Ebbene sì, anche l’elettrone, la particella più piccola costituente l’atomo, possiede un lato oscuro. Un lato che si rivela soltanto in determinate e particolari circostanze. Un lato di cui nessuno era a conoscenza e che è stato rivelato dallo scienziato francese Louis De Broglie. Insomma, anche questa piccolissima particella è dotata di un lato che può essere paradossalmente rapportato alla psiche umana, a volte intrinsecamente soggetta ad un flusso di pensieri che non lo rappresentano affatto ma che sembrano farsi strada nella sua mente. Perché anche gli uomini hanno un lato oscuro, un lato che non mostrano mai a nessuno. Anche gli uomini hanno i loro segreti, inconfessabili e non. A volte, la realtà non è come ci appare. E riferendosi all’elettrone, credo proprio che vi sia ancora molto da scoprire a proposito della sua vera natura.
‘The Dark Side Of The Electron’
1.1. Introduzione
Anche stavolta, mi appresto a compiere una missione. Una missione per tentare di dimostrare a chiunque affermi che non esiste legame alcuno tra scienza, musica e letteratura non può che sbagliarsi. E di grosso. Insomma, dobbiamo guardare al di là di quelle astruse formule scritte sui libri universitari.
Non siamo, in fondo, dei sognatori incalliti? Non siamo forse delle persone che sperano sempre che il mondo possa prospettarsi esattamente come quello descritto in quei romanzi in cui ogni cosa sembra essere al proprio posto, nonché incredibilmente perfetta?
Insomma, dobbiamo osare.
Osare e mettere in correlazione la passione sconfinata per il mondo musicale (e gli spunti letterari a questo correlati) e per la scienza, due mondi in apparenza così lontani, eppure in qualche modo meravigliosamente affini. Ecco, è questo ciò che oggi mi propongo di dimostrare attraverso una teoria complicatissima che cercherò, però, di rendere comprensibile prima di tutto a me stessa che a voi altri.
La teoria della meccanica quantistica associata all’elettrone.
1.2. Il profondo ‘mistero quantistico’ e… umano
Wow, che paroloni… Esatto. La prima volta che la professoressa ha provato a spiegarci in modo più dettagliato questo argomento, credo che chiunque si sia trovato nella condizione di non capirlo profondamente. E ciò risulta perfettamente legittimo: nemmeno gli insegnanti – per quanto esperti in materia – riescono a comprendere del tutto l’affascinante teoria che si cela dietro la famosissima ‘Equazione di Schroedinger’ o, ancora, dietro il modello atomico di Heisenberg.
Ebbene, è questo il mistero della meccanica quantistica. Un mistero che può essere rapportato all’essere umano, costantemente alla ricerca di quel qualcosa che, molte volte, sembra essere irraggiungibile: la felicità. Ma la felicità nasce da piccoli gesti e, dunque, perché progettare la propria vita nei minimi dettagli, quando la si può semplicemente vivere? Vivere e basta?
Ecco, a quanto pare mi sto perdendo di nuovo nei meandri di quel cuore traboccante di sogni, speranze e desideri futuri. Tranquilli, però: non perderò di vista l’obiettivo. In fondo, il fatto che noi esseri umani fatichiamo, nel quotidiano, ad accontentarci di quello che abbiamo è un mistero. Desideriamo ardentemente un qualcosa che possa cambiare in meglio la nostra vita ma, molto spesso, abbiamo già tutto a portata di mano.
Basta guardasi intorno ma, soprattutto, basta considerarlo da una prospettiva differente. Una prospettiva che, paradossalmente, concerne la ricerca di se stessi e la costante coerenza nel raggiungere i propri obiettivi.
Ed è proprio da tale ricerca che tutto prende forma. Per gli scienziati, cercare di dimostrare un qualcosa è parallelamente cercare di dimostrare qualcosa a se stessi, non agli altri. Cercare di comprendere i propri limiti e, se possibile, superarli di slancio e con grande forza di volontà. Una volta riusciti nell’intento, però, questi non riescono ad accontentarsi perché la loro sete di conoscenza è più forte di tutto il resto. Ma è proprio questo ciò che noi siamo, e il mistero che spesso deriva dalla nostra identità e dai nostri reali bisogni non è che un pezzo di un puzzle che forse non potrà mai essere completato ma che, paradossalmente, potrebbe rappresentare il coronamento di una perfetta felicità.
E gli scienziati del passato sono riusciti nell’impossibile. Non è stato poi così semplice, infatti, analizzare le particelle subatomiche e comprenderne appieno il comportamento. La ricerca sembra, però, non essere stata vana.
Primo fra tutti, il fisico francese Louis De Broglie (vincitore del Premio Nobel per la Fisica nel 1929) è stato il fautore di una scoperta a dir poco rivoluzionaria, una scoperta che avrebbe aperto nuove frontiere di ricerca nel campo della scienza. Lo scienziato ipotizzò, infatti, prendendo spunto dalla natura della luce, che anche l’elettrone godesse di una duplice proprietà e che, in particolari condizioni sperimentali, questa particella potesse agire come onda e come corpuscolo.
1.3. Il lato oscuro dell’essere umano
There is no dark side of the moon really. Matter of fact, it’s all dark…
Speak To Me ~ The Dark Side Of The Moon
Prima di addentrarci più a fondo nella questione, qualcuno di voi avrà giustamente notato (nel titolo di questo articolo) un implicito collegamento con il celeberrimo concept album dei Pink Floyd, “The Dark Side Of The Moon”. Ebbene, da fanatica del rock progressivo, non potevo non correlare il comportamento dell’elettrone alle tematiche affrontate in questo meraviglioso album.
L’uomo viene infatti paragonato alla Luna che, per effetto della rotazione terrestre (più tecnicamente definita ‘rotazione sincrona’), mostra sempre ‘la stessa faccia’. Anche la Luna possiede, però, un lato oscuro che può essere rapportato al duplice (e spesso alquanto contraddittorio) comportamento umano. Chiunque possiede un lato oscuro, un lato che emerge soltanto in determinate situazioni e che suscita in noi un certo timore ma, allo stesso tempo, un certo fascino… Il fascino del proibito e di tutto ciò che risulta contrario alle normali convenzioni.
Molto spesso, l’istinto e l’imperfezione di noi essere umani prende il sopravvento e, dunque, ci si accorge dei propri errori soltanto dopo averli commessi. Syd Barrett, membro fondatore dei Pink Floyd, non si accorse nell’immediato di aver imboccato la strada della sua rovina psico-fisica mediante l’abuso di alcol e droghe. E i risultati che ne derivarono furono devastanti. In effetti, il cantante terminò ben presto la sua carriera musicale, scomparendo definitivamente dalle scene dopo la creazione di due pretenziosi album solisti.
Quanto alla Luna… Anche questa, alle volte, sembra scomparire alla nostra vista. Come? Attraverso le cosiddette ‘fasi lunari’ e, in particolare, nella fase denominata ‘Luna Nuova’ (o ‘Novilunio’). In sostanza, le fasi lunari descrivono la diversità d’aspetto assunta dalla Luna durante il suo moto di rivoluzione. Nella fase suddetta, la Luna e il Sole risultano perfettamente allineati sullo stesso piano. Dalla Terra, si può osservare la ‘faccia’ della Luna completamente (o quasi) in ombra, a causa dell’incombente presenza del Sole che la nasconde. Si verifica, dunque, un’eclissi di Sole.
I Pink Floyd, però, non sono poi così ottimisti. In effetti, la citazione introduttiva al paragrafo 1.3., testualmente recita:
Non esiste realmente il lato oscuro della Luna… Di fatto, ogni cosa è intorno a noi oscura.
Come biasimarli? Siamo fin troppo concentrati sulle apparenze e sulle azioni compiute dagli altri esseri umani, da noi spesso interpretate in maniera subdola e profondamente sbagliata. Come liberarsi, dunque, da tutto questo?
Chissà, magari imparando a leggere dapprima dentro noi stessi, piuttosto che ‘sprecare le nostre forze’ a decrittare i comportamenti altrui… ‘Leggere’ le proprie emozioni è senza dubbio più appagante, nonché costruttivo.
Per completezza, si riportano anche le altre corrispondenti fasi lunari:
- Luna crescente
- Primo quarto
- Gibbosa crescente
- Luna piena
- Gibbosa calante
- Ultimo quarto
- Luna calante
1.4. La ‘volubilità’ dell’elettrone
There’s someone in my head but it’s not me…
Brain Damage ~ The Dark Side Of The Moon
Insomma, l’individuo si comporta esattamente come la Luna. Si ‘nasconde’ nelle situazioni scomode (spesso senza nemmeno affrontarle di petto) o peggio, mostra un lato di sé cui nemmeno lui è pienamente consapevole. Altrettanto spesso, convinto di essere nel giusto, diventa un incallito ‘spara sentenze’ o un pessimo ‘magistrato’ pronto a giudicare ogni nostra azione, anche la più spontanea e naturale. Ma purtroppo, ciò capita a tutti, almeno una volta nella vita. Ma sarebbe quantomeno appropriato che i nostri ‘beneamati detrattori’ si sforzassero di esercitare abilmente e giustamente la propria capacità di giudizio, sebbene, me ne rendo conto (anche se personalmente non li giustifico del tutto) non sia sempre molto facile resistere ai pettegolezzi… D’altronde, lo dicono anche gli stessi Pink Floyd: non si può (ri)conoscere pienamente se stessi in qualsiasi circostanza… Come recita la suddetta citazione, “nella nostra testa c’è qualcuno, ma quel qualcuno ‘non siamo’ noi…”
Tornando alla questione dell’elettrone (particella avente carica negativa), comunque, la teoria della meccanica quantistica riguarda proprio il comportamento di tale particella, senza dubbio la più interessante da analizzare dal punto di vista microscopico. Non a caso, essa è stata oggetto di numerosi esperimenti ed altri complessi studi sperimentali. Il grande studioso Richard Feynman, definì l’elettrone in tal modo:
Ora noi sappiamo come si comportano gli elettroni e i fotoni. Ma come posso chiamarli? Se dico che essi si comportano come onde, do un’impressione sbagliata; lo stesso vale se dico che si comportano come corpuscoli. Essi si comportano in un modo inimitabile che tecnicamente potrebbe essere chiamato meccanica quantistica. Essi si comportano in un modo che non somiglia a nulla che abbiate già visto.
In base a questa ‘enigmatica’ spiegazione, cosa si potrebbe dunque osservare ‘ad di là del muro?’ Si direbbe proprio che persino l’elettrone non sappia da che parte stare… Si può conoscere realmente una persona? È possibile conoscere davvero il proprio ‘Jekyll’ e il proprio ‘Hyde’?
Impresa ardua, come già abbondantemente declamato.
Si può conoscere davvero il duplice comportamento di tale particella?
Impresa ancora più ardua, se non impossibile.
Insomma, direbbero i Pink Floyd:
And who knows which is which and who is who?
Us And Them ~ The Dark Side Of The Moon
Ovvero:
E chi può sapere ‘cosa è la cosa’ e ‘chi è chi’?
Insomma, i nostri ‘vecchi cari’ dubbi amletici sono tornati a farci visita… Come combatterli? ‘Ai posteri l’ardua sentenza’.
Quanto all’altra questione, i nostri talentuosi musicisti non hanno ancora fatto i conti con la scienza e le sue incredibili risorse (sebbene parte del mistero, come già detto nell’introduzione, permanga…).
In particolare, non hanno fatto i conti con con due carissimi – quanto ai più sconosciuti – scienziati del secolo scorso: G.P. Thomson (figlio di J. J Thomson, lo scopritore dell’elettrone) e C. Davisson.
1.5. La prova sperimentale
Waiting for someone or something to show you the way…
Time ~ The Dark Side Of The Moon
In nostro soccorso giungono, infatti, delle inconfutabili prove sperimentali che dimostrano questa ambivalenza dell’elettrone, nonché il profondo diverbio tra meccanica classica e meccanica quantistica.
I due aspetti comportamentali della particella, comunque, non sono affatto opposti, bensì complementari. Sperimentalmente, il comportamento ondulatorio si evidenzia con masse piccole; al contrario, se la massa aumenta, la particella può essere trattata mediante la meccanica classica, ovvero come corpuscolo (quindi una particella di specifiche dimensioni fisiche).
Ma che cos’è un’onda? Tralasciando la definizione tecnica, l’onda è una perturbazione che si origina da una data sorgente, propagandosi poi in un determinato spazio, in un determinato tempo e al cui movimento è associata una data quantità di energia. Nel particolare, la prova sperimentale che descrive in completo il fenomeno dualismo-particella è la diffrazione degli elettroni, scoperta indipendentemente dai due studiosi. In breve, l’esperimento consisteva nell’emissione di un fascio di elettroni sparati su uno specifico bersaglio (in tal caso contro il Nichel cristallino).
In generale, la diffrazione è un fenomeno associato alla natura delle onde e alla loro propagazione, ostacolata quando queste si scontrano con un dato oggetto, come ad esempio una fenditura. Nel caso dell’elettrone, i due scienziati ne scoprirono casualmente la natura ondulatoria tramite un esperimento di scattering (processo di diffusione di fasci particellari o radioattivi) effettuato su polveri di Nichel. Entrando casualmente in contatto con l’Ossigeno (O2), questo si ossidò:
2Ni(s) + O2(g) —>> 2NiO(s)
(Tra parentesi si indicano gli stati di aggregazione delle sostanze, mentre il coefficiente 2 anteposto al Nichel e all’ossido di Nichel (II) serve per bilanciare correttamente l’equazione di reazione affinché si abbia pari numero di atomi a sx e a dx della freccia.)
Il Nichel assunse, dunque, uno stato cristallino (dalla struttura profondamente ordinata) che consentì lo studio del fenomeno della diffrazione a raggi X e, perciò, anche degli stessi elettroni. Si osservò infatti che la propagazione di tali particelle che si scontravano contro il nichel cristallino non dimostrava perfetta uniformità.
Spostando il rilevatore (di cui era costituito il dispositivo) atto al conteggio degli elettroni si osservava, infatti, un aumento in determinate zone e altrettanta carenza in altre. Ciò dimostrò quindi, l’effettiva doppia natura dell’elettrone, in quanto tali particelle venivano diffratte proprio come la luce, propagandosi in maniera non uniforme contro il nichel cristallino. L’ipotesi teorica di De Broglie fu dunque confermata da questo esperimento.
Ciò portò a delle conseguenze importantissime riguardanti lo sviluppo di nuovi concetti legati alla meccanica quantistica, in aggiunta alla creazione di un nuovo modello atomico.
1.6. Conclusioni – The Dark Side Of… Everything
The time is gone, the song is over, thought I’d something more to say…
Time ~ The Dark Side Of The Moon
Ebbene sì, esattamente come suggerisce la citazione dei Pink Floyd: ‘Il tempo è andato via, la musica è finita, sebbene io abbia ancora qualcosa da dire…’. Ma come si suol dire, ‘a buon intenditor poche parole’… Ciò che si può senza alcun dubbio cogliere in questo articolo, oltre all’esposizione di alcuni concetti interessanti (quanto molto semplificati) inerenti la meccanica quantistica, riguarda senz’altro il duplice aspetto della natura umana.
Insomma, spesso ci si comporta come conviene a seconda delle situazioni, cercando di trarre da esse beneficio a discapito, per esempio, della buona fede dell’altra persona, troppo spesso ingiustamente manipolata – nonché mal interpretata nei suoi gesti o nelle sue parole – a proprio esclusivo piacimento.
Ma questi aspetti di una stessa persona, pur sembrando indipendenti l’uno dall’altro, sono in realtà incredibilmente complementari. Proprio come ‘decantato’ poco prima per l’elettrone… E, a volte, la cosa può far persino paura. Perché conoscere se stessi non è semplice, così come non lo è conoscere gli altri e i loro giudizi e pensieri, alle volte tremendamente negativi e intrisi di pettegolezzi e pregiudizi inesistenti che snaturano qualsiasi rapporto benevolo fondato su principi etici e morali. Ma come altrettanto spesso si dice, ognuno è padrone della propria coscienza e del proprio essere uomo. Ed io sono pienamente padrona della mia, così come lo sono della mia esistenza.
Ognuno poi – com’è giusto che sia – interpreti liberamente a suo modo (ma con giudizio, mi raccomando!) la genuinità e la spontaneità dei sentimenti… Perché per l’elettrone, ve lo assicuro, c’è ancora molta strada da fare (nonché ancora molto, molto da dire…).
