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Darwinismo quantistico

copia-di-revolution-smallMediamente i fisici non sono troppo interessati alla teoria dell’evoluzione. Le leggi della fisica (per quanto ne sappiamo) sono rimaste sempre quelle dall’inizio dei tempi e l’universo “evolve” seguendo fedelmente queste leggi. Anzi, per un fisico la riproducibilità è un punto cardine della ricerca scientifica: se io metto mille volte questo elettrone in queste condizioni lui si comporterà mille volte nello stesso modo. Certo, dall’avvento della meccanica quantistica ad oggi il determinismo è stato abbandonato in favore di previsioni di tipo probabilistico, ma il concetto di fondo è rimasto lo stesso e non lascia molto spazio ai meccanismi di selezione tanto cari ai biologi. Tuttavia difficilmente le buone idee non trovano applicazione un po’ ovunque e persino nella meccanica quantistica, se uno guarda per bene, le intuizioni di Darwin trovano una loro collocazione.

Gli ingredienti fondamentali di una teoria Darwiniana dell’evoluzione sono: zurekqualcosa che sia in grado di produrre copie di se stesso (simili ma non identiche l’una all’altra), una competizione per una qualche forma di risorsa ed un meccanismo di selezione che permetta solo ai più “adatti” di riprodursi. Wojciech H. Zurek (ricercatore a Los Alamos, nella foto) ha trovato che, con gli opportuni adattamenti, questi ingredienti li si trova dove meno uno se li aspetterebbe: nella teoria della misura quantistica.

Andiamo per gradi: la meccanica quantistica è una teoria, sviluppata da un gran numero di scienziati a partire dagli inizi del XX secolo, che descrive il comportamento dei corpi “molto piccoli”. Caratteristica fondamentale di questi “corpi molto piccoli” è che, quando uno li va ad osservare, vede che si comportano in maniera totalmente diversa da quella che è l’intuizione di tutti i giorni. Se io lascio cadere un sasso l’esperienza mi dice che questo cadrà con velocità e traiettoria ben definite e predicibili. Un elettrone invece non cadrà seguendo una traiettoria ben definita ma si troverà in una “sovrapposizione” di tutte le traiettorie possibili. Cosa ancora più strana, quando andrò a misurare la posizione di questo elettrone non lo troverò mai in questo stato di “sovrapposizione” ma lo misurerò sempre con una posizione ben definita. Quello che succede è che, lasciato a se stesso, l’elettrone seguirà il principio di sovrapposizione e si troverà contemporaneamente in tutti gli stati possibili, appena però qualcuno andrà ad “osservarlo” lui sceglierà uno ed uno solo di questi stati e si farà trovare lì (postulato della proiezione). In realtà non c’è bisogno di una intelligenza che osservi (come ogni tanto qualcuno dice nella speranza di appiccicare idee metafisiche alla meccanica quantistica), molto più banalmente basta che l’elettrone inizi ad interagire con l’ambiente (ovvero con tutta quella parte di universo che non fa parte del sistema composto dal solo elettrone); ogni volta che l’elettrone interagisce in un qualche modo col resto dell’universo viene “misurato” e quindi costretto a scegliere uno solo fra la moltitudine di stati possibili.

Un’altra proprietà importante della meccanica quantistica è che, una volta che ho misurato il mio elettrone, se lo rimisuro immediatamente dopo, otterrò esattamente lo stesso risultato. Questo vuol dire che lo stato misurato non è banalmente uno preso a caso fra tutti quelli possibili ma che, una volta fatta la scelta, questa scelta è in qualche modo definitiva.

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