L'esperimento della doppia fenditura

Ci sono esperimenti che, con apparente modestia, cambiano il modo stesso in cui siamo costretti a pensare la realtà. L'esperimento della doppia fenditura appartiene a quest'ultima categoria. Infatti, non è soltanto uno degli esperimenti fondativi della fisica quantistica: la continua evoluzione nel materiale di base, dalle onde luminose di Young agli elettroni, agli atomi e alle grandi molecole, procede strettamente assieme alla storia stessa della teoria dei quanti. Il libro illustra questo cammino parallelo.
L'apparato dell'esperimento, in sé, è quasi disarmante nella sua semplicità: una sorgente di luce, una barriera con due sottilissime fenditure e, sul retro della barriera, uno schermo sul quale registrare ciò che la attraversa. Non servono acceleratori giganteschi né osservatori spaziali. Eppure, da queste due fenditure nasce una delle domande più profonde: perché il comportamento della particella cambia a seconda della presenza o meno di un osservatore?
Se inviamo onde verso le due aperture, sullo schermo retrostante compare una figura di interferenza: bande chiare e scure, il segno caratteristico di onde che si sovrappongono, si rafforzano e si cancellano. Fin qui, nulla di troppo sorprendente. Ma se inviamo particelle una alla volta (per esempio, fotoni) il risultato diventa vertiginoso. Ogni singolo fotone attraversa entrambe le fenditure, come se si trattasse di due fotoni, e produce un disegno di interferenza sullo schermo. In pratica, il fotone interferisce con sé stesso. Però, se proviamo a scoprire da quale fenditura il fotone sia transitato inserendo un rilevatore, l'interferenza scompare e il fotone disegna un punto singolo sullo schermo. Sembrerebbe che l'osservazione eserciti un potere misterioso sulla materia.
Da qui in avanti, il terreno diventa tanto affascinante quanto delicato. La doppia fenditura è stata spesso trasformata in una favola sull'onnipotenza della coscienza, per il fatto che l'osservatore può cambiare il comportamento della materia. È una lettura suggestiva, ma non corrisponde a ciò che gli esperimenti dimostrano; la fisica quantistica è abbastanza straordinaria senza bisogno di attribuirle proprietà che non possiede.
Il libro racconta la doppia fenditura con un linguaggio semplice, senza equazioni o formule matematiche, pur non rinunciando al rigore. Seguiremo così un percorso che parte dalla fisica classica, fiduciosa in un universo ordinato e descrivibile come un grande orologio. Incontreremo Thomas Young, Fresnel e Arago; vedremo la luce oscillare tra la sembianza di onda e quella di particella; entreremo nel laboratorio quantistico, dove elettroni e molecole sembrano sfidare le categorie abituali. Affronteremo i problemi quantistici: la misura, la sovrapposizione, la decoerenza, la scelta ritardata, il cancellatore quantistico. E infine metteremo a confronto le grandi interpretazioni: Copenaghen, "Molti mondi", "collassi reali", "prospettive relazionali e informazionali".
Se è vero che la fisica quantistica, nel suo significato più profondo, sfugge a una piena comprensione intuitiva, la doppia fenditura ne offre tuttavia una soglia privilegiata: attraverso di essa, il mondo quantistico diventa molto più abbordabile non solo sul piano scientifico e culturale, ma anche in quelle domande metafisiche e filosofiche che riguardano la natura della realtà e il rapporto fra osservatore e fenomeno.