6. Le ipotesi di Variabili Nascoste


La netta contrapposizione filosofica di molti fisici del Novecento alle correnti soggettivistiche che trovavano appoggio scientifico nell'interpretazione della Meccanica Quantistica data dalla Scuola di Copenhagen richiedeva un impegno teorico e sperimentale nel tentativo di superare la Meccanica Quantistica stessa, giudicata una teoria incompleta, con la costruzione di una teoria completa più generale di cui la Meccanica Quantistica, la cui validità scientifica era inoppugnabile, fosse un'approssimazione statistica.

Si trattava per Einstein e per altri di pensare ad un'operazione teorica analoga a quella con cui Boltzmann e Maxwell avevano spiegato le leggi della Termodinamica: le grandezze macroscopiche della Termodinamica, come ad esempio la pressione e la temperatura assoluta, non sono che la manifestazione di valori medi delle proprietà dinamiche delle molecole. Tali proprietà (posizione, velocità, quantità di moto, energia cinetica...) in linea di principio sono perfettamente concepibili e descrivibili in termini newtoniani e quindi realistici e causali. La rinuncia alla descrizione meccanica di un sistema, ad esempio di un gas, tramite l'analisi del moto delle singole molecole che lo compongono, è una necessità di fatto, dovuta al grande numero di molecole presenti anche in una piccola frazione di mole.

I parametri meccanici relativi allo stato delle particelle non appaiono direttamente al livello di trattazione usato dalla Termodinamica e possono quindi essere considerati come variabili nascoste rispetto a questo livello.

Un'altra interessante analogia per i rapporti che dovrebbero sussistere tra Meccanica Quantistica e una sua generalizzazione che recuperasse la causalità, indicata da D. Bohm nel 1952 (vedere anche L'alternativa di Bohm alla meccanica quantistica di David Z. Albert in "Le Scienze", n.311, luglio 1994), nasce dall'analisi del moto browniano, che è il moto tipico di spore o particelle di fumo nell'aria o di goccioline in sospensioni colloidali, che si muovono seguendo traiettorie irregolari, descrivibili solo statisticamente.

Tale moto infatti, com'era stato spiegato dallo stesso Einstein, è causato dagli urti contro le molecole del mezzo in cui tali particelle sono sospese per cui il moto di una particella browniana non può essere determinato solo da parametri relativi alla particella stessa. Per determinarlo precisamente bisognerebbe conoscere i parametri specifici di ogni molecola con cui le particelle interagiscono nel corso del tempo.

In pratica, del moto di una particella browniana è possibile dare solo una descrizione probabilistica che però gode di proprietà notevoli. Una particella in un intervallo di tempo Δt subisce fluttuazioni di grandezza Δx attorno alla sua posizione media e di grandezza Δp attorno al suo momento medio tali che

fig. 6.1

dove C è una costante che dipende da vari parametri del mezzo come temperatura, viscosità, ecc.

Si ha cioè un'espressione analoga a quella del Principio di Indeterminazione di Heisenberg. La grossa differenza è che la costante di Planck h è universale, irriducibile, mentre C dipende, in ultima analisi, dal turbinare casuale delle molecole, cioè dai valori medi dei loro parametri. Conseguentemente l'indeterminazione sui parametri delle particelle browniane può essere ridotta arbitrariamente agendo sui parametri molecolari (ad esempio diminuendo la temperatura del mezzo).

Comunque, partendo da tali analogie, Bohm sviluppò vari modelli di variabili nascoste e il suo lavoro è stato proseguito negli ultimi cinquant'anni da numerosi ricercatori teorici e sperimentali.