Il principio di indeterminazione di Heisenberg

Il principio di indeterminazione di Heisenberg è stato un elemento chiave nello sviluppo della meccanica quantistica e del pensiero filosofico moderno.

Scritto e verificato la psicologa Valeria Sabater.

Ultimo aggiornamento: 15 novembre, 2021

Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che il semplice fatto di osservare una particella subatomica come un elettrone ne altererà lo stato. Questo fenomeno ci impedirà di sapere con certezza dove si trova e come si muove. Al tempo stesso, questa teoria dell’universo quantistico può essere applicata anche al mondo macroscopico per capire quanto può essere inaspettata la realtà.

Molte volte affermiamo che la vita sarebbe davvero noiosa se potessimo prevedere con certezza ciò che sta per succedere in ogni istante. Werner Heisenberg per primo ha dimostrato questo stesso principio in modo scientifico. Grazie a lui, sappiamo anche che è tutto estremamente incerto nel tessuto microscopico delle particelle quantistiche. Più della nostra stessa realtà.

Annunciò il principio di indeterminazione nel 1925, quando aveva appena 24 anni. Otto anni dopo questo postulato, lo scienziato tedesco avrebbe ricevuto il Premio Nobel per la Fisica. Proprio grazie ai suoi studi, ha preso piede la fisica atomica moderna. Ora, dobbiamo dire che Heisenberg è stato molto più di uno scienziato: le sue teorie hanno contribuito, oltretutto, al progresso della filosofia.

Ecco che il suo principio di indeterminazione è diventato anche un punto di partenza fondamentale per una maggiore comprensione delle scienze sociali, nonché quel campo della psicologia che ci permette di interpretare meglio la nostra complessa realtà.

Cos’è il principio di indeterminazione di Heisenberg?

Il principio di indeterminazione di Heisenberg potrebbe riassumersi in modo filosofico nel seguente modo: nella vita, come nella meccanica quantistica, non possiamo mai avere certezza di nulla. La teoria di questo scienziato ci ha dimostrato che la fisica classica non era così prevedibile come si pensava fino ad allora.

Ci ha dimostrato che a livello subatomico è possibile sapere al contempo dove si trova una particella, come si muove e a che velocità. Per capire meglio tale concetto, faremo un esempio.

• Quando viaggiamo in auto è sufficiente guardare il contachilometri per sapere a che velocità stiamo andando. Allo stesso modo conosciamo con certezza la nostra destinazione e la nostra localizzazione mentre guidiamo. Stiamo parlando in termini macroscopici e senza assoluta precisione.

• Nel mondo quantistico tutto questo non succede. Le particelle microscopiche non hanno un’ubicazione specifica né un solo orientamento. In effetti possono muoversi verso infiniti punti al tempo stesso. Ma allora come possiamo misurare o descrivere il movimento di un elettrone?

• Heisenberg dimostrò che per localizzare un elettrone nello spazio l’ideale è far rimbalzare dei fotoni su di esso.

• Con questa azione si riesce ad alterare del tutto quell’elemento del quale mai sarebbe stata possibile un’osservazione certa e precisa. Un po’ come se dovessimo frenare l’auto per misurarne la velocità.

Per capire meglio questo concetto possiamo usarne uno simile: lo scienziato è come una persona non vedente che usa un pallone da ginnastica per sapere a che distanza si trova uno sgabello e in che posizione. Inizia a lanciare la palla qua e là fino a colpire l’oggetto.

Ma quel pallone è talmente potente da colpire e spostare lo sgabello. Potremmo misurare la distanza dell’oggetto, ma allora non sapremo più dove si trovava originariamente.

L’osservatore modifica la realtà quantistica

Il principio di indeterminazione di Heisenberg ci dimostra un fatto piuttosto evidente: le persone influiscono sulla situazione e sulla velocità delle particelle. Questo scienziato tedesco con un interesse per le teorie filosofiche  diceva che la materia non è statica né prevedibile. Le particelle subatomiche non sono “cose”, bensì andamenti.

Oltretutto, a volte, quando lo scienziato ha maggiori certezze su dove si trova un elettrone, più lontano si trova e più complesso sarà il suo movimento. Il semplice fatto di realizzare una misurazione provoca già un cambiamento, alterazione e caos in quel tessuto quantistico.

Per questo motivo, e avendo chiaro il principio di indeterminazione di Heisenberg e l’influenza disturbante dell’osservatore, sono nati gli acceleratori di particelle. È bene dire che oggi diversi studi, come quello condotto dal Dottor Aephraim Steinberg dell’Università di Toronto, in Canada, riportano recenti progressi.

Sebbene il principio di indeterminazione (ovvero che la semplice valutazione alteri il sistema quantistico) sia tuttora valido, sono in atto progressi molto interessanti sulle valutazioni che derivano dal controllo delle polarizzazioni.

Il principio di Heisenberg, un mondo ricco di possibilità

Ne parlavamo all’inizio: il principio di Heisenberg può essere applicato in molti più contesti di quelli offerti dalla fisica quantistica. In fin dei conti, l’incertezza è la convinzione che molte delle cose che ci circondano non siano prevedibili. Vale a dire che sfuggono al nostro controllo o, ancor peggio, che siamo noi stessi ad alterarli con le nostre azioni.

Grazie ad Heisenberg, abbiamo messo da parte la fisica classica (quella in cui tutto era sotto controllo, in un laboratorio) per dare presto spazio alla fisica quantistica in cui l’osservatore è il creatore e il supervisore al tempo stesso. Questo significa che l’essere umano influisce in modo importante sul proprio contesto e che è capace di favorire nuove e affascinanti probabilità.

Il principio di indeterminazione e la meccanica quantistica non ci daranno mai un unico risultato rispetto a un evento. Quando lo scienziato osserva, si presentano ai suoi occhi diverse probabilità. Cercare di prevedere qualcosa con certezza è quasi impossibile e questo affascinante concetto è un aspetto al quale si è opposto lo stesso Albert Einstein. Questi non amava immaginare che l’universo fosse guidato dal destino.

Al giorno d’oggi sono molti gli scienziati e i filosofi ancora affascinati dal principio di indeterminazione di Heisenberg. Fare appello a quel fattore di imprevedibilità della meccanica quantistica rende la realtà meno certa e le nostre vite più libere.