Il testo che segue costituisce lo schema da me preparato per il seminario del 9 Novembre 2001. Mi scuso con gli eventuali lettori: non ho il tempo (né, lo ammetto, la voglia) di elaborarlo in forma più completa. Mi sembra comunque che questa stesura, benché sommaria, sia sufficiente ad illustrare le idee fondamentali del mio intervento.

(Claudio Garola)

1. Gianpaolo Cò ha illustrato come procede il riduzionismo. Sommariamente, si tratta di descrivere sistemi complessi scomponendoli in sottosistemi più semplici. Arcangelo Rossi ha chiarito che questa scomposizione può essere concepita in termini ontologici (gli elementi ultimi della scomposizione sono entità naturali, i costituenti "fondamentali" della realtà) o in termini funzionali (gli elementi ultimi sono entità teoriche, selezionate in base a criteri di semplicità, esplicatività, unificazione, eleganza, ecc.). La maggior parte dei fisici moderni, se interrogata, rifiuta decisamente il riduzionismo ontologico e accetta il riduzionismo funzionale (anche se nella prassi scientifica la speranza latente di riuscire a individuare i costituenti ultimi della realtà è tutt’altro che estinta). Il temine riduzionismo sarà inteso quindi nel seguito in senso funzionale, rifiutandone esplicitamente ogni implicazione ontologica.

 

2. Nella polemica antiriduzionista e antifisica sollevata provocatoriamente da Nando Boero, che peraltro riprende argomenti diffusi in alcuni ambiti culturali e che sembra concepire il riduzionismo essenzialmente in termini ontologici, si asserisce che:

(i) esistono in natura situazioni in cui il sistema è più della somma delle sue parti (qualunque cosa significhi esattamente "somma");

(ii) l'asserzione (i) è incompatibile con il riduzionismo, che deve quindi essere respinto come metodo generale di indagine dei fenomeni naturali;

(iii) la fisica è riduzionista;

(iv) esistono situazioni non trattabili con i metodi della fisica.

(3) Esempi di situazioni del tipo indicato in (2), (i), potrebbero essere:

(i) sistemi biologici (con emergenza della vita);

(ii) sistemi oggetto-apparato di misura, in cui l'interazione è ineliminabile e proibisce la separazione fra oggetto e apparato.

(4) D'altronde (un po’ paradossalmente) ci si chiede se l'antiriduzionismo non possa trovare supporto nella "nuova" (ha 75 anni!) concezione della fisica sottesa alla Meccanica Quantistica (MQ) nella sua interpretazione standard (o interpretazione di Copenhagen, che sarà la sola presa in considerazione nel seguito). In particolare,

(i) la concezione olistica dei sistemi composti (che consegue, come vedremo in (12), dalla non-località della MQ),

(ii) l'impossibilità di ridurre a piacere la perturbazione che l'apparato di misura induce sull'oggetto misurato,

sembrano intuitivamente implicare un atteggiamento antiriduzionistico della MQ.

(5) Analizziamo quindi la fondatezza degli argomenti di cui sopra iniziando dalla fisica classica (FC). In FC la tendenza riduzionista è evidente. Tuttavia le regole di composizione di sistemi elementari prevedono meccanismi di interazione che creano sistemi composti in cui appaiono nuove proprietà e nuove fenomenologie. Il sistema composto è più della somma delle sue parti.

Esempi semplici di quanto precede: circuiti oscillanti con mutua induttanza; sistemi a due corpi interagenti in un potenziale centrale.

L'asserzione (i) in (2) può essere quindi vera anche in una teoria tipicamente riduzionista. L'incompatibilità fra (i) in (2) e il riduzionismo non sussiste, e la conclusione (iv) in (2) non sequitur (si noti che ciò non significa che essa sia falsa, ma solo che essa non è provata dall'argomento in (2)).

(6) Potrebbero comunque esistere casi di irriducibilità, come quello citato in (3), (ii). Tuttavia, anche la problematica dell'interazione oggetto-apparato è ben presente in FC, che la risolve (almeno idealmente) in un'ottica riduzionista, utilizzando tecniche a volte sofisticate.

Esempi semplici di quanto precede: misure di resistenza; misure di campi elettromagnetici nella materia.

7. Si giunge così a una prima conclusione. Il fatto che in una certa fase della ricerca in un dato settore valga (i) in (2) per sistemi oggetto scomponibili in sistemi elementari, o per sistemi oggetto-apparato, non implica che a tali sistemi non possano essere applicati i metodi della fisica o, più in generale, che una prospettiva riduzionista sia teoreticamente impossibile: può darsi, semplicemente, che una "spiegazione" riduzionista non sia ancora stata trovata. Per poter asserire una impossibilità di principio occorrerebbe possedere dei "no-go theorems", che ovviamente non esistono nel caso degli esempi di possibile irriducibilità presentati in (3).

 

8. Restano da valutare gli argomenti antiriduzionistici che sarebbero supportati dalla MQ (cfr. (4): olismo dei sistemi composti, interazione perturbativa apparato-oggetto). Per capire se effettivamente tali caratteristiche della MQ standard portino a negare il riduzionismo occorre esaminare più a fondo alcuni aspetti della MQ e del processo di misura in questa teoria.

 

9. Osservazione fondamentale. In MQ esistono sistemi elementari e sistemi composti. Questi ultimi sono costituiti con regole precise a partire da sistemi semplici. Ciò produce situazioni molto complesse che vengono semplificate per poterle affrontare: ne può seguire una perdita della distinzione fra i costituenti elementari, ma la prospettiva epistemologica resta riduzionista.

 

10. Come si concilia l'osservazione in (9) con le proprietà (i) e (ii) in (4), che sembrano suggerire una prospettiva non riduzionistica della MQ? La chiave per capire questa apparente contraddizione si trova in un aspetto della MQ standard che è nuovo rispetto alla MC: la non-oggettività delle proprietà dei sistemi fisici.

 

11. La non-oggettività può essere espressa intuitivamente dicendo che una misura non rivela un valore preesistente della proprietà misurata (Mermin). Essa emerge in vari modi in MQ. Cito qui i più noti e discussi.

(i) Ineliminabilità della perturbazione indotta dall'apparato sull'oggetto (principio di Heisenberg) + prospettiva epistemologica verificazionista, secondo cui è reale solo ciò a cui possiamo avere accesso empirico (si noti che il principio di Heisenberg non implica da solo la non-oggettività, perché le proprietà di un oggetto fisico potrebbero sussistere anche in situazioni in cui è impossibile misurarle, come può accadere in FC).

(ii) Teorema di Bell-Kochen-Specker (Bell-KS). Non si possono attribuire simultaneamente valori di verità a tutte le proprietà concepibili di un dato sistema fisico senza violare relazioni fra le proprietà stabilite dalla MQ: è possibile solo attribuire valori di verità a sottoinsiemi di proprietà dipendenti da ciò che si decide di misurare (contestualità).

Sia nell'argomentazione (i) (che si basa su un’assunzione epistemologica "esterna" alla teoria) che nell'argomentazione (ii) (apparentemente "interna" alla teoria) la non-oggettività che si dimostra è ontologica, non epistemica, nel senso che essa non può essere attribuita a una conoscenza inadeguata del sistema fisico di cui si parla.

 

12. A causa della non-oggettività le proprietà di un sistema fisico debbono essere considerate solo potenziali, e vengono attualizzate da un processo di misura (Heisenberg). Contesti di misura diversi attualizzano proprietà diverse di sistemi peraltro identici e identicamente preparati ("nello stesso stato"). Ciò introduce in fisica un primo livello di soggettività, poiché scegliendo che cosa misurare lo sperimentatore determina quali proprietà diventano reali e quali no; inoltre introduce la non-località per sistemi composti preparati in stati particolari (entangled) in cui essi sono correlati. Infatti, considerando per semplicità solo sistemi a due componenti, in tali stati solo alcune proprietà del sistema complessivo e dei sistemi componenti sono attuali (in alcuni casi i sistemi componenti non hanno alcuna proprietà individuale), e sperimentando una proprietà solo potenziale su uno dei componenti si oggettivizza non solo la proprietà stessa ma anche una corrispondente proprietà dell'altro sistema. Tale oggettivazione avviene anche se il secondo sistema è situato a grande distanza dal primo e non può interagire con esso. Si ha cosi la non-località della MQ, da cui consegue la concezione olistica citata in (4), (i).

 

13. La concezione olistica discussa in (12) è ottenuta secondo lo schema:

Riduzionismo + non-oggettività Þ olismo.

Essa quindi non solo non è intrinsecamente antiriduzionista, come sembra a prima vista, ma presuppone anzi una prospettiva riduzionista.

 

14. Nella discussione in (12) l'apparato di misura è concepito come esterno al sistema descritto dalla MQ (che può essere semplice o composto). Se si vuole incorporare anche l’apparato in una più completa descrizione quantistica occorre considerare il sistema composto formato dell'apparato e dal sistema oggetto: ma questo implica di nuova l'adozione di un'ottica riduzionistica. Anche in questo caso compaiono stati entangled in cui né l'oggetto né l'apparato hanno proprietà individuali (esistono solo proprietà del sistema nel suo complesso). Di nuovo sembrano sparire i componenti e solo il sistema complessivo sembra avere senso (olismo). Si presenta tuttavia in questo caso un ulteriore problema. Infatti l'apparato di misura è macroscopico, e se lo osserviamo vediamo che esso ha proprietà definite. Tuttavia non esiste ora alcun metaapparato che interagisca con esso e ne attualizzi le proprietà potenziali: esiste solo l'occhio dello sperimentatore. L'attualizzazione sembra non poter essere attribuita ad altro che alla mente cosciente dell'osservatore (Wigner), il che introduce in MQ un secondo, più impegnativo tipo di soggettività. Questa soggettività comporta non solo una concezione olistica, ma addirittura una concezione mentalista del reale.

(15) La concezione olistico-mentalista discussa in (14) è ottenuta secondo lo schema

Nonostante la sua stranezza anch'essa, quindi, non solo non è intrinsecamente antiriduzionista, ma presuppone anzi una prospettiva riduzionista.

(16) Quanto precede permette di trarre la seguente conclusione. Non è possibile invocare la MQ standard come supporto per una prospettiva epistemologica antiriduzionista: gli aspetti olistici e/o mentalisti della MQ sono dovuti alla non-oggettività delle proprietà e non a un atteggiamento antiriduzionista.

(17) La conclusione in (16) è stata ottenuta tenendo conto della sola interpretazione standard della MQ. E' tuttavia noto che esistono altre interpretazioni di questa teoria. In particolare, è stata elaborata a Lecce un'interpretazione della MQ in cui la non-oggettività (e i paradossi che ne conseguono) è eliminata, ma né questa né le altre interpretazioni esistenti della MQ ne mettono in discussione gli aspetti riduzionistici. Neppure le interpretazioni alternative della MQ, pertanto, possono servire da fondamento per una posizione antiriduzionista.