Il Paradosso EPR e il Teorema di Bell alla luce del MODEC
per una nuova comprensione della Natura

Nella filosofia, nella visione della realtà, la Weltanschauung che questo modello, (il Modello Doppio Elicoidale del Fotone - MODEC), ispira vi è questa visione:
-) l’interazione coulombiana tra le cariche elettriche e quella magnetica legata allo scambio delle forze di Lorentz sono non-locali, ovvero avvengono a distanza senza servirsi di particelle mediatrici virtuali a velocità di spostamento pari a c,
viceversa,
-) come previsto dalle Equazioni di Maxwell, le onde elettromagnetiche, e pertanto anche i fotoni che le compongono come scoperto, viaggiano a velocità complessiva pari a c, la velocità della luce nel vuoto.
L' entanglemet (fenomeno sperimentalmente persino verificato), previsto dalla stessa MQ, in accordo con alcune possibili conclusioni dello stesso paradosso EPR, già ci portano nel verso di una Weltanschauung della realtà che accetti la non-località come possibile proprietà di alcune interazioni.
Le interazioni non-locali, quali quelle previste nella Meccanica Quantistica e che si evincono nelle correlazioni dell' entanglement, devono fare riflettere! Il termine "entanglement", (letteralmente in inglese groviglio, intreccio), per indicare queste correlazioni, fu introdotto nel 1935 da Erwin Schrödinger, in una recensione del famoso articolo sul paradosso EPR. "Questi esperimenti (...) più esattamente, dicono che la teoria, anche nell'ipotesi dell'esistenza di variabili nascoste, dovrebbe comunque abbandonare il principio di località. (...) quelle considerate dal paradosso EPR 'raccapriccianti azioni a distanza', sono reali." (passo tratto da: "Il Teorema di Bell", link http://it.wikipedia.org/wiki/Teorema_di_Bell). Albert Einstein chiamava queste correlazioni “azione fantasmatica a distanza”. Secondo il richiamato principio della località il trasferimento di informazione tra diversi elementi di un sistema dovrebbe avvenire solo tramite interazioni casuali successive che avvengono nello spazio dall’inizio sino alla fine, e punto dopo punto in successione anche temporale, dunque istante dopo istante, se i due elementi tra cui avviene lo scambio di informazione son posti ad una distanza non nulla tra loro.

Se dovessimo usare questo modello, il MODEC, per discernere nel paradosso EPR, tenendo conto del Teorema di Bell, quali indicazioni potrebbe darci?
Il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen (paradosso EPR) fu proposto originariamente per mettere in luce l'incompletezza della Meccanica Quantistica (MQ), incompletezza legata alla serpeggiante idea, già ai primordi del suo sviluppo, che vi siano delle “variabili nascoste” in essa nella descrizione della realtà, e quindi nei fatti ignorate nell’architettura della teoria volta a descrivere la realtà; con la conseguenza dello sviluppo di una teoria, la attuale Fisica Quantistica, che pertanto ha tenuto fuori la esatta presa in considerazione di queste variabili, senza le quali impossibile, anche teoricamente, una piena completa descrizione della realtà, (che può allora essere descritta nel suo complesso, in questa teoria, solo approssimativamente al più).
Gli sviluppatori del paradosso volevano dimostrare che le caratteristiche di non-località che emergevano nella realtà descritta dalla MQ, erano una conseguenza di un suo limite legato al fatto che in essa vi fossero delle variabili nascoste, ovvero del fatto che fosse incompleta.
Il Teorema di Bell, sviluppato successivamente, afferma, nella forma più immediata, che nessuna teoria fisica locale e realistica, a variabili nascoste, può riprodurre le predizioni della meccanica quantistica. Quindi tale teorema ha dimostrato, nell'ambito di una teoria con variabili nascoste che riproduca le previsioni della meccanica quantistica, l'incompatibilità tra i due principi, quello di località, e quello di realtà.
I suoi sviluppi attualmente dicono che la meccanica quantistica, anche nell'ipotesi dell'esistenza di variabili nascoste, dovrebbe comunque abbandonare il principio di località.

Ora il Modello Doppio Elicoidale utilizzato in questo contesto ci descrive una natura in cui vige:

-) il realismo, cioè il principio di realtà, eloquentemente sintetizzato nella affermazione: “la Luna è lì anche se non la guardo!”. Non vediamo infatti alcunché dal punto di vista teorico che ci porti teoricamente a mettere in dubbio tale aspetto;

-) l’ esistenza di variabili nascoste nella MQ, (che si rivela quindi una teoria incompleta), non fosse già solo per il fatto che, essendo mancata la conoscenza oggi fornita dal MODEC, la MQ, come ad oggi sviluppata, ignora, non include e non conosce la struttura spaziale, o ancor meglio spazio-temporale, del fotone, del suo stesso quanto di fondazione;

-) la accettazione di interazioni che avvengono a distanza, e dunque l’abbandono del principio di località, (in accordo anche con quanto, secondo alcune odierne sue letture, suggerirebbe l’entanglement), cosa questa che, mostra il MODEC, non nega certo il fatto che il fotone viaggi traslando complessivamente a velocità finita pari a c come appunto si riscontra sperimentalmente.

Non dimentichiamo che nella formulazione storica fatta da Newton e Coulomb rispettivamente, delle loro leggi di interazione rispettivamente gravitazionale e coulombina, era accettazione di base che fossero e che si stessero descrivendo interazioni non-locali, cioè immediate a distanza!

La visione delle Forze di Coulomb nella non-località, ovviamente, fa cadere la necessità di fotoni virtuali mediatori di interazione elettrostatica (o elettrodinamica che sia), e la ricorsività logica che ne deriverebbe dall’immaginare un fotone in cui agiscono strutturalmente forze mediate da altri distinti fotoni, e così via con un processo ad infinitum, frattale si può dire!

In merito al Paradosso EPR e al Teorema di Bell, alla luce del MODEC, possiamo quindi concludere che

-) la MQ è una teoria a variabili nascoste;

-) le interazioni elettriche (elettrostatiche ed elettrodinamiche) e magnetiche son interazioni a distanza non-locali. La non-località vige dunque in natura senza contraddizioni, [Nota aggiunta: in merito interessante il concetto della "simultaneità assoluta" affermato dalla cosiddetta "Relatività Debole" di Selleri, a correzione della Relatività Ristretta];

-) la realtà è reale. O per lo meno, filosoficamente parlando, possiamo dire che in fisica non è necessario negare il principio di realtà!  

Negli anni '80 del '900 il fenomeno dell' entanglement (termine che sta per “intreccio”), fu per la prima volta dimostrato sperimentalmente.

 

Ora, al fine di mostrare quanto alta possa essere le presunzione dell' uomo, che, pur di non ammettere la sua momentanea non conoscenza piena della natura, è capace di innalzare a verità dei neo dogmi fisici, persino dei dogmi di stessa comoda non conoscibilità, innalzata a "principio", della Natura, (come il dogma del principio di indeterminazione di Heisenberg nella sua lettura più oltranzista e fanatica, quale quella della cosiddetta interpretazione di Copenaghen della Meccanica Quantistica), tanto da approdare poi a inevitabili fenomeni paradossali ulteriori, che vengono interpretati come paradossi della Natura, e non invece letti come sarebbe limpido necessario e giusto, quali suggerimenti della Natura della scorrettezza dei dogmi assunti, presentiamo questa altra più semplicistica valutazione del significato dell' entanglement! 
L' entanglement è considerato oggi il fenomeno paradossale più difficile da accettare della teoria dei quanti, e si ritiene ad oggi implicare una sorta di misteriosa azione “fantasmatica” a distanza, cioè senza nessuna intermediazione, violando anche il principio relativistico affermato da Einstein per cui nessuna informazione può superare la velocità della luce. Alla luce di questa visione abbiamo considerato l' entanglement  in questo studio qui presentato sopra del cosiddetto paradosso EPR.

Ma è davvero un paradosso l' entanglement? Ed implicherebbe davvero strane azioni a distanza?

Qui di seguito mostreremo come in realtà ad essere paradossale non è l' entanglement, ma paradossale è il, già altrove dimostrato errato, principio di indeterminazione di Heisenberg, nella concezione radicale datane dall' interpretazione di Copenaghen, da cui viene implicata la lettura errata e pertanto paradossale dell' entanglement stesso.    

il Paradosso EPR, nel 1935, prima sulla rivista “Physical Review” e poi con un articolo sul “New York Times” destinato al grande pubblico, venne annunciato da Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen, due fisici questi ultimi più giovani del padre della relatività, Einstein, e che avevano iniziato a collaborare con lui al MIT (Massachusetts Institute of Technology). EPR son le tre lettere iniziali dei loro nomi. Il paradosso fu proposto al fine dimostrare l’ infondatezza della teoria dei quanti così come fino ad allora formalizzata. Il paradosso formulato era un esperimento mentale; Einstein fu solito elaborare esperimenti di questo tipo nel corso della sua carriera.

Se due particelle, poniamo due fotoni, dopo aver interagito per un istante si allontanano in direzioni opposte, ciascuna conserverà una parte del moto totale delle due particelle. La quantità di moto, secondo le leggi della fisica, viene cioè “divisa” tra i due fotoni. Se conosco le loro proprietà prima di aver interagito, e calcolo ad un certo istante le proprietà di uno dei due fotoni dopo l' interazione, saprò pertanto ricostruire le proprietà possedute nello stesso istante dal secondo fotone anche se ormai i due fotoni son molto molto distanti.
Tutto questo è normalissimo dal punto di vista della fisica classica. 
Come dire, per fare un noto esempio, che se usciamo di casa con un solo guanto e notiamo che è quello sinistro, sappiamo automaticamente che abbiamo lasciato a casa il guanto destro.
Cosa è dunque l' "entanglement" e dove sta il problema dell' entanglement?
Nel mondo dei quanti, ad esempio dei fotoni considerati, per la fisica quantistica, le particelle quantistiche, come i fotoni, non avrebbero una loro piena identità finché non si compie una loro osservazione.

Mentre è normale nel mondo macroscopico che il guanto sinistro sia sempre sempre quello, sia che lo portiate con voi sia che resti a casa lontano dai vostri occhi, non altrettanto si ritiene per il microscopico mondo dei quanti. Le particelle, i fotoni, si ritiene nella odierna Fisica Quantistica come se siano in uno stato di indeterminazione di alcune loro proprietà, dell' entità di certe loro grandezze, finché un osservatore umano non osserva la particella, a quel punto si ritiene che la Natura decida le proprietà, o meglio l' entità di certe grandezze che la particella deve mostrare; questo presunto fenomeno tecnicamente viene definito in Meccanica Quantistica “collasso della funzione d’onda” della particella osservata, sottoposta ad operazione di misurazione.

Il paradosso EPR pertanto fa notare che se lo sperimentatore misura la quantità di moto di uno dei due fotoni dopo che hanno interagito, non solo istantaneamente la natura decide lì che valore mostrerà il fotone passando da uno stato di presunta indeterminazione ad uno stato di determinazione, ma istantanemante, lo stesso fenomeno di "collasso", di passaggio da uno stato di indeterminazione ad uno stato di determinazione avverrà per l'altro fotone, anche se ormai essi sono anche molto molto distanti nello spazio, ed avverrà in maniera tale che le proprietà mostrate dai due fotoni siano tali da essere correlate esattamente secondo quanto sopra esposto in conseguenza della loro passata interazione. Questo fenomeno prende il nome di "entanglement", e poiché da qualsiasi altra parte dell’universo si trovi il secondo fotone, anche lontano molti anni-luce, la sua funzione d’onda collassa istantaneamente e assume la quantità di moto conseguente prevista, quando "collassa" la funzione d'onda del primo fotone dei due, (mentre prima dell’osservazione del primo fotone entrambi si ritiene si trovassero in uno stato di totale indeterminazione), si ritiene che si sviluppi un' azione a distanza che avvenga istantaneamente a velocità superluminali, a velocità infinità, che fa si che il collasso della funzione d'onda di una particella quando osservata causi il collasso anche dell' altra nello stesso istante, sebbene si trovi anche a distanze siderali.

In questa valutazione critica, nella quale però siamo partiti già da quanto il MODEC ci ha fatto scoprire, ovvero l' infondatezza del principio di indeterminazione di Heisenberg nella sua interpretazioine più radicale, che attribuiva l' indeterminazione direttamente alla Natura,  capiamo pertanto come non vi sia molto di paradossale davvero nell' entanglement, né tantomeno il bisogno di ipotizzare alcuna paradossale azione a distanza per spiegarlo. Paradossale e insensata semplicemente è l' idea di fondo del collasso della funzione d'onda cui conduce l' interpretazione radicale del principio di Heisenberg.

Il Modec, però, conducendoci alla scoperta dell' insensatezza e scorrettezza fisica di tale principio di indeterminazione attribuita alla Natura, ci ha fatto comunque scoprire l' esistenza di azioni a distanza, (che violano quindi il creduto principio della relatività di Eistein che poneva nel valore della velocità della luce nel vuoto la velocità massima possibile di trasmissione dell' informazione). Si tratta della natura di azioni a distanza dell' interazione elettrica e dell' interazione magnetiche, come già si immaginarono agli albori della scoperta delle loro leggi prima delle interpretazioni di Maxwell; azioni a distanza persino non necessarie per spiegare il normalissimo fenomeno, "classico" possiamo ora dire, dell' entanglement! 

Ad oggi una delle interpretazioni più note della Fisica quantistica come teoria a variabili nascoste è
l'interpretazione di Bohm, (detta talvolta meccanica bohmiana), postulata da David Bohm nel 1952, che riprende l'idea dell’onda pilota elaborata da Louis de Broglie nel 1927, (per questo motivo viene utilizzato anche il termine teoria di De Broglie-Bohm).
L'interpretazione di Bohm è un esempio di teoria delle variabili nascoste, con la quale si intende ottenere una descrizione deterministica della realtà che sia in grado di risolvere molti dei problemi aperti della meccanica quantistica, quali il paradosso del gatto di Schrödinger, il collasso della funzione d'onda e altri.
Il teorema di Bell dimostra che nessuna teoria locale a variabili nascoste è compatibile con la meccanica quantistica assodato valido il principio di realismo, imponendo quindi la scelta, se si vuole affermare che la fisica quantistica si fonda su una teoria a variabili nascoste, tra la rinuncia al principio di località o al realismo, e l'interpretazione bohmiana opta per la rinuncia al principio di località. Da questo punto di vista possiamo dire che Bohm optò per la strada più ragionevole, quella che non rinunciava al realismo, ma anche per una fisica quantistica a variabili nascoste e che descrive una natura in cui vige la non-località, che sono proprio gli aspetti che suggerisce e permette di capire oggi più chiaramente la teoria del Modec

La non-località crea problemi di compatibilità non chiariti tra la teoria di Bohm e la teoria quantistica dei campi, che ha aspetti locali, ma la Teoria del Modec invece con la scoperta dell' "Errore di Maxwell" permette di capire anche proprio in quali punti è mal fondata la teoria quantistica dei campi.

Per Bohm ogni tipo di particella è associata a un'onda che ne guida il moto (da cui il termine onda pilota). Matematicamente tale onda pilota è descritta dalla classica funzione d'onda della meccanica quantistica, corretta da un fattore che rende conto dell'influenza sul moto della particella.
Tale influenza dell'onda pilota viene quantitativamente definita introducendo il potenziale quantistico, che agisce sulla particella in modo analogo all'effetto dell'interazione delle particelle con i campi osservato in fisica classica. L'onda pilota, nel governare il moto della particella, evolve in accordo con l'equazione di Schrödinger. La Teoria del Modec nel caso del fotone invece dà una spiegazione meno farraginosa per comprendere il significato delle variabili nascoste e ben più fondata fisicamente avendo svelato la struttura costitutiva del fotone descrivibile nello spazio istante per istante come moto di due punti materiali i quali sono poi anche sorgenti di campi elettrici e magnetici in quanto punti materiali carichi elettricamente.

Diversamente dall'interpretazione di Copenaghen la teoria di Bohm è sia oggettiva che deterministica, essa afferma che l'universo evolve uniformemente nel tempo, senza collasso delle funzioni d'onda all'atto della misura. Nell'idea del collasso della funzione d'onda invece all'atto della misura la natura passerebbe ad assumere, da una dimensione intrinsecamente casuale, un valore reale tra i tanti probabilisticamente possibili.

La teoria di Bohm è anche diversa dalla cosiddetta interpretazione a molti mondi, l'interpretazione di Bohm non implica che l'universo si separi quando viene effettuata una misura.
L'interpretazione a molti mondi, abbreviata nella terminologia anglosassone in MWI (Many Worlds Interpretation), è una delle interpretazioni della meccanica quantistica, formulata in alternativa all'interpretazione di Copenaghen; ha preso spunto dal lavoro dal fisico Hugh Everett III del 1957, ed è stata formulata successivamente da Bryce Seligman DeWitt, che ha introdotto il termine "a molti mondi" per riferirsi all'idea che una misurazione di una proprietà di uno stato quantistico abbia come conseguenza la divisione della storia dell'universo in molti mondi distinti, ciascuno dei quali caratterizzato da diversi risultati della misura.

Tornando all'interpretazione di Bohm, Bohm chiamò la variabile nascosta-onda pilota forza di potenziale quantistico.
L'interpretazione di Bohm mantiene, come già sottolineato, la non-località della meccanica quantistica, la quale afferma che gli eventi che accadono in un punto qualsiasi dello spazio possono influenzare istantaneamente altri eventi che avvengono a distanza.
Lo stesso John Stewart Bell afferma che la meccanica quantistica stessa è per natura non-locale.
La non-località ha avuto un'importante conferma sperimentale dall'esperimento sulla correlazione quantistica di Alain Aspect. Non località che ora già la stessa struttura del fotone nel Modec ci dimostra caratterizzare le interazioni elettriche e magnetiche, come già ben teorizzato nella fisica classica.

Le colpe di aver aperto le porte della fisica moderna allo "spiritismo" (le odierne religioni new-age) sono proprio dell'interpretazione di Copenaghen della fisica quantistica. Nessuno spiritismo entrò mai a tal livello nella fisica classica newtoniana, sebbene lo stesso Newton fosse incline a studi esoterici il suo costrutto teorico fisico-matematico era inossidabile alle intrusioni "spiritiste" come inossidabile ne è ad esempio la geometria euclidea! E il dilagare, che era criticabile ma non smentibile sino ad oggi, (sino alla teoria e alle scoperte del MODEC), di quell'interpretazione di Copenanghen, è un altro indizio degli errori che tutta la fisica moderna si portava dietro e dentro (l' Errore di Maxwell e la sua grande propagazione)!

 

 

Nota aggiunta. Suona emblematica sulla base degli studi e scoperte qui divulgati la seguente massima di auspicio:
"Chi capisce la Luce capisce l'Universo!".
dal fisico Wolfgang Ketterle, premio Nobel nel 2001 per i suoi studi sul condensato di Bose-Einstein, pronunciata nel gennaio 2015 in un intervista mandata in onda sul Tg3 Leonardo, programma di informazione scientifica, sulla tv nazionale, canale Rai 3, in Italia in un servizio dedicato proprio all' inaugurazione nei medesimi giorni dell' Anno Internazionale per la Luce, il 2015, ad opera dell' UNESCO, l' Organizzazione della Nazioni Unite ONU per la Cultura.

 

 

Nota: in queste pagine di "Critica della Fisica Pura" capita di dover rimarcare errori compiuti da grandi scienziati del passato, questo agire necessario nel verso di una sempre maggiore comprensione della natura, non vuole però essere assolutamente da parte mia una denigrazione del valore indiscusso di questi nostri grandi predecessori. Pensiamo a Darwin, solo ad esempio, tal volta si sente qualcuno evidenziare dei suoi presunti "errori" e con fare che va al di là della giusta analisi epistemologica. A queste persone rispondo dicendo che contano nulla "errori" quando si azzecca la chiave di lettura corretta che apre la mente a nuovi mondi cognitivi, come è stato nel caso di Darwin per la sua teoria evoluzionistica delle specie.

Mi piace qui citare e ricordare insieme a Charles Darwin altri nomi di "immortali" della scienza come lui, penso a Giordano Bruno, Galileo Galilei, Isaac Newton, Lavoisier, Mendeleev, Freud, Jung. Mi piace citare qui anche Giulio Cesare Vanini (Taurisano, 1585 – Tolosa, 1619), grande naturalista nato in Salento, sostenitore di idee meccaniciste sulla natura anche degli esseri viventi, e importante precursore di idee evoluzioniste delle specie. La Scienza e il Libero pensiero odierno devono tanto alla curiosità e al coraggio di questo grande lume nato in Salento. Come anche a prova del fermento culturale del Salento in epoca umanistica, mi piace qui ricordare il filosofo e medico Matteo Tafuri (Soleto,  1492 – 1584), e l' erudito Antonio De Ferrariis, detto il Galateo, (Galatone, 1444 – Lecce, 1517), accademico e medico. E tra i nostri contemporanei del pensiero scientifico, voglio ricordare qui il saggio agronomo e fitopatologo giapponese Masanobu Fukuoka (1913 – 2008), il medico tedesco Ryke Geerd Hamer (Mettmann, 1935), il chimico britannico James Lovelock (Letchworth, 1919) autore della teoria di Gaia e la biologa statunitense Lynn Margulis (1938 – 2011) autrice della teoria dell’ endosimbiosi! 

Oreste Caroppo