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Fisica quantistica: al di là della logica di causa ed effetto

Il pendolo di Newton (immagine: ccPixs.com)
Il pendolo di Newton (immagine: ccPixs.com)

Servizio comunicazione istituzionale

19 Settembre 2019

Nella teoria classica newtoniana, la causalità, la connessione tra causa ed effetto, è considerata al centro della fisica: Il pensiero causale, insieme all'idea che il tempo assoluto e lo spazio sono il palcoscenico predeterminato per tutti gli eventi fisici, hanno dominato la fisica classica fino al ventesimo secolo. 

L'avvento della relatività generale e soprattutto della meccanica quantistica ha progressivamente messo in discussione vari presupposti della fisica classica, al punto che oggi viene messa in discussione anche la stessa relazione e nozione di causalità: e se i concetti di causa-effetto e di pensiero causale fossero abbandonati a favore di un diverso modo di intendere la fisica? 

Un'altra questione, più recente, è se l'informazione e la logica debbano essere considerate più o meno fondamentali delle leggi fisiche: è la logica a essere una scienza naturale (come diceva Ferdinand Gonseth) e dunque a trovare fondamento nella realtà, o è piuttosto la realtà a essere fatta di informazione (“It from Bit”, secondo l’espressione di John Wheeler)? 

Nel suo nuovo progetto "From Algorithms and Information to Physics -- and Back", finanziato dal Fondo Nazionale Svizzero (FNS), il professor Stefan Wolf non si sofferma a risolvere l'annosa questione se un particolare gioco linguistico o stile di pensiero sia superiore all'altro. Invece di sostenere che un punto di vista sia quello "giusto", il professor Wolf e il suo team attingono dalla ricchezza e dalla diversità dei punti di vista per guardare i fenomeni con una prospettiva anarchica. 

Professore di informatica all’USI dal 2011, specializzato in crittografia e informatica quantistica, Stefan Wolf ha ottenuto un finanziamento quadriennale da parte del FNS per questo progetto di ricerca interdisciplinare, dove fisica, calcolo, informazione e filosofia interagiscono tra loro. In particolare, i modi consueti di pensare e spiegare le correlazioni lasciano il posto a una prospettiva più permeabile e meno rigida. Come spiega, "una delle linee della nostra ricerca è quella di indagare quali sono le conseguenze dell'abbandono della causalità fisica fondamentale, pur rimanendo fedeli alla coerenza logica". 

Quali potrebbero essere i vantaggi di un tale approccio? La diversa prospettiva aiuta ad affrontare fenomeni che sarebbero difficili da spiegare usando il solito di causa ed effetto. Lasciare il campo del pensiero causale, proprio della fisica classica, permette di aprire diverse linee di ricerca. In termini più concreti, questo approccio ha diverse applicazioni, ad esempio nelle aree della termodinamica, del calcolo, della teoria dell'informazione e della comunicazione. 

L'abbandono del pensiero causale tradizionale è stato il punto di partenza della tesi di dottorato di Ämin Baumeler, ex membro del gruppo del Professor Wolf, un lavoro che ha vinto il premio per la migliore tesi di dottorato in informatica, stabilito congiuntamente dalle tre associazioni nazionali di informatica di Germania, Austria e Svizzera (leggi l’articolo qui: www.usi.ch/it/feeds/8470).