Fisica Quantistica e Mente

La lettera: meccanica quantistica, mente e anima

John C. Eccles premio nobel nel 1963 per le sue ricerche di neurofisiologia sosteneva che l’io non e il prodotto dell’attivita cerebrale, ma, al contrario, e il vero motore della complessa catena di reazioni chimiche ed elettriche che formano il supporto materiale della coscienza. Inoltre secondo la nota formula di Einstein E=m*c^2 si deduce che materia ed energia sono in realta due aspetti della stessa oggettivita. I Fondamenti della meccanica quantistica affermano che:

• Non esiste una realta obiettiva della materia, ma solo una realta di volta in volta creata dalle “osservazioni” dell’uomo.
• Le dinamiche fondamentali del micromondo sono caratterizzate dall’acausalita.
• E’ possibile che, in determinate condizioni, la materia possa “comunicare a distanza” o possa “scaturire” dal nulla.
• Lo stato oggettivo della materia e caratterizzato da una sovrapposizione di piu stati.

La conclusione piu sconvolgente che si puo trarre da quanto sino ad ora affermato e senza dubbio quella che asserisce che la realta e tale solo se e presente l’uomo con le sue “osservazioni”, con i suoi esperimenti. A differenza delle precedenti rivoluzioni scientifiche, le quali avevano confinato l’umanita ai margini dell’universo, la Teoria Quantistica riporta l’uomo (“l’osservatore”) al centro della scena. Alcuni eminenti scienziati si sono spinti a ipotizzare che la Teoria dei Quanti abbia perfino risolto l’enigma del rapporto tra Mente e Materia, asserendo che l’introduzione nei processi di misura quantistica dell’osservazione umana e un passo fondamentale per il costruirsi della realta. Quindi mi chiedo se, visti i progressi delle neuroscienze e della fisica quantistica, non sia possibile affermare oggi che mente e cervello non siano altro che due aspetti della medesima realta, o addirittura se il cervello non sia l’epifenomeno della mente e non il contrario, e se sia possibile che la scienza profili in qualche modo l’esistenza, per gli organismi superiori, di “un’anima”.

Fiorindo Pelliccioli

La risposta di Ignazio Licata, fisico teorico

Ci sono diverse posizioni in questo campo. Ci sono quelli che ritengono che nel funzionamento della mente entrino in gioco, a vari livelli, effetti quantistici. La cosa e piu che accettabile se pensiamo al range d’azione di certi effetti, come l’on/off delle sinapsi, la sensibilita della retina ad un bombardamento di pochissimi fotoni, e cosi via. Forse la piu antica di queste teorie e dovuta a Von Foerster, che collego il decadimento della memoria a breve termine con certe caratteristiche quanto-meccaniche delle macro-molecole. Si tratta di posizioni in cui l’effetto quantistico e un elemento legato alla fisico-chimica dei processi cerebrali, e non ha un ruolo evidente nel fissarne le caratteristiche generali.

Le teorie piu ambiziose: Penrose, i microtubuli e il collasso della funzione d’onda

Piu ambiziose sono le teorie che si rifanno a processi come la coerenza quantistica o il collasso della funzione d’onda per spiegare i fenomeni mentali. Tra i sostenitori di queste teorie il piu famoso oggi e sicuramente R. Penrose, con la sua teoria dei microtubuli caldeggiata da S. Hameroff. Cosi com’e, e una teoria altamente speculativa, ed e ancora poco chiaro quanto un dominio di coerenza quantistico possa formarsi e conservarsi nel rumore termico del cervello. In qualche modo, anche il “flusso di coscienza” e stato a volte accostato alla sovrapposizione quantistica, ma non c’e alcuna evidenza sperimentale in questo senso. Ad esempio, non sono stati osservati fenomeni di sovrapposizione. Quanto al “collasso della funzione d’onda”, ammesso che una funzione d’onda “globale” possa formarsi alle temperature del cervello, anche qui non e chiaro in che senso possa fissare uno stato di coscienza rispetto ad un altro. Queste teorie tendono insomma a fare della mente una sorta di emergenza quantistica.

La mente come entita non-fisica: Walker, Wigner e Wheeler

Esistono anche posizioni opposte. Penso ad esempio ad alcuni lavori molto originali di Evan Harris Walker negli anni ’70, un tipo che ho perso un po’ di vista. Lui sosteneva che e la mente, intesa come entita non-fisica, a guidare i processi cerebrali tramite effetti quantistici. Si tratta di una teoria in qualche modo estrema, pero riconducibile ad alcune idee di Wigner, per un certo periodo riprese ed amplificate da J. A. Wheeler, secondo cui la mente dell’osservatore e responsabile di uno dei postulati chiave dell’interpretazione di Copenhagen, il collasso della funzione d’onda. E la mente dell’osservatore che nell’infinito spettro dello spazio delle possibilita sovrapposte, lo spazio di Hilbert, sceglie la realta che viene osservata. E affascinante, ma per citare Pulp Fiction, rispetto alla fisica non mi sembra lo stesso terreno di gioco, anzi: non e neppure lo stesso gioco! Qui non e tanto l’idea della mente come entita non-fisica a porre dei problemi, quanto la forzatura che si fa del formalismo quantistico, dove per osservatore si intende un qualsiasi apparato di misura in grado di fissare uno stato microfisico in un processo irreversibile macroscopico che chiamiamo “misura dello stato”. Non e necessario o evidente in nessun modo che l’osservatore debba essere cosciente! Come disse una volta R. Serber, applichiamo la fisica quantistica anche nello studio dei primi istanti dell’universo, ed a quel tempo non c’erano osservatori coscienti (certo, so bene che il vescovo Berkeley non sarebbe d’accordo, ma il suo originalissimo pensiero non e di stretta pertinenza della fisica!).

Realta oggettiva, acausalita e indeterminazione di Heisenberg

Inoltre bisogna stare attenti ad usare termini come “realta oggettiva della materia”. La fisica ci dice che possiamo descrivere il mondo tramite leggi, e la fisica quantistica non fa eccezione. Il fatto che su scala quantistica dobbiamo abbandonare il determinismo classico newtoniano non mette in alcun modo in discussione una “realta esterna”. Ci dice soltanto che dobbiamo usare strumenti diversi per descriverla. Anche la faccenda dell’a-causalita andrebbe valutata con attenzione. L’indeterminazione di Heisenberg e strettamente connessa alle fluttuazioni del vuoto in teoria quantistica dei campi, ma non e necessariamente connessa con la casualita, ma piuttosto con una causalita “invisibile”, non accessibile. L’aspetto piu interessante in un processo di decadimento radioattivo, ad esempio, non e la sua “casualita”, ma il fatto che possiamo scrivere una funzione d’onda che ci fornisce, per il sistema in esame, la distribuzione di probabilita degli eventi.

La teoria dei campi come spazio dei pensieri: Umezawa, Ricciardi, Pessa e Vitiello

Il gruppo sicuramente piu interessante delle teorie che connettono mente e meccanica quantistica risale ad un lavoro di Umezawa e Ricciardi del ’67, e propone il formalismo della teoria dei campi come strumento descrittivo delle strutture cognitive, con la creazione di pattern che si richiamano e si rinnovano. Lo spazio delle possibilita quantistiche, insomma, viene trattato come uno spazio dei pensieri! Si tratta di un approccio che potremmo definire rappresentazionale, e che non ha particolari vocazioni bio-morfe, anche se recentemente sono state studiate le possibili relazioni tra una descrizione di questo tipo e quelle basate sulle reti neurali. Due nomi importanti in questa direzione sono Eliano Pessa e Giuseppe Vitiello.

Postilla epistemologica: il linguaggio della scienza e quello dell’anima

In realta la domanda sull’anima e la MQ impone anche una serie di riflessioni metodologiche a proposito dell’uso del linguaggio, e che costituiscono in gran parte il problema delle relazioni tra ricerca scientifica ed aspettative socio-culturali. A differenza del linguaggio comune, che e ricco di una pluralita di significati, il linguaggio scientifico tende a definire i termini in relazione ad un preciso quadro osservativo-sperimentale e ad un contesto teorico. E un linguaggio che potremmo definire “vincolato”. Il problema nasce nel momento in cui una debole analogia, poco piu che una suggestione linguistica, viene usata per costruire improbabili ponti concettuali. Ad esempio, e evidente che la parola “cuore” assume due significati differenti nel discorso tra due innamorati o tra due cardiochirurghi! Nessuno dei due e “piu vero” dell’altro, lo sono entrambi, ma si rifanno a contesti diversi. Personalmente, ritengo difficilmente concepibile parlare di “mente” senza (almeno) un “cervello”, ed entrambi, ce lo dice la stessa teologia, sono cose profondamente differenti dal concetto di “anima”. Usare la MQ o qualsiasi altra teoria scientifica per discutere dell’anima e insufficiente. A parte una vaga accezione di “esistenza”, infatti, una teoria scientifica nulla ha da dire sui temi che riguardano tradizionalmente l’anima, e che sono identificati da una serie di parole come “salvezza”, “grazia”, “bene”, “male”, etc. Naturalmente, ognuno e libero di usare il linguaggio come vuole, ma in definitiva bisogna chiedersi a cosa serve. Personalmente trovo spiacevole che una teoria bellissima e precisa come la MQ venga utilizzata per “far passare” un po’ di tutto, come a dire “oltre il mondo newtoniano, tutto e possibile”, una sorta di giustificazione del mondo di Alice e delle relative “meraviglie”. Credo comunque che anche un uomo di fede possa sentire cosi “impoverito” il senso delle sue parole.

Credo che ci sia una colpa anche dei divulgatori in questo gioco al fraintendimento, e persino di alcuni scienziati, per altri versi rispettabilissimi. Forse bisognerebbe aggiungere nella quarta di certi libri un’avvertenza, del tipo: “Le opinioni filosofiche del Sig. Penrose, Eccles, etc… non sono giustificate dal loro lavoro scientifico”.

Ignazio Licata

Domande frequenti

Gli effetti quantistici hanno un ruolo nel funzionamento della mente?

Secondo Ignazio Licata, alcuni effetti quantistici sono certamente presenti nella fisico-chimica dei processi cerebrali, ad esempio nell’on/off delle sinapsi o nella sensibilita della retina a pochissimi fotoni. Questo pero non significa che tali effetti fissino le caratteristiche generali della mente: restano elementi legati alla biofisica dei processi, senza un ruolo esplicativo evidente sui fenomeni mentali nel loro complesso.

La teoria dei microtubuli di Penrose e Hameroff e scientificamente dimostrata?

No. Licata la definisce una teoria altamente speculativa. Non e chiaro come un dominio di coerenza quantistica possa formarsi e conservarsi nel rumore termico del cervello, e non esiste evidenza sperimentale che colleghi la sovrapposizione quantistica al flusso di coscienza. Fenomeni di sovrapposizione, in questo ambito, non sono stati osservati.

L’osservatore della fisica quantistica deve essere una mente cosciente?

No. Nel formalismo quantistico per “osservatore” si intende un qualsiasi apparato di misura capace di fissare uno stato microfisico in un processo irreversibile macroscopico. Non e necessario che sia cosciente: applichiamo la fisica quantistica anche allo studio dei primi istanti dell’universo, quando non c’erano osservatori coscienti.

La meccanica quantistica puo dire qualcosa sull’esistenza dell’anima?

Secondo Licata, usare la MQ per discutere dell’anima e insufficiente. Una teoria scientifica, a parte una vaga accezione di “esistenza”, nulla ha da dire su temi come salvezza, grazia, bene e male, tradizionalmente associati all’anima. Il rischio e usare una debole analogia linguistica per costruire ponti concettuali improbabili.