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Filosofia della scienza Appunti scolastici Premium

Appunti di Filosofia della scienza. Nello specifico gli argomenti trattati sono i seguenti: Da Einstein a Mandelbrot, Einstein e Galilei miti del nostro tempo?, Fisica classica, il concetto dell’azione dell’attrazione gravitazionale a distanza, teoria della relatività,... Vedi di più

Esame di Filosofia della scienza docente Prof. P. Emanuele

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radicali apparivano certe implicazioni che riguardano quel rapporto uomo-natura che tanti problemi

ha creato alla cultura occidentale da Galileo e Cartesio in poi. Nella fisica atomica le osservazioni

non si possono obiettivare in modo tanto semplice, cioè non si possono ricondurre a qualcosa che

si svolga oggettivamente e in modo descrivibile nello spazio e nel tempo.

Nel 1925 Heisenberg delineò la soluzione al problema rimasto insoluto da Bohr. In buona sostanza

la meccanica quantistica, in contrasto con la meccanica ordinaria, non si propone di dare una

descrizione spazio-temporale del moto delle particelle atomiche, cioè introduce nel calcolo solo

quantità direttamente osservabili. Inoltre nella sua teoria appariva sempre fondamentale anche il

ruolo che la matematica continuava ad esercitare come linguaggio della fisica. Nella sua teoria

sostituiva il concetto di posizione determinata di un elettrone con l’idea che al momento del “salto”

da un livello energetico all’altro l’elettrone si trova in uno spazio non definibile esattamente, e va a

saltare in un luogo altrettanto indefinibile con esattezza. Allora per calcolare tale salto Heisenberg

proponeva di utilizzare il calcolo matriciale il cui prodotto come è noto non è “commutativo”.

Questa caratteristica aggiungeva incertezza nella determinazione della posizione dell’elettrone

all’incertezza nella sua precisa individualità. Inoltre tale incertezza diventa assoluta se si intende

ripetere l’esperimento. Nel 1927 ha enunciato un principio che all’epoca fece dire “la sua scoperta

segnò il punto più buio nella storia della fisica classica”. Mentre per i fisici classici la nostra

capacità di fare esperimenti sugli oggetti è legata esclusivamente ai mezzi tecnici che al momento

abbiamo a disposizione, e quindi è perfezionabile ad arbitrio, per Heisenberg vi è un limite

invalicabile, in linea di principio, che ci impedisce di determinare con precisione,

contemporaneamente (non si riferisce alle singole grandezze ma alla loro combinazione) la

posizione e la velocità di una data particella, al di là dello strumentario tecnico in nostro possesso.

Noi non possiamo in linea di principio conoscere il presente in ogni elemento determinante. Perciò

ogni percepire è una selezione da una quantità di possibilità e una limitazione delle possibilità

future: mediante la meccanica quantistica viene stabilita definitivamente la non validità della legge

di causalità. E’ il noto principio di indeterminazione.

Risentì direttamente di questa nuova impostazione Niels Bohr, che con Heisenberg lavorava a

Copenhagen. Egli espose nel 1927 un nuovo principio logico, che nell’ambito della scienza era

anch’esso rivoluzionario: il principio di complementarietà. E’ una sorta di versione “logica” del

principio di indeterminazione che deve essere interpretato comunque in strettissima connessione

con esso. Egli partiva dal presupposto che la teoria quantistica è caratterizzata dal riconoscimento

del fatto che i concetti della fisica classica sono soggetti ad una fondamentale limitazione quando

vengono applicati ai fenomeni atomici. Secondo il postulato dei quanti ogni osservazione dei

fenomeni atomici comporta un’interazione non trascurabile col dispositivo di misurazione. Di

conseguenza una realtà indipendente, nel senso fisico ordinario, non può venire ascritta né al

fenomeno né allo strumento di osservazione. Insomma l’effetto combinato del quanto d’azione e

della perturbazione dell’osservatore rendono la Realtà descritta dalla fisica quantistica alquanto

singolare e certamente molto meno “oggettiva” e stabile di quella classica. Ormai tutti i fisici si

erano resi conto che occorreva utilizzare due linguaggi per tentare di descrivere in maniera

completa l’unica Realtà. Difatti mentre con la fisica classica si ha a che fare con un’idealizzazione

secondo la quale tutti i fenomeni possono essere suddivisi arbitrariamente e l’interazione tra gli

strumenti e gli oggetti in osservazione trascurata, o quanto meno valutata a parte, in fisica

quantistica questa interazione è parte integrante del fenomeno e di essa non è possibile non

tenere conto, se si vuole che gli strumenti servano allo scopo di definire le condizioni in cui le

osservazioni vengono fatte. Nell’idea della complementarietà, Bohr espresse efficacemente

l’abbandono del modello di descrizione spazio-temporale di tipo causale, ciò impediva di pensare

un elettrone come un oggetto fisico del tutto simile ad un corpo materiale localizzabile nel tempo e

nello spazio che si muove lungo una determinata traiettoria. Gli oggetti della microfisica sono

oggetti più complessi, essi popolano un livello della realtà che ci costringe a rifondare i nostri

apparati teorici e rivedere molte delle nostre convinzioni sulla natura dei fenomeni, sul ruolo

dell’osservazione e sul significato stesso di legge scientifica. La complementarietà non è un

principio teorico nel senso classico del termine, quanto lo strumento per cogliere il contenuto

conoscitivo della nuova fisica. (?)

Dopo aver esposto la sua teoria Bohr osservava che la nozione di complementarietà non

comportava nessuna rinuncia all’osservazione distaccata della natura, piuttosto essa è

l’espressione logica della nostra posizione riguardo la descrizione oggettiva in questo campo di

esperienza, ha forzato dunque a porre la dovuta attenzione nel predisporre le esperienze alle

condizioni di osservazione. La scoperta del quanto di azione non ha inciso soltanto sulla

conoscenza dei fenomeni atomici, ma ha prodotto una radicale trasformazione dei fondamenti

stessi della descrizione dei fenomeni naturali, gettando nuova luce sulla antica questione filosofica

dell’esistenza oggettiva dei fenomeni indipendentemente dalle nostre osservazioni. Si conferma

l’antica verità che ci riconosce al contempo spettatori e attori del dispiegamento dell’esistenza.

Quindi nel processo di osservazione, parte integrante del procedimento scientifico, si riconosce

rilievo all’elemento soggettivo della descrizione degli eventi atomici, poiché il dispositivo di misura

è stato costruito dall’osservatore e quindi ciò che si osserva non è la natura in se stessa ma la

natura esposta ai nostri metodi di indagine.

Fin da quando la nuova teoria statistica dei quanti fu esposta nel 1927 si accese una forte

polemica tra Bohr e Einstein che si protrasse per molti anni come duello scientifico vero e proprio.

Einstein non intendeva rinunciare a dimostrare che la nuova interpretazione conteneva ancora

delle contraddizioni interne e contraddizioni riguardanti l’esperienza, cioè che la descrizione che la

meccanica quantistica forniva della Realtà era incompleta. Dal canto suo Bohr puntualmente

replicava, dimostrandolo, che davvero occorreva rinunciare all’ideale classico di causalità e

trasformare radicalmente il modo di considerare il problema della realtà fisica. Le resistenze di

Einstein erano interpretate come il rifugio in un ambito prescientifico, intriso di personali sensazioni

istintive: una sorta di reazione emotiva di fronte ad una conseguenza pur riconosciuta come

logicamente coerente.

Secondo Ilya Prigogine la controversia tra Einstein e Bohr non ha trovato soluzione perché

intrinsecamente irrisolvibile, sarebbe gravata da un vizio di fondo: la mancanza di temporalità, che

nella versione della fisica appariva come capacità di scoprire leggi “eterne” e immutabili. Sebbene

infatti la relatività abbia modificato il concetto classico di oggettività fisica (mantenendo comunque

intatta l’ambizione di ottenere una descrizione completa della natura) e la meccanica quantistica

abbia abbandonato ogni riferimento con l’idea di una conoscenza divina del mondo (nonostante il

suo carattere poco intuitivo stenti ancora a farla diventare patrimonio culturale comune), rimane

una costante comune importante e determinante: il ruolo attribuito al tempo nei processi fisici. A

cominciare dalla dinamica classica, rimane immutata una concezione statica della natura, il tempo

è ridotto ad un parametro, c’è un eccesso di semplificazione che sottovaluta il ruolo della direzione

irreversibile degli eventi. Si ha così una idealizzazione eccessiva, una ultrasemplificazione

inaccessibile a qualsiasi esperimento concepibile. Prigogine dunque, invita ad assumere la

consapevolezza che il tempo è qualcosa di più di un semplice parametro del moto, in quanto

misura evoluzioni interne ad un mondo in non-equilibrio. Egli definisce i modelli interpretativi a lui

precedenti come relativamente poveri dell’evoluzione temporale: la storia e l’evoluzione pertanto

acquistano necessariamente centralità nella descrizione della natura.

CONCLUSIONI. La logica della complementarità ha avuto profondi e cospicui sviluppi ad opera di

scienziati ed epistemologi. Ha contribuito in maniera determinante sia a sviluppare il concetto di

logica (Morin) sia a imporre un nuovo modo di intendere la Realtà e la Natura (valenza

epistemologica e ontologica). Per Heisenberg obiettivo della scienza diventa la rete delle relazioni

tra uomo e natura, in cui la scienza riconosce se stessa come parte di quel mutuo interscambio. E

questo cambio di prospettiva non è il risultato di qualche decisione arbitraria ma è stato imposto

dalle nuove scoperte della fisica.

Si arriva dunque ad una ridefinizione radicale dell’intera fisica, che abbandona la pretesa di

descrivere la Realtà in maniera completa perché essa è storica e in divenire, può essere compresa

solo da una logica storicistica e complessa, che utilizzi e integri le logiche precedenti in una nuova

logica nella quale Essere e Divenire non si contrappongono più ma si intrecciano in maniera

“complessa”.

IL POSTO DI HEISENBERG NELLA FISICA E NELLA FILOSOFIA DEL NOVECENTO

Con il suo principio di indeterminazione Heisenberg ha segnato un vero punto di svolta in fisica e

in filosofia. Per questo è utile ricordare il «contesto di senso» in cui esso ha potuto nascere e

svilupparsi.

I principi metafisici classici, come la continuità dei processi fisici, la loro regolarità rigorosa, il loro

legame deterministico rappresentato dal rapporto causa-effetto, la loro oggettività, la loro

descrizione unitaria; erano già stati incrinati dalla Teoria di Planck e dalla Teoria della Relatività. La

prima aveva introdotto per la prima volta una costante avente carattere di criterio universale di

misura e non soltanto le proprietà dei corpi ai quali le leggi fisiche venivano applicate. La relatività

aveva assegnato alla seconda costante, la velocità della luce, che dà informazioni sulla struttura

del tempo e dello spazio, il ruolo fondamentale di metro di misura nelle leggi della natura,

provocando una vera frattura ontologico-metafisica: quella dell’immagine unitaria della Realtà. Ma

entrambe le teorie si erano sviluppate su basi rigorosamente osservative o a partire da esse,

tuttavia gli sviluppi successivi della meccanica quantistica sono stati molto più complessi e hanno

creato altri problemi dipendenti dal carattere non intuitivo delle teorie.

Il ragionamento di Heisenberg. Osservando il salto di un elettrone da un livello energetico all’altro

in seguito ad un’eccitazione non è possibile individuare una traiettoria continua e “visibile”

dell’elettrone. Non è possibile registrare né un punto di partenza né un punto di arrivo. Quindi non

è possibile localizzare esattamente un elettrone né volendo lo possiamo riportare alla posizione

originare, ergo dopo aver effettuato due successive osservazioni non possiamo nemmeno dire di

aver “osservato” il medesimo elettrone. Viene a perdersi non solo la reversibilità del movimento

dell’elettrone ma anche la sua identità “certa”.

Nella scienza classica ogni teoria scientifica va verificata attraverso esperimenti specifici, con la

convinzione che le nostre possibilità sperimentali non hanno limiti di “principio” ma solo

impedimenti temporanei di carattere tecnico che con l’affinamento progressivo delle nostre

capacità saranno via via superati.

Nella determinazione della posizione dell’elettrone, però, interviene l’effetto Compton (effetto

fotoelettrico) che ha come conseguenza inevitabile il fatto che nel momento, di determinazione

della posizione, in cui il quanto di luce è deviato dall’elettrone, l’elettrone cambia il suo impulso in

maniera discontinua e tale cambiamento è tanto più grande quanto più piccola è la lunghezza

d’onda della luce impiegata, cioè quanto più è precisa la determinazione della posizione. Le

conseguenze epistemologiche di questa osservazione sono che noi non possiamo in linea di

principio conoscere il presente in ogni elemento determinante. Perciò ogni percepire è una

selezione da una quantità di possibilità e una limitazione delle possibilità future. Mentre il principio

di causalità così recitava: se conosciamo esattamente il presente possiamo calcolare il futuro.

Questa circostanza ha come conseguenza il fatto che in generale le esperienze eseguite per

determinare una grandezza fisica rendono illusoria la conoscenza di altre grandezze ottenute

precedentemente: esse infatti influenzano il sistema su cui si opera in maniera incontrollabile e

quindi i valori delle grandezze precedentemente conosciute ne risultano alterati. Se si tratta questa

perturbazione in maniera quantitativa si trova che in molti casi esiste, per la conoscenza

contemporanea di diverse variabili, un limite di esattezza finito, che non può essere superato.

Un’altra conseguenza del principio di indeterminazione è il superamento del modello con il quale in

fisica classica si rappresenta graficamente la determinazione della posizione e della velocità: il

modello degli assi cartesiani. La proposta di Gembillo è di fornire un modello intuitivo

dell’argomentazione di Heisenberg, collegando più strettamente spazio e tempo unendo

graficamente i due punti che in meccanica classica rappresentano la posizione e la velocità, con

questa operazione gli assi cartesiani si trasformano in un triangolo rettangolo (analogia con il

Teorema di Pitagora). Seguendo l’indicazione di Heisenberg possiamo considerare come spazio di

localizzazione della particella il quadrato costruito sulla diagonale di congiungimento tra spazio e

velocità , così come analogamente si può fare per la localizzazione singola della posizione e della

velocità. Si ha una “visualizzazione” immediata del rapporto teorizzato da Heisenberg tra

determinazione della velocità e determinazione della posizione. Inoltre il rapporto tra i due valori

può essere graficamente seguito fino alle estreme conseguenze, ossia fino all’annullamento dello

stesso nel caso in cui si voglia ridurre la determinazione di uno dei due valori fino a localizzarla in

un punto preciso, eliminando così il rapporto stesso. Infine se si torna da questa rappresentazione

a quella classica il punto di unione dei due valori resta sempre all’interno del quadrato costruito

sull’ipotenusa: la meccanica classica è un “caso limite” di quella quantistica.

Il contributo teorico originale di tutta la fisica quantistica al pensiero filosofico, epistemologico e

scientifico del Novecento si concretizza con la nascita di una nuovo ambito del pensiero filosofico:

la Filosofia della Scienza o Epistemologia. Crolla la fiducia cieca nella definitività dei risultati

ottenuti dalla scienza classica: le sue leggi non erano altro che invenzioni teoriche e

schematizzazioni astratte dei processi reali e si giungeva continuamente a nuove dichiarazioni di

impossibilità. In filosofia si inizia quindi ad abbandonare la ricerca del vero metodo della scienza e

si pone l’attenzione sulla ricerca dei limiti e delle possibilità delle varie discipline. La fisica moderna

non può essere compresa adeguatamente senza filosofia.

I fisici del novecento hanno sentito l’esigenza di elaborare teorie filosofiche in senso generale,

testimonianza ne sono gli scritti a carattere filosofico, le discussioni filosofiche nei loro epistolari, i

dibattiti. Nell’ambito della fisica è sorta per la prima volta quella che è stata definita una vera

propria scuola di pensiero, cresciuta a Copenaghen intorno alla figura di Niels Bohr. La nuova

fisica è passibile di interpretazioni varie, non conduce a risultati oggettivi e indiscutibili, ma a punti

di vista. Le tematiche affrontate dalla scuola di Copenaghen riguardano le grandi questioni relative

all’immagine del mondo, alla struttura della Realtà, al concetto di Natura, al rapporto causa-effetto,

all’interazione Soggetto-Oggetto. In questo senso le argomentazioni da essa espresse, sia nella

forma che nella sostanza, sono vere e proprie “tematizzazioni” filosofiche ed epistemologiche.

I contemporanei di Heisenberg sono rimasti sconcertati di fronte al principio di indeterminazione,

ma non sono riusciti a metterlo in discussione dal punto di vista scientifico. E’ possibile individuare

in un articolo di Podolsky e Rosen il ragionamento più coerente “contro” le conseguenze del

principio di indeterminazione, nonostante esso slitti implicitamente dal tradizionale piano scientifico

a quello epistemologico con un consapevole “trasferimento di luogo” della discussione.

Ben più eclatanti furono le reazioni di tipo filosofico ed epistemologico. Einstein dedicò quasi

esclusivamente la sua ricerca dal 1927 al 1955 alla contestazione delle conseguenze del principio

di indeterminazione di Heisenberg. Egli sostenne le ragioni della causalità deterministica e la fede

in un mondo esterno reale strutturato secondo simmetrie e forme matematiche immutabili,

secondo leggi oggettive e quindi, prima o poi, passibili di scoperta. Altri scienziati e diversi

epistemologi hanno continuato i suoi sforzi, puntando l’attenzione sulla teoria della relatività, che

sebbene abbia cambiato radicalmente la fisica classica, ha lasciato intatti dal punto di vista

metafisico tutti i suoi presupposti più importanti: a cominciare da quello che pone una perfetta

corrispondenza tra struttura ontologica della realtà e struttura geometrica fissa e determinata, in

qualunque modo essa si configuri.

Sulle orme di Einstein l’epistemologia “realista” che a lui si ispira ha portato ad un durissimo

attacco ad Heisenberg, con Popper in prima linea. L’epistemologia realista o distrugge e supera i

presupposti sui quali si fonda o dichiara assurda ed inaccettabile la nuova teoria fisica. E così ha

fatto.

Anche tra i filosofi per così dire tradizionali la presenza di Heisenberg è stata costante.

Kojève pensò che la meccanica quantistica avrebbe permesso al filosofo di penetrare più a fondo

nella natura specifica della conoscenza e della realtà fisica. Mosse un serrato confronto tra fisica

classica e fisica quantistica, svolgendo considerazioni convincenti ed originali.

Cassirer dedicò un lungo ed articolato saggio al tema del rapporto tra determinismo e

indeterminismo, esaminandolo dal punto di vista del “neokantismo”. Egli ha riconosciuto la valenza

filosofica fondamentale del problema posto da Heisenberg ponendolo al centro di una evoluzione

del pensiero filosofico e scientifico storicamente inquadrata.

Bachelard ha fatto emergere il “nuovo spirito scientifico”a partire dalle “tre fisiche” del Novecento:

la teoria della Relatività, la meccanica matriciale, la meccanica ondulatoria, ad ognuna delle quali

ha dedicato un studio specifico. Le enunciazioni di Heisenberg hanno provocato la fine della

metafisica “realistica”, facendo abbandonare definitivamente la concezione kantiana della ragione

uguale per tutti per sempre.

Dewey all’età di novant’anni rivide le proprie convinzioni alla luce delle affermazioni di Heisenberg

sulla nuova interazione soggetto-oggetto, dando vita ad una nuova filosofia, da lui definita “filosofia

transazionale”. Il conoscere è una funzione circolare in cui l’atto conoscitivo è una sorta di rapporto

di transazione tra il conoscente e il conosciuto e si svolge solo ed esclusivamente all’interno di tale

relazione.

Havemann non era un filosofo di professione, ma un marxista che ha tentato di sostituire il metodo

della scienza classica con quello della fisica quantistica come metodo dell’ideologia marxista, al

fine di renderla dinamica e veramente storicizzata.

Reichenbach riportò il dibattito sul piano epistemologico, affermando che i problemi filosofici della

meccanica quantistica si raggruppavano intorno a due questioni fondamentali: il passaggio da

leggi causali a leggi probabilistiche e l’interpretazione degli oggetti osservati. Era convinto della

validità del principio di indeterminazione, perché esso è una conseguenza logica dei principi dei

principi fondamentali della fisica classica. Da esso deve necessariamente derivare un logica a tre

valori, i valori di verità saranno vero falso e un altro valore d verità intermedio, che può essere

detto indeterminato, associando questo valore al gruppo di affermazioni che secondo il principio di

indeterminazione vengono chiamate prive di significato.

Heisenberg stesso ha dato un contributo originale alla filosofia del Novecento. Da Talete i

neopositivisti si è confrontato con il pensiero che lo ha preceduto. Ha ravveduto il grande problema

della metafisico riproposto dalla fisica quantistica, cioè il dualismo onda-corpuscolo, nello scontro

tra visione democritea e platonica, optando per quella platonica; ha definito nel concetto

aristotelico di “potentia” il significato reale e concreto dell’odierno concetto di probabilità

contrapposto a quello di causalità deterministica; ha individuato il vizio di fondo della scienza

moderna nel processo di riduzione che l’ha determinata, ha posto il problema del linguaggio nelle

sue articolazioni fondamentali. Per cui la sua opinione è quella di operare una svolta nella

tradizionale visione riduttiva della Realtà verso una più aderente visione di essa, una visione che

rispetti la complessità, un modo di vedere e “costruire” la Realtà che rispetti sempre più

adeguatamente la sua articolazione infinitamente ricca e varia= processo di complessificazione

della Realtà.

Tutti i maggiori teorici della nuova epistemologia della complessità hanno riconosciuto il ruolo

determinante di Heisenberg nel determinare tale svolta metodologica.

Von Foerster notava che con la nuova fisica del Novecento occorreva riconoscere un

“osservatore”, che le osservazioni non sono assolute ma relative al punto di vista dell’osservatore,

che l’atto dell’osservare influisce sull’oggetto osservato così da annullare ogni speranza di

previsione da parte dell’osservatore.

Atlan ha invitato a tenere in debita considerazione sia gli aspetti deterministici degli eventi, sia

l’elemento di novità che li rende unici, imprevedibili e storici ed ha insistito sul carattere funzionale

delle teorie scientifiche.

Prigogine nella ricerca di una “Nuova Alleanza” tra uomo e natura sottolinea il ruolo “strutturale” del

Tempo nella caratterizzazione di tutti i fenomeni-eventi, esso non è più un semplice parametro del

moto ma misura evoluzioni interne a un mondo in non-equilibrio.

Maturana e Varela dicono di stare in equilibrio tra gli estremi rappresentazionisti (od oggettivisti) e

solipsisti (o idealisti). In questa via di mezzo si trova l regolarità del mondo che sperimentiamo in

ogni momento, ma senza nessun punto di riferimento indipendente da noi che ci garantisca la

stabilità assoluta che vorremmo attribuire alle nostre descrizioni.

Edgar Morin ha concretizzato e storicizzato il soggetto conoscente identificando il metodo

conoscitivo con l’evoluzione storica di esso. Ha definito l’”identità umana” in termini di

“incompletezza” strutturale sottolineando anche lui alcune forme di “impossibilità”: impossibilità di

semplificare in qualunque direzione, impossibilità di raggiungere una qualsiasi forma di coerenza.

A posto di fatto a fondamento delle proprie argomentazioni la centralità e la dinamicità del rapporto

soggetto-oggetto.

Dibattito sul “Determinismo” tra questi filosofi e Thom che i accusava di aver elaborato teorie che

glorificavano il caso.

Le ragione dell’insuccesso di Heisenberg tra i suoi colleghi vanno ricercate dunque nella rinuncia

che dalle sue teorie derivava alla speranza di poter osservar eni futuro grandezze finora non

osservabili e al crollo del concetto di reversibilità, di ripetibilità che erano il fondamento stesso

dell’idea di esperimento scientifico. Ecco perché Schrödinger fu accolto come un equilibratore

quando nel 1926 forni l’illusoria speranza che le cose potessero “tornare a posto”.

Heisenberg è stato “devastante” perché ha messo in discussione il pensiero scientifico in se stesso

che fino ad allora era stato identificato direttamente con il pensiero causale. Ecco perché è stato

così aspramente respinto e osteggiato dalla comunità scientifica. Inoltre un autorevole scienziato

come Einstein ha contribuito con il suo mancato riconoscimento al rafforzamento di tali posizioni di

contrapposizione.

Heisenberg metteva in crisi anche i principi gnoseologici e metafisici della scienza classica, a

partire dalla separazione soggetto conoscente oggetto conosciuto e dal conseguente postulato di

oggettività. Paradossalmente ciò avveniva nel momento storico in cui anche le scienze umane

conquistavano l’oggettività necessaria a nobilitarle nel novero delle scienze. Heisenberg resta di

fatto il punto di svolta della scienza e della filosofia del Novecento avendo portato la

consapevolezza che la scienza è un prodotto interamente umano di valenza intersoggettiva e non

una “struttura” che dovremmo “intravedere” al fondo della Realtà.

ERWIN SCHRÖDINGER E LA NUOVA EPISTEMOLOGIA DELLA FISICA

Le riflessioni epistemologiche di Schrödinger muovevano dal ritorno ai presocratici e ai problemi da

essi affrontati, egli deplorava la divisione tra fisica e metafisica, che ha portato gli scienziati a non

occuparsi dei fondamenti filosofici ed epistemologici delle loro teorie.

La nuova visione della scienza a portato a mettere in discussione i suoi concetti “fondanti”, in primo

luogo ciò che ne costituisce l’oggetto per eccellenza: la materia. Parallelamente alla visione degli

antichi atomisti oggi abbiamo la certezza, da loro solo ipotizzata, che la materia è costituita da

particelle, separate da distanze grandi rispetto ad esse, e distribuite nello spazio vuoto.

Contrariamente alle antiche visioni che consideravano tali particelle come piccoli corpi individuali,

identificabili, noi oggi sappiamo che i costituenti ultimi della materia non possiedono per nulla una

“identità”, consapevolezza derivante dalla scoperta dell’impossibilità della ripetibilità di un

esperimento a questi livelli microscopici. Allora cos’è che spiega la transizione da un mondo

microscopico senza individualità e l’individualità dei corpi macroscopici? Schrödinger avanza

l’ipotesi che l’origine dell’individualità non risieda nella materia ma nella forma che gli atomi

assumono, nella struttura della loro composizione,nella loro organizzazione strutturale, nella loro

forma. Essi sono come pure forme. Allora rispetto a ciò che noi osserviamo delle particelle ci

riferiamo a qualcosa di vero, di reale? Secondo Schrödinger possiamo solo affermare che si tratta

di una descrizione adeguata, ma per quanto riguarda la sua veridicità la domanda da porre è se

abbia la possibilità di essere vera o falsa, e risposta non c’è. Inoltre ’imperfezione dei modelli

teorici non è dovuta all’imperfezione degli strumenti di indagine umana, ma dipende da ragioni “di

principio”, come la teoria dei quanti ci ha dimostrato.

La nuova teoria dei quanti ha messo in crisi la fiducia incondizionata nel concetto di “continuità” dei

fenomeni fisici. Gli stessi scienziati che sono giunti a questi risultati hanno cercato prima di

confutarli, poi di attenuarne l’effetto. Schrödinger nel 1950 tentò di spiegare l’atteggiamento dei

colleghi. Planck stesso fu molto scontento della sua scoperta, credeva nel presupposto di

derivazione aristotelica che precludeva “salti” alla natura, e molti insieme a lui. Schrödinger fu il

primo ad abbandonare questa convinzione cercando di dimostrare come questa convinzione

traesse origine dalla trasposizione di un concetto nato nell’astratto ambito della matematica agli

eventi reali. L’idea di intervallo continuo è una enorme estrapolazione di ciò che ci è realmente

accessibile, ci serve per parecchi scopi pratici, ma non dal punto vista epistemologico della teoria

della conoscenza. Le funzioni continue sono una descrizione astratta, ma non possono essere

considerate il corrispettivo del reale. L’idea di discontinuità è antichissima, e cercare le origini del

problema ha per lui un preciso significato metodologico. L’ipotesi atomista rappresenta quindi una

vera e propria risposta ai problemi posti dalla filosofia precedente. In particolare Anassimene con

l’importanza attribuita ai processi di “rarefazione e condensazione”, resi plausibili proprio

dall’ipotesi atomista. Fornirono risposta anche all’idea che contemporaneamente fornivano i

matematici dell’epoca riguardo la linea come formata da punti. Ossia il concetto che il reale è

costituito da atomi e vuoto. Dunque le difficoltà insite nel misterioso carattere del continuo hanno

origine nel passato. E questo spiega perché l’atomismo ha ha incontrato un successo così

durevole e si è dimostrato così indispensabile. Secondo Schrödinger anche la meccanica

ondulatoria/quantistica rappresenta l’ennesimo tentativo di sfuggire al dilemma

continuo/discontinuo. Spiega così l’azione degli “atomisti” del Novecento. Il motivo che lo spinge è

che i fatti da loro osservati sono inconciliabili con una descrizione continua nello spazio e nel

tempo, per cui da una descrizione incompleta non si possono dedurre conclusioni chiare ed

univoche e questo è inammissibile. La sua proposta è di “dare una descrizione completa, continua

nello spazio e nel tempo, conformemente all’ideale classico, di qualche cosa. Ma non affermiamo

che questo qualche cosa siano i fatti osservati o osservabili né ciò che la natura è realmente.

L’unica meta perseguibile è la rigorosa coerenza formale relativa ai nessi e ai collegamenti. In

questo modo non ci sono lacune nel modello della meccanica ondulatoria, anche nei riguardi delle

cause, perché soddisfa l’esigenza classica di un determinismo completo. L’utilità di tale modello è

di fornire notizie sui fati osservabili e le loro mutue dipendenze”. Ora, si può assumere una

posizione ottimistica e dire che tale teoria ci dia tutte notizie ottenibili sui fatti osservabili e la loro

interdipendenza e in modo complementare pessimistica perché tali notizie sono incomplete.

L’ambiguità risiede nel fatto che i fatti osservabili non sono in corrispondenza biunivoca con la

rappresentazione ondulatoria e sembra che non vi si possa porre rimedio.

La posizione di Schrödinger rispetto al dualismo determinismo-indeterminismo fu ambigua.

Riguardo il concetto di causalità affermava che la sua utilizzazione era una questione di

opportunità, legata alle circostanze e alle contingenze del momento. Il problema del determinismo

non era solo una scelta di ordine metodologico ma implicava la struttura oggettiva del reale. La

plausibilità dell’indeterminatezza si basava su affermazione ben precise, tuttavia affermava che

non potesse avere un’azione decisiva su un problema di così gran peso poiché non dimostrava

l’impossibilità che un’immagine determinata del mondo non rendesse anch’essa conto dei fatti.

Inoltre cercò di dimostrare che l’indeterminatezza non caratterizzava solo la fisica moderna, ma

anche la fisica classica, anche se implicitamente, quando si superava ponendo la velocità iniziale

fra le condizioni iniziali escludendola dai calcoli. Solo che allora il superamento del determinismo

era solo pratico, nella fisica moderna si ammette che sia teorico. Quindi per Schrödinger non

occorreva sostituire inevitabilmente il determinismo con il suo contrario, bensì ammetteva che essa

fosse lecita e possibile. Rispetto al modo e alla possibilità di misurare i fenomeni egli afferma che

ogni osservazione eseguita a questo scopo è per sua natura discontinua, con un grado di

approssimazione reso possibile dallo strumento di misurazione. Per superare questa discontinuità

si ricorre all’interpolazione, cosicché dai punti intermedi si arriva al concetto di traiettoria percorsa

con continuità. Ma questa non è il risultato di un’osservazione quantitativa immediata, ma è stata

giustificata con la supposizione che si giungerà con il progresso della tecnica ad effettuare

misurazioni sempre più precise. Questo tipo di supposizione non può essere estesa al movimento

dell’elettrone, poiché occorrerebbe uno strumento costruito di ultramateria più piccola degli atomi

per seguire lo spostamento dell’elettrone nel tempo e nello spazio. Questa non è più una

circostanza accidentale, ma è una condizione inerente la natura stessa delle cose, per principio

impossibile. Detto questo non proponeva una soluzione al dilemma determinismo-indeterminismo,

e non pensava che la meccanica quantistica lo fornisse e ricordava ai sostenitori delle due ipotesi

che esse erano alla stessa maniera asserzioni pure e semplici delle ipotesi non verificabili.

PASCUAL JORDAN EPISTEMOLOGO E FILOSOFO

5.

Jordan ha apportato contributi teorici all’elaborazione matematica della fisica quantistica, ma,

come i colleghi sopracitati, ha espresso riflessioni metodologiche ed epistemologiche a

completamento dei modelli di interpretazione fisica. Ormai era chiaro che la nuova immagine del

mondo che la fisica quantistica forniva non rispecchiava più una Realtà oggettiva, ma un modo

contingente di descriverla e manipolarla in modo più o meno efficace.

Egli fa riferimento al percorso di sviluppo della scienza come un processo di accrescimento per

accumulazione progressiva, che ha avuto inizio con la posa di una solida base, come per un

edificio, e contrappone ad esso un’altra metafora, che sarebbe divenuta celebre con la versione

datene da Popper. Secondo lui la scienza naturale sarebbe paragonabile ad una costruzione

iniziata in paludi infide, nella quale la costruzione, non poggiando su basi rocciose, deve procedere

contemporaneamente verso l’alto e verso il basso, con un allargamento e un rafforzamento

continuo delle basi di appoggio. Occorre quindi una costante e vigile attenzione, perché può

accadere che una base precedentemente ritenuta affidabile rispecchi una solidità limitata e per

proseguire i lavori si debba trovare appoggi più profondi e sicuri. Anche se i mutamenti possono

essere profondi, il lavoro già compiuto rimane il punto di partenza. Per cui l’epistemologia, intesa

come il chiarimento dei presupposti e dei problemi metodologici fondamentali della ricerca

scientifica, non deve solo precedere, ma deve sempre accompagnare il lavoro dello scienziato. In

nessun campo vi è infatti una base di conoscenza assolutamente certa. Ciò vale anche per la

matematica e a maggior ragione per le scienze naturali. In queste ultime i singoli lavori scientifici

derivano la loro validità dalla necessarietà del metodo usato e i principi di questo metodo invece

ricevono un rafforzamento a posteriori dai risultati raggiunti.le considerazioni epistemologiche

divengono poi fondamentali quando occorre rendere esplicito un presupposto tacito che fino a quel

momento apparteneva ai fondamenti, non ancora utilizzati ma già messi alla prova. Il legame

stretto e immediato tra lavoro epistemologico e scientifico è determinante per la loro fecondità e

una forma di rafforzamento dei due momenti.

Con la teoria quantistica viene a cadere l’idea che aveva accompagnato lo sviluppo della cultura

occidentale secondo la quale vi sarebbe perfetta analogia tra macrocosmo e microcosmo.

L’accettazione di questo fatto comporta l’ammissione che tra i due livelli di indagine fisica ci sia

una differenza qualitativa di che mal si adegua con l’immagine unitaria della realtà che la fisica

classica intendeva fornire. Così nella fisica c’è stato quello spostamento verso l’astratto che si era

già visto nella teoria della relatività. La descrizione della realtà appare sempre meno come un

riflesso di essa ma come una serie di formulazioni matematiche via via sempre più complicate,

tutto ciò deriva dal fatto che l’atomo non è un mondo macroscopico rimpicciolito e le leggi che ne

governano il comportamento sono completamente diverse da quelle relative agli oggetti

macrofisici: l’atomo si sottrae alla determinazione causale ed è soggetto solamente a leggi

statistiche. Ciò non significa però che la teoria quantistica sia meno certa della fisica classica,

perché ha tutte le caratteristiche della teoria. 1) è descritta secondo un sistema logico-matematico

compatto e chiaro; 2) rientra nei normali processi di cambiamento che caratterizzano la

conoscenza umana; 3) rende ragione di una contraddizione che nell’ambito della fisica classica

appariva insormontabile: rappresenta il limite insuperabile per ogni ricerca e conoscenza e risolve

il problema della descrizione materiale della realtà ultima e quello della sua divisibilità.

La scoperta di Planck ha introdotto i fisici in un campo della fisica totalmente inesplorato

riconosciuto di fondamentale importanza per la ricerca, che si trovò di fronte a fenomeni fino ad

allora ritenuti impossibili: ciò era da stimolo per lo studio della loro interpretazione, ma anche

ostacolo grave per la comprensione teorica delle cose scoperte. Si aprì una frattura clamorosa tra i

diversi livelli di realtà la descrizione unitaria di essi si mostrava di difficilissima realizzazione. Il

carattere discontinuo (anche essa fa salti) della natura metteva in evidenza una profonda

differenza tra microfisica e macrofisica. I tentativi di “rinormalizzazione” mostrarono tutta la loro

debolezza. Anche la soluzione opposta, cioè di considerare i due livelli nettamente separati si

rivelarono inuattabili. Il tentativo di conciliare i due ambiti mantenere stretti vincoli tra le due fisiche

fu fornito da Bohr che con il principio di corrispondenza affermava che, nonostante le profonde

differenze tra la microfisica e la macrofisica, vi sono tra esse delle somiglianze. Si considerava

“capita” una legge riguardante un fenomeno microfisico quando questa era stata riconosciuta

come l’analogo di una legge classica e si tendeva a sviluppare i concetti nuovi e propri della

microfisica in stretta aderenza alla teoria classica. Dunque la teoria classica doveva essere

abbandonata come base di spiegazione della microfisica ma doveva essere mantenuta come

modello per una teoria nuova. In essa le discontinuità caratteristiche dei fenomeni microfisici

dovevano apparire come elementi primari mantenendo un’affinità formale con la teoria classica. E

due vie percorse furono la meccanica matriciale e quella ondulatoria che hanno condotto ad una

sostanziale convergenza di fondo in conseguenza della quale si è ammesso che sia il carattere

astratto di tutta la teoria, che la sostituzione delle leggi classiche strettamente causali con leggi

soltanto statistiche devono essere considerati come definitivi (vedi Heisenberg e il principio di

indeterminazione).

Il principio di indeterminazione di Heisenberg afferma che non non possiamo in linea di principio

conoscere il presente in ogni elemento determinante, perciò ogni percepire è una selezione da una

quantità di possibilità e una limitazione delle possibilità future. Questo sconfessa il principio di

causalità, che faceva ricorso a fittizie variabili nascoste dietro il quale celava ancora un mondo

reale nel quale essa era ancora valida. Per i teorici quantici la fisica deve descrivere invece

formalmente solo la connessione delle percezioni: poiché tutti gli esperimenti sono soggetti alle

leggi della meccanica quantistica e mediante la meccanica quantistica viene stabilita

definitivamente la non validità della legge di causalità. Se di accetta l’idea che la sorprendente a-

causalità statistica della fisica quantica esprima una conoscenza più profonda dei fenomeni

naturali piuttosto che un’incompletezza della teoria siamo portati a pensare che proprio questa a-

causalità possa offrire nuove prospettive per la soluzione dei problemi, per i quali la

rappresentazione classico-causale della natura sembrava troppo limitata. Una derivazione

interessante è che l’a-causalità di effetti elementari microscopici possa portare a una

indeterminatezza di determinati processi biologi. Jordan apre un altro interessantissimo problema ,

ipotizzando che l’organismo vivente parlando fisicamente dovrebbe avere la struttura di un forte

amplificatore, così che in certi casi il singolo processo elementare microfisico possa guidare un

grande processo biologico. Jordan ha avuto anche il merito di discutere esplicitamente un

problema di natura pedagogico-didattica: la questione sulla necessità di riformare l’insegnamento

della fisica in conseguenza delle rivoluzioni del Novecento.

L’ipotesi ventilata in quel periodo era che sarebbe stata opportuna una modifica del metodo

tradizionale di insegnamento, partendo dalla fisica atomica per ritornare poi alla fisica classica.

Jordan la riteneva pedagogicamente sbagliata, occorre invece seguire lo sviluppo storico della

conoscenza, inoltre per la questione del linguaggio in cui la nuova fisica può essere espressa. Dal

punto di vista pedagogico egli riteneva che la maturità, l’abitudine e la capacità al ragionamento

fisico che sono necessari per la comprensione della fisica atomica devono essere acquisite

dapprima e rafforzate attraverso lo studio di altri problemi. Inoltre l’esposizione della nuova fisica

crea un problema di linguaggio che può essere risolto solo in connessione strettissima con la fisica

classica, che è ancora il “presupposto linguistico” della fisica atomica. Infatti noi possiamo

collegare direttamente con l’esperienza solo i concetti della macrofisica, quelli della microfisica li

possiamo collegare solo attraverso la macrofisica. Insomma la via intuitiva che sola consente di

cogliere il significato di ciò che avviene nell’immensamente piccolo si esprime sempre attraverso il

linguaggio della fisica macrofisica. Sebbene le leggi della macrofisica siano matematicamente una

conseguenza di quelle della microfisica, la microfisica può essere formulata solo dopo la

macrofisica e a partire dalla macrofisica. Di fronte ai fenomeni microfisici abbiamo sia il problema

della loro rappresentazione, sia il problema di comunicazione, abbiamo cioè una situazione in cui

degli oggetti non possono essere colti attraverso i sensi ma devono essere formalizzati attraverso

la matematica. Quindi la meccanica quantistica è comprensibile senza ulteriori riferimenti dal punto

di vista matematico, ma il suo contenuto e il suo significato fisico possono essere compresi solo se

si conosca già la macrofisica poiché i sistemi microfisici acquisiscono un’esistenza oggettiva solo

in riferimento a sistemi macrofisici con la produzione di tracce.

Jordan è riuscito ad affrontare i problemi suscitati dall’elaborazione della fisica quantistica senza

pregiudizi e senza forzature. Non ha voluto far rientrare a tutti i costi la nuova fisica nell’ambito di

quella classica e non ha fatto resistenza alle sue implicazioni più drammatiche, cercando di far

capire ciò che stava accadendo e avrebbe caratterizzato tutto il Novecento.


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AUTORE

Sara F

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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti di Filosofia della scienza. Nello specifico gli argomenti trattati sono i seguenti: Da Einstein a Mandelbrot, Einstein e Galilei miti del nostro tempo?, Fisica classica, il concetto dell’azione dell’attrazione gravitazionale a distanza, teoria della relatività, ecc.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in teorie della comunicazione e dei linguaggi
SSD:
Università: Messina - Unime
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Sara F di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Filosofia della scienza e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Messina - Unime o del prof Emanuele Pietro.

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