasmettitore, assumendo x pari a un nanometro e includendo un fattore di 10 -5 di rallentamento della diffusione, si ottiene un diametro della funzione d’onda pari a circa 40 volte 10-8 centimetri, che è comparabile con la dimensione dello stesso ione di calcio.

In altre parole, è alquanto probabile che in alcuni universi il neurotrasmettitore attiverà il suo bersaglio, mentre in altri non lo farà, semplicemente a causa del “principio di indeterminazione di Heisenberg”.

Ciò è importante quando si cerca di capire in che modo il cervello possa agire come “computer quantico”, ed è molto interessante se integriamo queste idee con l’esperimento di Tegmark.

Tegmark e Stapp

Consideriamo uno ione di calcio che abbia il 50% di probabilità, secondo le equazioni di Schrödinger, di attivare il suo bersaglio recettore. Immaginiamo che quel recettore possa fare la differenza tra due possibili condizioni mentali: una corrispondente alla decisione di un motociclista di sorpassare un auto su una curva pericolosa, l’altra corrispondente alla decisione opposta. Immaginiamo che la manovra di sorpasso si rivelerebbe mortale.

Il motociclista è lo sperimentatore nel “suicidio quantico” di Tegmark. Secondo le previsioni della TMM, il motociclista percepirà di aver fatto la scelta corrispondente al rimanere in vita nel 100% dei casi. Eppure nel 50% degli universi gli spettatori assisteranno ad un disastroso incidente.

La Teoria dell’Immortalità Quantica qui esposta afferma che tutte le decisioni di vita o di morte corrispondono alle medesime equazioni di meccanica quantistica. In tutte le decisioni di vita o di morte, lo “sperimentatore” scoprirà di aver scelto la vita.

Ulteriori implicazioni

Deutsch (1997) afferma che dalla TMM consegue che ogni cosa possibile esiste, da qualche parte del multiverso. Se questo è vero, possiamo dire che esistono molti universi (ma pur sempre una frazione infinitesimale del multiverso) in cui tu, caro lettore, hai qualche miliardo di anni. Se ne può dedurre che la coscienza dello “sperimentatore” finisce sempre e inevitabilmente in uno di questi universi? Se è così, noi siamo immortali. Almeno dal nostro punto di vista.

Problemi con la Teoria Quantica dell’Immortalità

La TQI si fonda su alcune premesse controverse: lo sviluppo offerto da Deutsch dell’”ipotesi dei molti mondi” post-Everett; l’esperimento del “suicidio quantico” di Tegmark; il lavoro di Stapp sugli effetti quantici nel cervello e, in particolare, l’idea che il caso specifico della “pistola quantica” possa essere esteso a qualsiasi scenario di vita o di morte.