Born, genio di un mondo probabilee
Perfezionò la fisica quantistica, amico-avversario di Einstein
LA SUA
"SINTESI" Una teoria che descrive il movimento
microscopico delle particelle di energia
IL DISSENSO DI ALBERT L'inventore della relatività lo accusava: "Credi che Dio giochi a dadi col mondo... " |
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Strano destino, quello di Max Born, fisico tedesco, maestro e animatore di quello speciale allevamento di geni che è stato il dipartimento di fisica presso l'università di Göttingen, all'inizio del '900.Max Born è sempre stato al centro degli sviluppi più importanti e innovativi della fisica del Novecento, ma raramente il suo ruolo è stato riconosciuto appieno. E' stato lui, Born, l'autore di quella interpretazione statistica della funzione d'onda che è la base concettuale della meccanica quantistica. Ma la sua sintesi è passata alla storia non come "interpretazione di Göttingen", ma come "interpretazione di Copenaghen".
La sintesi di Born ha contribuito più di ogni altra a mettere in soffitta il determiniamo e la causalità rigorosa della fisica classica e a caratterizzare la "nuova fisica" quantistica, producendo una delle più radicali svolte nella teoria fisica e nella filosofia della natura di tutti i tempi, eppure il nome di Max Born non compare neppure nella classifica dei fisici più importanti di ogni tempo, pubblicata sull'ultimo numero di "Physics World", la rivista inglese specializzata in comunicazione della fisica.
In questi giorni ricorre il quarantennale della morte di Max Born. Ed è forse l'occasione giusta per ricordarne la figura, davvero di grande spessore. Per quattro motivi. Per il suo ruolo di protagonista della rivoluzione quantistica. Per il suo ruolo di maestro e allevatore di geni. Per il suo limpido antinazismo e antimilitarismo. E, da ultimo, per il suo ruolo di interlocutore privilegiato di Albert Einstein nel grande dibattito filosofico aperto dagli sviluppi della fisica del Novecento e non ancora chiuso.
Tutto inizia quando Max Born, insieme a James Franck, intuisce le potenzialità della ricerca nella nuova fisica quantistica e crea a Göttingen, all'inizio degli anni '20, un centro di valore assoluto. A Göttingen, con Born e Franck, e a Copenaghen, con Niels Bohr, si fa la ricerca più avanzata nella nuova e sfuggente fisica dei quanti. La voce si sparge tra i giovani. E, ben presto, Born si ritrova a far da maestro a quello che può essere considerato una delle più brillanti squadre di geni nella storia della fisica. Una squadra costituita, tra gli altri, da Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Pascual Jordan, Enrico Fermi.
A cementare la squadra c'è una grande sfida: cercare di inquadrare in una teoria completa e coerente gli strani fatti emersi in fisica negli ultimi venti anni. Questi fatti possono essere così sintetizzati. Nel 1900 Max Planck scopre il quanto di energia. A livello microscopico l'energia non viene emessa e assorbita secondo quantità continue, ma in pacchetti discreti. Nel 1905 Albert Einstein ha scoperto che la luce ha una doppia natura, non si comporta solo come un'onda, ma anche come un corpuscolo. La radiazione luminosa è trasportata da particelle prive di massa: i quanti di luce. Nel 1913 Niels Bohr propone che gli elettroni non ruotano intorno al nucleo, come pianeti intorno al Sole, ma possono ruotare solo in orbite quantizzate: cioè a energia ben definita.
Questi frammenti sono sufficienti a sconvolgere le conoscenze della fisica classica. Ma non sono ancora sufficienti a definire una "nuova fisica".
Così, all'inizio degli anni '20, un pugno di giovani fisici, dotati di grande intuito e di grande entusiasmo, si assume l'arduo compito di creare una teoria organica, coerente e completa della fisica dei quanti.
Gli sforzi sono tenaci, soprattutto a Copenaghen e a Göttingen. Ma la meta sembra irraggiungibile.Tutto cambia nel 1925, quando il giovane allievo di Born, Werner Heisenberg, elabora finalmente la "meccanica delle matrici", un formalismo matematico in grado di spiegare il bizzarro comportamento del mondo a livello microscopico. Il formalismo è davvero potente. Ma chiede due grossi sacrifici ai fisici. Rinunciare alla possibilità di immaginare e visualizzare i protagonisti del mondo quantistico. Ogni descrizione classica è priva di senso. Il mondo dei quanti può essere descritto solo da astratte matrici di numeri.
Pochi mesi dopo, nel 1926, un altro giovane fisico, Erwin Schrödinger, elabora la sua celeberrima "funzione d'onda", un altro formalismo matematico in grado di descrivere il comportamento quantistico. L'equazione di Schrödinger restituisce la piena realtà fisica al mondo dei quanti. Nella sua "meccanica ondulatoria", gli elettroni non solo possono essere visualizzati, ma possono essere considerati in modo classico, come pacchetti d'onda che si muovono in modo continuo, come qualsiasi oggetto del mondo macroscopico.
La situazione è paradossale. Da che non esisteva alcuna teoria per descrivere il mondo dei quanti, ora ne esistono ben due. Entrambe funzionano alla perfezione, anche se sono concettualmente agli antipodi.
E' qui che interviene Max Born. Che, nel giugno del 1926, non dimostra solo che i formalismo di Heisenberg e Schrödinger sono equivalenti, ma dimostra anche che, per quanto corretta ed efficace, l'equazione di Schrödinger non può essere interpretata come una funzione classica. L'onda che Schrödinger associa agli elettroni e a ogni altra particella quantistica non è un'onda fisica, come quelle del mare o della luce, bensì "un'onda di probabilità". In altri termini la funzione non misura lo stato classico di una particella in un dato istante (ovvero la posizione e la velocità della particella) come avviene nel mondo macroscopico, ma misura solo la "probabilità" che quell'elettrone si trovi in quello stato in quel dato istante.
Il risultato di Born è davvero decisivo. Perchè la sua interpretazione statistica della meccanica quantistica sancisce la separazione, forse definitiva, tra fisica classica e fisica dei quanti. Nel mondo dei quanti non ci sono più le catene di rigorosa causalità tipiche della fisica classica. Infatti Born conclude il suo lavoro scientifico affermando che: "per quanto mi riguarda, sono portato a rinunciare al determinismo nel mondo atomico".
Il fatto curioso è che questa interpretazione statistica della meccanica quantistica, elaborata da Born a Göttingen, non gli viene immediatamente riconosciuta. Verrà inglobata e diventerà nota come "interpretazione di Copenaghen". Tuttora è l'interpretazione "ortodossa" della nuova fisica, la meccanica quantistica.
Contro questa interpretazione inizierà a battersi Albert Einstein, lo scienziato eletto di recente a personaggio più rappresentativo del Novecento dalla rivista "Time" e a fisico più grande di tutti i tempi dalla rivista "Physics World". Già, perché il più grande fisico di tutti i tempi ha speso buona parte della sua vita a combattere l'interpretazione probabilistica data da Born e da Bohr alla meccanica quantistica. Einstein è convinto che la realtà fisica sia invece una realtà continua e rigorosamente causale. Per cui la meccanica quantistica è una teoria utile e precisa, ma provvisoria. Per questa sua posizione quasi isolata, assunta dopo aver elaborato la teoria della relatività ed essere diventato il "papa della fisica", Einstein sa di essere considerato dai suoi colleghi "come un eretico testardo". Ma non per questo Einstein muta la sua posizione, fondata su un puro ideale filosofico. Su una visione del mondo.
Max Born è, con Niels Bohr, uno degli interlocutori privilegiati di Einstein. C'è un fitto epistolario a testimonianza del rapporto di forte amicizia personale e di altrettanto forte divergenza filosofica tra i due. "Tu credi che Dio giochi a dadi col mondo, io no", è la sintesi di questo rapporto tra il realista e determinista Einstein e l'indeterminista Born.
Ma anche il mondo dei fisici viene sconvolto dall'incalzare delle vicende politiche. Negli anni '30 in Germania si affermano Hitler e i nazisti. Einstein e Born, ebrei, lasciano il paese. Insieme a tanti altri colleghi ebrei.
Max Born ripara in Inghilterra. Nel 1939 Einstein scrive la famosa lettera a Roosvelt, nella quale ricorda al presidente americano che gli sviluppi della fisica dei quanti consente di liberare l'energia contenuta nel nucleo degli atomi e di produrre bombe di inusitata potenza. I fisici rimasti in Germania hanno tutte le conoscenze per realizzare l'arma atomica. E' bene che anche gli Stati Uniti se ne dotino, quale deterrente contro Hitler.
Negli anni successivi molti dei grandi protagonisti della vicenda quantistica parteciperanno alla corsa per realizzare la bomba atomica. Uno solo, benché richiesto, rifiuterà di partecipare a quella corsa: Max Born. Lui "odia Hitler e i nazisti oltre ogni dire". Disprezza il popolo tedesco, il suo popolo, per lo zelo che dimostra nell'eseguire le ignobili volontà dei nuovi capi. Ma non ha dubbi. La bomba atomica è un'invenzione diabolica. Malgrado Hitler, malgrado l'istinto del ricercatore, quella è un'invenzione cui la scienza deve saper rinunciare. | 
