Il caso e la vita (1) – una definizione “quantistica” della vita

Nell’ultimo articolo si è solo accennata la possibilità di definire il fenomeno della vita nell’universo dal punto di vista fisico come amplificazione dell’indeterminazione quantistica su scale macroscopiche (a partire, in quel caso, dalla visione del mondo di Nietzsche). Quello che si proverà a fare qui sarà procedere nel nostro percorso e approfondire ulteriormente la questione, chiarificandone gli aspetti più oscuri e reconditi [1].

Si fa presente al lettore che nello scrivere questo – umile – articolo si farà spesso riferimento letterale al contributo citato alla nota [1]. Si ringrazia l’autore, il professore D. Anselmi, ed eventuali collaboratori, che hanno ispirato la stesura del presente articolo, il quale si configurerà inevitabilmente come un riassunto, o una vetrina, delle idee e della riflessione dello stesso professore.

Caso e fortuna prima dell’avvento dei quanti

A partire dalla seconda metà del secolo scorso si raccolsero evidenze circa la possibilità che i fenomeni quantistici potessero giocare un ruolo non-secondario all’interno dei sistemi biologici. Tuttavia, bisogna tenere presente che, già nel corso del XIX secolo, diversi furono gli scienziati e i filosofi che attribuirono agli esseri viventi un intrinseco valore di imprevedibilità e casualità.
Il caso è alla base della teoria darwiniana dell’evoluzione delle specie. Lo stesso C. Darwin affermò:

Darwin ammette la caduta del creazionismo, del determinismo, e con essi della possibilità che l’universo abbia un “fine” ultimo (né ce lo possono avere le specie viventi che, nella loro evoluzione, non tendono a scopi prefissati, ma all’adattamento a scopo di sopravvivenza e conservazione). Un altro grande sostenitore del caso come mattone fondamentale della realtà e, in particolare, degli esseri viventi, fu il filosofo F. Nietzsche, il quale, come già visto nell’ultimo articolo (Il regno dei casi: Nietzsche e i quanti). Egli, a titolo d’esempio, scrisse:

Si riporta poi – sarebbe imperdonabile non farlo – il botta e risposta di due “giganti” della fisica del primo Novecento: Albert Einstein e Niels Bohr. Entrambe, ma soprattutto la prima frase, quella storicamente attribuita ad Einstein, vennero pronunciata in numerose varianti in diverse occasioni. Inoltre, non ci sono fonti certe riguardo tale conversazione, avvenuta probabilmente intorno alla seconda metà degli anni Venti. Tuttavia, per i nostri scopi, si crede che possa essere utile riportare comunque le due citazioni.

Einstein: “È una teoria [quella dei quanti] che ci dice molte cose, ma non ci fa penetrare più a fondo il segreto del Grande Vecchio. In ogni caso, sono convinto che questi non gioca a dadi col mondo.”

Bohr: “Einstein, smettila di dire a Dio cosa deve fare!”

La posizione di Albert è evidentemente conservatrice di una visione deterministica del mondo, in cui alla causa segue univocamente l’effetto, in un rapporto 1 : 1. Tuttavia, a fronte delle evidenze sperimentali della teoria quantistica, secondo Bohr quella di Einstein era una forzatura non confermata dalle osservazioni. Tra le righe, si vedono inoltre due modi diversi di fare scienza: da una parte c’è l’uomo che osserva e descrive senza condizionamenti (Bohr), dall’altra l’uomo con le sue convinzioni di retaggio, che vede nella natura quello che vuole vedere, precludendosi altre possibilità (Einstein).

L’approccio al problema del caso dopo i quanti

Dopo la scoperta dei quanti e la “rivoluzione scientifica” degli anni Venti [4] furono diversi i tentativi di conciliare il principio d’indeterminazione con alcuni degli aspetti più rilevanti della psicologia umana, come il libero arbitrio o la coscienza. Fu allora che nacquero inoltre una serie di interrogativi circa l’effettiva possibilità di una conoscenza oggettiva del mondo fisico; un mondo che, a quel punto, si palesava inaspettatamente complesso, ammettendo il caso come naturale e, anzi, fondamentale.

Eddington, ad esempio, pensava che “la nuova fisica aprisse la porta all’indeterminazione dei fenomeni mentali, mentre la vecchia fisica deterministica la sbarrasse completamente”. Credeva quindi che “la scienza non si opponesse più al libero arbitrio”, che era invece negato dal determinismo classico [5]. Tuttavia, alcuni dei suoi contemporanei erano di diverso avviso. All’orientamento di Eddington, Compton aggiungeva che, oltre ai fenomeni quantistici, doveva esserci “qualcos’altro” che determinasse la libertà dell’uomo [6]: il principio di indeterminazione non poteva essere sufficiente (in cosa consistesse quel “qualcosa” invocato da Compton non fu mai chiaro; a posteriori, dobbiamo dubitare che si trattasse di qualcosa di fisico, e credere che Compton alludesse molto genericamente allo spirito, o comunque un’entità metafisica).

Popper, poi, era contro la “dottrina” secondo cui “l’alternativa al determinismo [fosse] il puro caso”, sostenendo che “la libertà non [fosse] solo caso”. A tal proposito, il filosofo faceva un esempio:

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Confutazione della “metafisica” di Popper

Popper parlava di un grado più o meno alto di “soddisfazione”. Il che porta naturalmente a due interrogativi, che qui di seguito sono esposti.
Innanzitutto ci si potrebbe chiedere perché una soluzione possa essere “più soddisfacente” di un’altra: per quale ragione, insomma, si è portati a credere che il principio di indeterminazione non sia sufficiente a definire l’agire umano? E perché, in ogni caso, l’eventualità in cui lo fosse sarebbe in qualche modo “meno soddisfacente” della possibilità che invece il comportamento umano sia il mero frutto di una catena causale rigida e, appunto, deterministica? Nietzsche, probabilmente, avrebbe accusato Popper di fidarsi di fantasmi, di “ombre di Dio”.

Secondo punto, ancora più fondamentale. L’aggettivo “soddisfacente” si applica ad un oggetto, o ad una eventualità, una particolare situazione, e via dicendo. In qualche modo, l’oggetto in questione soddisfarebbe determinati requisiti; sarebbe in grado cioè di “soddisfare” qualcosa o qualcuno : il soggetto. L’aggettivo “soddisfacente” è retto, in ultima analisi, dall’esistenza del soggetto, ovvero qualcuno che sia, effettivamente, più o meno soddisfatto di un oggetto o dell’altro, secondo le sue necessità (forse emotive). Il soggetto, in Popper e in Compton, ma intimamente anche in Eddington, è evidentemente l’uomo e la società umana.

Le loro sono visioni “antropocentriche, non sistematiche e non particolarmente ambizione”, citando l’articolo del professore D. Anselmi (nota [1]); visioni non atte cioè allo studio scientifico del fenomeno, che invece deve essere scevro da qualsiasi condizionamento emotivo o morale. Richiamando alla mente il problema di partenza, ovvero definire il ruolo dell’indeterminazione quantistica nei confronti della vita nell’universo, diventa allora importante “dimenticare” l’esistenza dell’uomo nell’universo, focalizzandosi invece sul fenomeno stesso: la vita come amplificazione dell’indeterminazione quantistica; gli esseri viventi come naturali amplificatori della stessa. (Nel prossimo articolo si passerà in rassegna le definizioni date dal prof. Anselmi di morte, coscienza, libero arbitrio, cervello, dolore, piacere, etc.)

Vita e libertà, libertà vita

Quando mettiamo insieme tanti atomi, l’indeterminazione – che si configura come l’espressione della “libertà” degli atomi – tende a disperdersi e collassare: viene statisticamente soppressa, mediata a zero. È quello che succede negli oggetti macroscopici “non vivi”. Nella mia matita, ad esempio, l’indeterminazione quantistica degli atomi che la costituiscono non sopravvive: gli atomi non sono più “liberi”, ma costretti in posizioni stabili.

A livello macroscopico è quindi molto facile sopprimere l’indeterminazione quantistica. Per questo si dice che alle nostre scale, e ancora di più alle scala astronomiche, il determinismo è prevalente o assoluto (il mondo alle nostre scale è quasi ovunque “morto”). Le entità fisiche sono interessate da una libertà crescente secondo una “freccia radiale” che dall’infinitamente grande punta alle scale quantistiche, infinitamente piccole (concetto già esposto nell’ultimo articolo: Il regno dei casi: Nietzsche e i quanti).

Il motivo per cui alle nostre scale il determinismo è prevalente e non assoluto è la vita. La libertà degli esseri viventi è l’insinuarsi della libertà degli atomi alle nostre scale (una sua amplificazione, appunto). Per rispondere a Popper: la vita, come amplificazione della libertà degli atomi, è in se stessa libera dal rigido determinismo e dalla “noia” degli oggetti inanimati. In altri termini, la vita, definita come detto, è libertà, e la libertà è vita (se così non fosse, tra l’altro, non si parlerebbe affatto di vita).

A dimostrazione di questa tesi, si pensi ad una formica che debba superare un ostacolo. Non possiamo prevedere se l’insetto lo aggirerà passando da destra o da sinistra. Tra le due possibilità non c’è alcuna differenza in termini di informazioni, vantaggi o eventuali svantaggi: sono equivalenti. La formica è viva, e cioè libera di scegliere il percorso da seguire, tanto quanto è libero il singolo fotone che, attraversata la fenditura, sceglie di deviare a destra, a sinistra, o proseguire dritto.

LAM: come la natura amplifica l’indeterminazione alle nostre scale

Si è detta enormemente più probabile la soppressione dell’indeterminazione quantistica piuttosto che la sua spontanea amplificazione. Che meccanismo sfrutta la natura per fare sì che, pur in un ristretto insieme di casi, l’amplificazione si verifichi dando luogo al fenomeno della vita?

Un meccanismo di amplificazione che preveda un unico “balzo”, dalle scale quantistiche a quelle macroscopiche, originerebbe la vita con una probabilità minima, così vicina ad essere nulla nel nostro universo da potersi trascurare. L’unica possibilità è che la natura predisponga invece un meccanismo di amplificazione a scala, o a step (LAM, o ladder amplification mechanism), in modo che, ad esempio, il compito sia “diluito” in una decina di scalini, ciascuno dei quali amplifichi di un fattore dieci l’indeterminazione del comportamento del singolo atomo.

La probabilità che si formi vita macroscopica in un universo come il nostro, provvisto di una simile divisione del “lavoro” in dieci tappe, con ciascuna che amplifica di un fattore dieci la precedente, non è più infinitamente piccola, ma addirittura uguale a 1! Il che significa che l’amplificazione dell’indeterminazione del singolo atomo si verifica sempre, in tutti i casi che può farlo, al 100%.

Ci si potrebbe chiedere se un simile sistema LAM possa esistere davvero in natura. Come esserne sicuri? In realtà, la dimostrazione della sua esistenza viene derivata facilmente dai risultati appena esposti. Semplicemente, se nessun meccanismo a step esistesse, nessuna forma di vita si sarebbe potuta sviluppare. Visto che noi esistiamo – noi esseri viventi della Terra -, allora deve essere vero il caso contrario, ovvero quello in cui la natura sia provvista di un LAM.

Abbiamo capito che la stessa amplificazione è un esempio di biforcazione quantistica. Ciò significa che, a livello macroscopico, il mondo è o ovunque morto (si pensi agli oggetti inanimati, in cui l’indeterminazione si perde, come negli atomi della mia matita), o ovunque vivo, cioè vivo in tutti i pianeti dove sussistono con una certa stabilità le condizioni favorevoli ad ospitare tale amplificazione (temperatura, accelerazione di gravità, condizioni atmosferiche, etc.). Ammettendo poi che ci possa essere un pianeta abitabile per ogni stella dell’universo, si trova che “là fuori” ci sono già (o ci sono stati, o ci saranno) almeno centomila miliardi di miliardi di pianeti abitati!

Presumibilmente, godiamo della compagnia di civiltà più o meno intelligenti della nostra, più o meno tecnologicamente avanzate della nostra. Ma a parte questo, possiamo pure dirci sicuri di non essere soli nell’universo.

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Nel prossimo articolo, si proseguirà nel tentativo di riassumere il lavoro del professore D. Anselmi (vedi nota [1]). In particolare, si passerà alla definizione di vita come fase instabile della materia, limitata nel tempo a livello locale per il sopraggiungimento della morte dell’individuo, ma presumibilmente più duratura a livello globale, grazie a meccanismi quali la riproduzione, l’evoluzione della specie (che si ricorda avere motore nel caso) e la morte stessa, adeguatamente definiti. Inoltre, si darà finalmente sistemazione teorica a concetti “umani, troppo umani” come la coscienza, l’inconscio e il libero arbitrio.

Note

[1] L’articolo del professor Damiano Anselmi circa la possibilità di ridefinire la vita in termini quantistici (PDF): https://renormalization.com/pdf/18A6.pdf. Sempre del professore, si veda il libro Dalla fisica alla vita. Viaggio nell’infinitamente piccolo e ritorno, 2019.

[2] Cit. in Rossi-Viano (a cura di), Storia della filosofia, Laterza vol. 5, p. 394.

[3] Prima cit. tratta dall’aforisma 130, Fini? Volontà?, in Aurora. Pensieri sui pregiudizi morali, F. Nietzsche, Adelphi, Piccola Biblioteca Adelphi, 1879-1881 (1978). Seconda cit. tratta dal discorso Prima che il sole ascenda, in Così parlò Zarathustra. Un libro per tutti e per nessuno, F. Nietzsche, Adelphi, Piccola Biblioteca Adelphi, 1883-1885 (1976). Si rimanda all’ultimo articolo: Il regno dei casi: Nietzsche e i quanti.

[4] Il percorso che ha portato alla scoperta dei quanti e alla meccanica quantistica è descritto, ad esempio, in Helgoland, C. Rovelli, Adelphi, Piccola Biblioteca Adelphi, 2020. Si rimanda alla recensione: Helgoland: alla scoperta dei quanti con Carlo Rovelli.

[5] Da The decline of determinism. Presidential Address to the Mathematical Association, 1932 e The nature of the physical world, The Mac Millan Company, NewYork, 1928, p. 295, di A. Eddington.

[6] Da The Cosmos of Arthur Holly Compton, Ed. Knopf, New York (1967), pp. 121-123, di A. H. Compton e M. Johnston.

[7] Da Of clouds and clocks, an approach to the problem of rationality and the freedom of man, Sezioni X e XII (PDF delle sezioni interessate), K. R. P