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"La filosofia (...) diminuendo il nostro senso di sicurezza nei riguardi delle cose come sono, aumenta grandemente la nostra conoscenza di come possono essere."
B. Russell, I problemi della filosofia, 1912

Rovelli, cap. 4 (parte seconda): l'interpretazione relazionale della meccanica quantistica. Con riferimenti al pensiero di Franca D'Agostini (sulla metafisica) e Mauro Dorato (sul realismo scientifico)


C. Rovelli, La realtà non è come ci appare, Raffaello Cortina 2014
post precedenti su questo testo:
Rovelli, capitolo 1: Grani. Dai concetti alla realtà. L'infinito attuale nel ragionamento di Democrito. Scienza, etica ed estetica unite insieme nell'atomismo antico.
Rovelli, capitolo 2: I classici. Campi e onde in fisica: una rivoluzione metafisica ancora da recepire. Conferme e smentite alla filosofia di Kant con i progressi della fisica






Rovelli spiega come il modello standard abbia resistito benissimo, finora, a tutti gli esperimenti. Di passaggio, usandolo come esempio di esperimento recente che conferma il modello standard, cita la scoperta della particella di Higgs (2013). Mi sembra interessante riportare qui la nota 10, perché aiuta a capire il ruolo di questa scoperta rispetto al problema della massa delle particelle.

10  Non bisogna prendere sul serio certe descrizioni giornalistiche secondo le quali il borsone di Higgs è la ‘spiegazione della massa delle particelle’. Le particelle hanno massa perché ce l’hanno, e il bosone di Higgs non spiega un bel niente sull’origine della massa. Il punto è tecnico: per stare in piedi, il modello standard si basa su alcune simmetrie, e queste simmetrie sembravano permettere solo particelle senza massa, ma Higgs si è accorto che si possono avere sia le simmetrie sia la massa, purché questa entri in una forma indiretta, attraverso le interazioni con un campo oggi chiamato, appunto, campo di Higgs. Poiché ogni campo ha le sue particelle, ci doveva quindi essere una corrispondente ‘particella di Higgs’, e questa è stata trovata nel 2013.”

Dal punto di vista della risposta alla domanda metafisico-fisica “Di che cosa è fatta la realtà?” sono molto importanti le considerazioni successive di Rovelli. Nello schema della figura 4.5, commentato a pagina 114, egli sottolinea come la meccanica quantistica semplifichi ulteriormente la tipologia degli enti costitutivi della realtà rispetto alle teorie di Newton, Faraday-Maxwell, Einstein. In particolare l’ente “campo quantistico” unifica ciò che nella teoria di Einstein era distinto ontologicamente: campi e particelle.
Newton indicava tre costituenti fondamentali della realtà: spazio, tempo, particelle (e la forza di gravità, la cui natura ontologica restava però misteriosa). Faraday e Maxwell hanno introdotto, in più, i campi. Einstein (1905) ha mantenuto campi e particelle ma ha unificato spazio e tempo nello spaziotempo. La meccanica quantistica riduce ulteriormente i costituenti fondamentali a due tipi: lo spaziotempo e i campi quantistici.

Rovelli nella parte finale del capitolo 4, dopo aver riconosciuto che “la meccanica quantistica è una teoria concettualmente poco chiara”, individua tre aspetti della struttura profonda della realtà che a suo parere emergono attraverso la meccanica quantistica: 1. granularità, 2. indeterminismo, 3. relazionalismo.
  1. Le cose sono fatte di particelle. C’è in questa tesi un forte richiamo all’atomismo democriteo, con la differenza che per la meccanica quantistica le particelle “spariscono e ricompaiono”. La struttura granulare della realtà si può anche formulare dicendo che vi è un limite alla divisibilità, quindi vi è una fondamentale finitezza delle componenti della realtà, quindi anche l’informazione che può esistere in un sistema è finita.
  2. La discontinuità ontologica delle particelle (“spariscono e ricompaiono”) è legata alla seconda caratteristica: l’oggettiva imprevedibilità degli eventi a livello particellare, che produce una continua “fluttuazione”, “vibrazione”. Il comportamento imprevedibile, vibrante, delle particelle è però trattabile (conoscibile) in termini di probabilità. Il richiamo all’atomismo antico punta, in questo caso, verso il clinamen di Epicuro.
  3. Così come la velocità non è la proprietà di un oggetto da solo, ma  è la proprietà del moto di un oggetto rispetto a un altro oggetto, così, secondo la meccanica quantistica, “tutte le caratteristiche di un oggetto esistono solo rispetto ad altri oggetti”. Prima, però, aveva scritto, parlando di Dirac, che ogni oggetto non ha alcuna proprietà in sé, tranne quelle che non cambiano mai, come la massa. Va interpretato nel senso che la massa è ciò che dà continuità e quindi identità alla singola particella, mentre tutte le altre proprietà sono di tipo relazionale e sono discontinue?? “Non sono le cose che possono entrare in relazione, ma sono le relazioni che danno origine alla nozione di ‘cosa’. […] La meccanica quantistica non descrive oggetti: descrive processi ed eventi che sono interazioni fra processi. […] Un processo è il passaggio da un’interazione all’altra. Le proprietà delle ‘cose’ si manifestano in modo granulare solo nel momento dell’interazione, cioè ai bordi del processo, e sono tali solo in relazione ad altre cose, e non possono essere previste in modo univoco, ma solo in modo probabilistico.”


Qui Rovelli non sembra limitarsi all’affermazione che tutte le proprietà sono relazionali, ma sembra mettere in discussione la nozione stessa di oggetto:
“La teoria non descrive le cose come ‘sono’: descrive come le cose ‘accadono’ e come ‘influiscono l’una sull’altra’. […] Il mondo delle cose esistenti è ridotto al mondo delle interazioni possibili. La realtà è ridotta a interazione. La realtà è ridotta a relazione”. Nella nota 14 Rovelli rimanda ad altri suoi scritti nei quali spiega meglio la propria visione della meccanica quantistica: l’articolo originale che introduce l’interpretazione relazionale, “Relational quantum mechanics” (in International Journal of Theoretical Physics, 35, 1637, 1996),  e la sintesi scritta per la Stanford Encyclopedia of Philosophy, ma io mi limiterò qui (non avendo letto questi scritti), a qualche riflessione basata su quanto ho appena citato e riassunto, incrociando poi le affermazioni di Rovelli con quelle di due filosofi italiani: Franca D’Agostini e Mauro Dorato.
Il relazionalismo mi sembra contrastare con la granularità, se significa riduzione dell’oggetto alle sue proprietà e riduzione di tutte le proprietà a proprietà relazionali. Il problema di fondo è logico-metafisico: dal punto di vista logico una relazione è un predicato a due posti, è una proprietà che presuppone l’esistenza di due oggetti, in quanto consiste nel rapporto, o interazione, fra due oggetti. Come può esistere una relazione se non esistono le cose che entrano in tale relazione? Il problema si può porre, più semplicemente, in questi termini: secondo Aristotele l’oggetto (sostanza) può esistere autonomamente, mentre le proprietà no. Secondo Rovelli la meccanica quantistica implica un ribaltamento di questo impianto concettuale: la relazione (una proprietà, in termini logico-aristotelici) può esistere autonomamente, l’oggetto no. 

Distacchiamoci un momento dal problema del relazionalismo e chiediamoci: ma è proprio vero che un oggetto può esistere autonomamente, mentre le proprietà non possono? Chiediamoci: è pensabile un oggetto senza alcuna proprietà? Pensiamo a un oggetto “nudo”… mette a dura prova la nostra immaginazione. Direi che abbiamo tanta difficoltà nel concepire un oggetto completamente privo di proprietà (per esempio una cosa che non abbia nessuna grandezza) quanta ne abbiamo nel concepire una proprietà senza oggetto (per esempio l’essere alto 1,82 metri senza alcuna cosa alta così). Quindi propongo di sottrarsi al bisogno di dire quale sia “più fondamentale” fra le due nozioni (oggetto vs proprietà) e considerarle invece come un binomio inscindibile che, forse, rimanda a qualcos’altro che non è né oggetto né proprietà. Del resto le definizioni si rimandano reciprocamente. Prendiamo, per esempio le definizioni che dà Franca D’Agostini nel cap. 11 di Realismo? Una questione non controversa (Bollati Boringhieri 2013):
oggetto è qualsiasi cosa che possa avere proprietà;
proprietà sono modi d’essere (o stare in relazione, o agire) degli oggetti.”
Ma questa strategia, mi chiedo, non è in fondo quella che ha seguito Wittgenstein nel Tractatus, quando ha cercato di mostrare quale fosse l’ontologia presupposta dalla nuova logica (di Frege e Russell)? Gli “stati di cose” di cui parla Wittgenstein sono proprio combinazioni di oggetti e proprietà.
Capisco quindi, tornando a Rovelli, la riduzione di tutte (o quasi?) le proprietà fondamentali delle cose a proprietà relazionali, ma resto dubbioso sulla riduzione dell’oggetto all’insieme delle sue relazioni.
Suggerisco infine che forse la distinzione oggetto/proprietà è una distinzione logico-linguistica che non corrisponde precisamente alla struttura profonda delle cose; forse la realtà non è fatta, a livello profondo, né di soli oggetti, né di sole proprietà, ma di tante x che non sono né oggetti né proprietà.
Proviamo adesso a chiamare in causa, sul tema del relazionalismo, il pensiero di due importanti filosofi italiani.



Franca D’Agostini, in Realismo?, un testo dedicato a porre i fondamenti per una solida e fruttuosa ricerca in metafisica, scrive qualcosa che sembra fatto apposta per noi, per continuare la nostra riflessione sull’interpretazione relazionale della meccanica quantistica.
Nel capitolo 10, dal titolo L’unico realismo possibile, D’Agostini presenta la sua concezione del realismo (che chiamerei “realismo metafisico”), che definisce in via preliminare con le seguenti tre tesi:
“1. qualcosa è reale, o anche: esistono fatti;
2. c’è una sola descrizione vera dei fatti;
3. possiamo a volte formulare descrizioni vere dei fatti e riconoscere come vera o falsa una data descrizione.”
Queste tesi, secondo D’Agostini, scaturiscono necessariamente dalla logica stessa, in altri termini sono il presupposto metafisico di qualsiasi discussione o ragionamento, quindi di qualsiasi tesi argomentata (e buona parte del libro è dedicata alla spiegazione di ciò). Queste tesi, però, non sono in quanto tali una metafisica, ma sono solo la cornice entro la quale costruire la metafisica, cioè rispondere alle domande “Che cosa esiste?” e “Come è fatto ciò che esiste?”. Sempre nel capitolo 10, D’Agostini traccia alcune linee guida per una “metafisica ragionevole” (successivamente, nel libro, esamina le teorie di alcuni fra i metafisici contemporanei più significativi): “Ora vorrei solo offrire qualche specificazione su che cosa secondo me si potrà definire come fatto, che cosa è reale (e non reale), e come sia fatto in definitiva il regime dei fatti che una metafisica ragionevole possa iniziare a delineare.”. Alla domanda Come sono fatti esattamente i fatti? risponde : “La prima risposta, per noi come per Aristotele, ci viene offerta dal linguaggio: i fatti o stati di cose sono (per noi, dal punto di vista metafisico) combinazioni varie di oggetti e proprietà, e questo ci è rivelato dal linguaggio stesso […]. Si può anche pensare, volendo, a un mondo costituito di sole proprietà, riunite in ‘fasci’ o ‘grappoli’ che costituiscono gli oggetti. La distinzione tra oggetto e proprietà sembra essere soprattutto una distinzione tra diversi tipi di proprietà e diversi modi in cui le proprietà sono legate le une alle altre. Questo quadro di una metafisica senza bare particulars, particolari nudi, vale a dire privi di proprietà, potrebbe essere del tutto conseguente, rispetto alle nostre acquisizioni logiche e scientifiche. E poiché i modi in cui le proprietà costituiscono gli oggetti sono diversi (alcune proprietà sono essenziali, altre no), ciò non vuol dire necessariamente rinunciare né all’essenzialismo, né alla nozione di sostanza. Ma su ciò non ho ancora le idee chiare”. 
Mi pare che questa idea di un “mondo costituito di sole proprietà”, anche se qui solo abbozzata, si adatti bene alla meccanica quantistica nell’interpretazione relazionalista.



Un altro filosofo che può aiutarci a riflettere su questo tema è Mauro Dorato. Nel capitolo 6 del suo libro Cosa c’entra l’anima con gli atomi. Introduzione alla filosofia della scienza (Editori Laterza 2007), Dorato affronta la domanda “se le teorie scientifiche mutano nel tempo, come possiamo definirle vere?”. Attraverso un esame critico delle posizioni di Kuhn e di Popper (in particolare, di quest’ultimo, la difficoltà di sostenere la posizione per cui le teorie scientifiche non possono essere vere in assoluto data la loro mutevolezza storica, ma sono verosimili e si approssimerebbero alla verità col passare del tempo) Dorato propone un’immagine del progresso conoscitivo delle scienze secondo la quale le teorie successive contengono le precedenti come casi particolari:
“per velocità v piccole rispetto alla velocità della luce c, le trasformazioni di Lorentz si riducono a quelle di Galilei e la meccanica classica, caratterizzata da queste ultime trasformazioni, è un’ottima approssimazione dei sistemi fisici che vogliamo descrivere. È questo il senso preciso in cui la meccanica classica è un caso particolare di quella relativistica. […] Questo semplice esempio ci fa anche comprendere che l’insistere, come ha fatto soprattutto Popper, sulla tesi che la storia della scienza sia caratterizzata da continue falsificazioni ci ha fatto dimenticare che nel suo ambito di applicazione (per velocità piccole rispetto a quella della luce c), la meccanica classica funziona benissimo ed è dunque, in questo preciso senso, «vera», come ben sanno gli ingegneri che mandano in orbita i satelliti utilizzandola quotidianamente. […] È però opportuno sottolineare che la meccanica classica, nel suo ambito di applicazione, è vera solo se possiamo ritenere le teorie scientifiche vere nel senso prima specificato (‘vero’ = ‘funziona’): ma questo è chiaramente un senso assai pragmatico del termine ‘vero’. Si rende allora necessario analizzare questo ulteriore problema, appartenente alla questione che in letteratura è nota come ‘realismo scientifico’”.
Il problema, cioè, di chiarire in che senso e come le teorie scientifiche sono vere nel senso realistico del concetto di verità: non quindi vere in quanto “funzionano”, ma vere in quanto ci dicono come realmente stanno le cose, come realmente è fatto il mondo.
Dorato, nella sezione 5 del capitolo 6, distingue tre tipi di realismo scientifico:
  1. realismo sulle teorie
  2. realismo sulle entità
  3. realismo sulle strutture, distinto a sua volta in realismo strutturale epistemico e realismo strutturale ontico.
1 = le teorie descrivono, in un senso da precisare, la realtà così com’è
2 = le entità teoriche (non osservabili direttamente e concepite come dotate di proprietà intrinseche, o monadiche, o “a un posto”, per esempio “… è alto 1,82”) esistono nello spazio e nel tempo indipendentemente dalla mente umana e vengono scoperte da essa.
3 = “l’ontologia della scienza ha a che fare solo con le relazioni esemplificate dai sistemi naturali, così come sono approssimativamente rappresentate dai modelli matematici. Le entità che entrano nelle suddette relazioni (i relata, visti come portatori di proprietà intrinseche) possono o essere considerate inaccessibili alla conoscenza umana […]” = realismo strutturale epistemico “o essere viste come inesistenti tout court, e originare un realismo strutturale ontico. In questa seconda posizione, la nozione di oggetto portatore di proprietà intrinseche (la sostanza tradizionalmente intesa) si dissolve, e le entità sono riconcettualizzate come insiemi di relazioni (French, Ladyman 2003a, 2003b)”. I due articoli qui richiamati da Dorato si intitolano rispettivamente Remodelling structural realism: quantum physics and the metaphysics of structure («Synthese», 136, pp. 31-56) e The dissolution of objects: between platonism and phenomenalism («Synthese», 136, pp. 73-77).
Dorato prosegue indagando le relazioni logiche fra queste diverse forme di realismo scientifico, e conduce una difesa del realismo sulle entità (riservando la discussione del realismo sulle teorie al capitolo 7, dal titolo Scienza e verità). Rispetto al realismo strutturale ontico, che è quello che ci sembra assomigliare alla interpretazione relazionalista della meccanica quantistica proposta da Rovelli, Dorato prima muove la seguente obiezione: “non è affatto chiaro come possano esistere delle relazioni senza i relata, ovvero come possa esistere la relazione ‘essere fratello di’ senza individui portatori di qualche proprietà monadica (ovvero, i fratelli e le sorelle)”. Poi, verso la fine del capitolo, scrive: 
“In conclusione, le entità esistono, e resta da capire se possiedono proprietà intrinseche (come vogliono i teorici del realismo delle entità) oppure sono solo ‘fasci di relazioni’, come ritengono i realisti strutturali ontici. Ma a questa domanda si deve rispondere guardando al tipo di entità postulato dalle singole teorie scientifiche, fisica, biologia, psicologia ecc., e non si può rispondere in generale. Il problema qui è genuinamente empirico e l’analisi concettuale non può andare molto lontano. Quel che possiamo osservare qui è che persino le particelle quantistiche, che sono tutte qualitativamente identiche e possiedono solo identità numerica, sono tipicamente caratterizzate da carica, massa e momento angolare intrinseco. E queste sono a tutta prima proprietà intrinseche. Ne segue che il realismo strutturale ontico sembra ingiustificato persino nell’ambito – la fisica delle particelle elementari – in cui le entità non posseggono individualità qualitativa distinta (le possiamo solo contare senza poterle distinguere).”
Dorato, in questo brano, sembra dunque sostenere una metafisica più rigidamente classica rispetto a quella più aperta e possibilista delineata da D’Agostini nel testo sopra ricordato. Ma Dorato, recentemente, si è confrontato in modo esplicito con le tesi di Rovelli in un articolo che viene inserito da Rovelli nella Bibliografia commentata del libro qui in oggetto: Dorato, M., Rovelli’s Relational Quantum Mechanics, Monism and Quantum Becoming. Philosophy of Science Archives, 2013.
Non ho (ancora) letto questo articolo di Dorato, quindi rimando il lettore di questo post che fosse interessato alla lettura diretta dello stesso (e gli ricordo anche i testi più approfonditi dello stesso Rovelli ricordati sopra).
Mauro Dorato ha anche sintetizzato la sua posizione su Rovelli in un talk dal titolo

The Metaphysics of Rovelli's Relational Interpretation of Quantum Mechanics.

Un ulteriore suggerimento di lettura che giro al lettore (e che mi propongo di fare io stesso in futuro) mi è stato dato da un altro filosofo italiano: Francesco Berto. Sulla sua pagina Facebook, commentando il mio post sul cap. 2 di Rovelli (nel quale domandavo: onde e campi sono oggetti o proprietà?), ha scritto: consiglio sempre di leggere, su questi argomenti, James Ladyman - Don Ross, Every Thing Must Go. Metaphysics Naturalized, Oxford 2007.

Nell’ultima sezione del capitolo 4 Rovelli racconta dei dubbi di Einstein sulla meccanica quantistica e sul lungo dialogo (attraverso conferenze, lettere, articoli) tra lui e Niels Bohr, che cercava di convincerlo della bontà della teoria. Einstein escogitava esperimenti mentali per mostrare contraddizioni nella teoria, Bohr rispondeva risolvendo le apparenti contraddizioni. Alla fine Einstein ha dovuto riconoscere che la teoria era coerente e rappresentava un grande progresso nella conoscenza, e Bohr ha dovuto riconoscere che la teoria presenta delle oscurità, dei misteri irrisolti. Rovelli, che sottolinea come la teoria fuzioni alla perfezione e sia ormai entrata nell’uso standard di ingegneri, chimici e biologi, ritiene che le oscurità e i misteri siano dovuti alla nostra “limitata capacità di immaginazione” e ribadisce la sua posizione: “dobbiamo accettare l’idea che la realtà sia solo interazione”.
Su questo, ancora un ultima osservazione critica. Se per le singole componenti della realtà possiamo concepire che siano (esistano) solo in relazione ad altre (pur con tutte le difficoltà e i problemi che abbiamo sollevato sopra), resta il problema che rispetto al tutto, alla totalità dell’esistente, non possiamo pensare che sia globalmente relazionale. Per definizione, il tutto deve essere pensato come privo di relazioni con altro, dal momento che non vi è nient’altro con cui entrare in relazione, se il tutto è veramente tutto. Il tutto deve essere pensato come in sé, privo di relazioni con altro.


In un passaggio di quest’ultima sezione Rovelli, parlando del dialogo Einstein/Bohr, scrive: “Einstein non voleva cedere sul punto per lui chiave: che esistesse una realtà oggettiva indipendente da chi interagisca con chi; in altre parole, l’aspetto relazionale della teoria, il fatto che le cose si manifestino solo nelle interazioni”. Questa idea di una realtà indipendente da ogni interazione non è, in fondo, equivalente alla nozione kantiana di cosa in sé? (Torno a pensare che vi sia una originaria ispirazione kantiana nelle idee di Einstein, cosa che è già emersa altre volte, leggendo il libro di Rovelli.)

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