L’informazione più profonda dell’essere

Verso un modello integrato della realtà fisica e biologica

Daniele Gullà – Consulente Tecnico Ambientale (gulladaniele@libero.it)
Antonio Manzalini, Ph.D (manzalini@gmail.com)

Abstract

Stiamo assistendo all’affermarsi di una nuova metodologia di indagine scientifica, interdisciplinare, con campi di applicazione che vanno dalla biologia alla fisica quantistica, dalla psicologia all’antropologia ed in altre discipline. Il concetto di informazione viene messo al centro dell’attenzione in quanto assume il significato di grandezza che conferisce ordine, forma ed organizzazione alla materia ed all’energia.

Questo innovativo approccio, detto anche duale, è volto a superare il monismo materialista ed il dualismo cartesiano proponendo una nuova visione integrata della realtà, minerale e vivente.

La Teoria Quantistica dei Campi è l’espressione più matura di questa nuova visione scientifica della Natura: i campi quantistici di Gauge sono il libro aperto dove la vita scrive le proprie informazioni; i bosoni di Nambu Goldstone sono l’inchiostro con il quale scrivere.

Introduzione

La Teoria Quantistica dei Campi (TQC) è tra le più alte costruzioni teorico-sperimentali realizzate dall’uomo per comprendere le profondità della Natura. Infatti, il Modello Standard della fisica quantistica, che poggia interamente sulla TQC, è oggi la descrizione più accurata ed elegante che abbiamo del mondo sub-atomico. 

Per di più, non ci sono ragioni che impediscono di estendere i principi della TQC anche ai mondi mesoscopico e macroscopico, dove si hanno evidenze sperimentali molto concrete [1]. 

Oggi, la tecnologia microelettronica sfrutta già oggi questi fenomeni. Si pensi ai componenti elettronici nei PC e negli Smartphone. Inoltre, ci sono già dei veri e propri computer quantistici commercialmente disponibili [2], [3] e dei sistemi di trasmissione di dati con crittografia quantistica [4].

Dunque i bizzarri fenomeni del mondo sub-atomico sono già presenti e sono utilizzati nella vita di tutti i giorni. 

Anche la biologia quantistica è una disciplina scientifica in forte sviluppo: come si legge in [5] “…stiamo infatti cominciando a capire che nel profondo delle cellule viventi, succedono fenomeni quantistici…”.

La TQC è stata preceduta, storicamente, dalla Meccanica Quantistica (MQ), una teoria che fu formalizzata nella seconda metà degli anni venti da  studiosi, quali Paul Dirac, John Von Neumann ed Hermann Weyl. La MQ fu influenzata dal paradigma riduzionista imperante in quegli anni, quindi il suo potenziale innovativo risultò inizialmente assai ridimensionato.  Fu dunque, a quei tempi, una rivoluzione inespressa. Tuttavia, a partire dal secondo dopo-guerra si iniziò gradualmente a superare la visione atomistica e riduzionista della materia, per recuperare una visione più sistemica della Natura.

Si affermò così TQC [6]: una lettura della Natura ispirata alla fisica della materia condensata giacché i quanti perdono il loro carattere puntiforme ed indipendente. I quanti diventano “condensazioni” ovvero increspature di campi, i cosiddetti campi di Gauge (ad es. i fotoni sono increspature del campo elettromagnetico).

La Teoria Quantistica dei Campi

Anche il vuoto quantistico (che costituisce il 99,9…% della materia), grazie alla TQC, assume un nuovo significato: non è più l’assenza completa di materia, ma è il livello minimo di energia dei campi di Gauge, che tutto permeano. Pertanto, il vuoto e’ una sorta di matrice universale, un caos vibrante, da quale emergono e spariscono particelle virtuali, che accoppia tutto con tutto.

Dunque nessun corpo è dunque statico ed isolabile, ma è accoppiato con l’ambiente esterno, anche attraverso le vibrazioni del vuoto quantistico. Questo accoppiamento avviene a tutti i livelli, a partire da quelli sub-atomici più profondi fino ai livelli macroscopici.

In particolare, l’ordine e la coerenza della materia e dell’energia è conseguenza della mediazione di quanti, detti bosoni di Nambu Goldstone (NG). Semplificando, potremmo dire i bosoni di NG costituiscono l’informazione che conferisce ordine e forma a materia ed energia. Non vanno confusi con i bosoni di Gauge, che sono i mediatori delle forze fondamentali.

Sebbene siano immateriali, in quanto informazione pura, i bosoni di NG sono rivelabili con tecniche di dispersione ottica (in inglese scattering) e di Variable Resonance Imaging (VRI). Ad esempio sono rilevabili in questo modo cosiddetti i fononi, che sono i bosoni di NG dei cristalli, ovvero dei modi o campi vibrazionali del reticolo cristallino.

Questi stessi concetti li ritroviamo anche nella teoria del cervello dissipativo sviluppata da Ricciardi ed Umezawa [7], secondo la quale, grazie alla natura di questi bosoni, il complesso cervello-mente è in grado di scambiare, elaborare e memorizzare una quantità di informazione praticamente infinita. Come dire che i campi di Gauge sono il libro dove la vita scrive le proprie informazioni, ed i bosoni di Nambu Goldstone sono l’inchiostro [8].

Informazione e coerenza

Dunque, l’informazione si manifesta nella materia attraverso strutture coerenti, caratterizzate da ordine ed organizzazione. La coerenza, da tempo, è al centro dell’attenzione nello studio delle dinamiche quantistiche, non solo della materia, ma anche dei sistemi viventi.

I laser, ad esempio, sono sistemi quantistici ove i fotoni del campo elettromagnetico sono in coerenza di fase.  

La biologia quantistica ci dice che le funzioni biologiche, nonché le attivazioni delle reazioni bio-chimiche della vita, sono espressione di stati di oscillazione coerente. Si ricordano gli studi pionieristici di H. Froelich fino ai lavori di E. Del Giudice e G. Preparata sui domini di coerenza dell’acqua nei sistemi biologici [9], [10], [11].

Si hanno anche diverse evidenze sperimentali secondo le quali i fenomeni di coerenza determinano le straordinarie capacità di auto-adattamento ed auto-organizzazione degli esseri viventi.

Secondo la TQC, la coerenza emerge come conseguenza di fenomeni di rottura di simmetria che appunto portano ordine e specifiche correlazioni nella materia. In altre parole, sono le rotture di simmetria a generare l’informazione codificata nei modi vibrazionali dei bosoni di NG. 

Dunque, un organismo vivente potrebbe essere visto come un’articolata gerarchia multi-livello di strutture coerenti, ciascuna delle quali è caratterizzata da un proprio ritmo oscillatorio, o fase, espressione dei bosoni di NG in esse confinati.

La vita si basa su una gerarchia di oscillazioni che si estende dalle particelle sub-atomiche, alle molecole, dagli organelli interni alla cellula ad essa stessa, dal tessuto all’organo, dall’insieme di organi all’organismo intero.

Non dimentichiamo anche che il liquido cefalorachidiano che pervade tutto il nostro organismo è sede di gerarchie di domini oscillatori di coerenza.  Esso occupa i ventricoli cerebrali, gli spazi sub-aracnoidei delle meningi e il sacco durale del midollo spinale; ne consegue tale liquido, grazie alla sua pervasività, potrebbe costituire una sorta di paesaggio informativo, vitale vibrante attraverso il quale corrono gli stimoli nervosi.

Un caso di studio

In questa sezione riportiamo alcuni esperimenti, che utilizzano tecnologie di dispersione ottica e VRI, per visualizzare attraverso delle immagini, i modi dei campi vibrazionali di alcuni soggetti esaminati.  

Figura 1 – Fotocamera MIRA (www.mirapro.it)

Le tecnologie utilizzate si ispirano agli stessi principi che oggi vengono adottati per rivelare le vibrazioni reticolari della materia, ovvero i modi o bosoni di NG precedentemente illustrati.

La fotocamera MIRA, utilizzata per queste indagini, è dotata di un sensore con matrice monocromatica o multi-spettrale ad alta efficienza. La sensibilità è estesa nella gamma UV-VIS-IR tra circa 300nm a 1200nm. Grazie ad un metodo brevettato, MIRA è in grado di cogliere le più piccole vibrazioni che determinano la dispersione della luce di un soggetto ripreso. 

I dati prodotti da MIRA sono elaborati da un algoritmo matematico che restituisce delle immagini con aree di diverso colore, corrispondenti a diversi modi vibrazionali. MIRA permette di rivelare anche le più impercettibili vibrazioni di pochi millesimi di millimetro.

Nel seguito, si riportano tre riprese con la fotocamera MIRA relative a due soggetti umani, ed un albero.

Figura 2 – Campi vibrazionali di un soggetto umano 

Figura 3 – Campi vibrazionali di un soggetto umano 

Figura 4 – Campi vibrazionali di un albero

In sintesi, si può sostenere che tali immagini rappresentino espressione integrata dei campi vibrazionali generati dalle complesse strutture coerenti presenti nei soggetti, che si estendono dal livello sub-atomico a quello macroscopico.  

Conclusioni

La Teoria Quantistica dei Campi è tra le più alte costruzioni teorico-sperimentali per studiare le profondità della Natura, in modo unificante e scientificamente rigoroso.

Grazie ad essa, stiamo iniziando a comprendere che le funzioni vitali di un organismo vivente non dipendono solamente dagli agenti chimici secondo interazioni diffusive locali. L’informazione gioca un ruolo determinante attraverso complesse risonanze vibrazionali legate all’organizzazione della materia secondo strutture coerenti multi-livello. 

In altre parole, l’emergenza di una proprietà o funzione macroscopica, anche biologica, è determinata da un complesso processo dinamico, multi scala (dai livelli quantistici a quello macro), che si esprime attraverso forma, ordine, coerenza…in una parola informazione.

Come dire che l’informazione ha una nuova funzione attiva e si integra profondamente con massa ed energia attraverso i bosoni di NG. 

Con delle tecniche di dispersione e VRI abbiamo sviluppato alcune immagini che sono da ritenersi espressioni integrate dei modi vibrazionali delle strutture coerenti presenti nei soggetti analizzati.

Bibliografia

  • [1] V. Vedral, Decoding reality. Universe as quantum information, Oxford UP, Oxford, UK, 2010; Id., Information and Physics, in “Information”, 3 (2012), pp.219-23;
  • [2] D-WAVE – https://www.dwavesys.com/home;
  • [3] IBM Q System One – https://www.research.ibm.com/ibm-q/system-one/;
  • [4] Satellite per comunicazioni quantistiche – http://www.media.inaf.it/2018/01/19/internet-quantistica-micius/;
  • [5] J. Al-Khalili, J. McFadden, La Fisica della Vita, Bollati Boringhieri;
  • [6] C. Itzykson C. e J. Zuber, Quantum field theory, McGraw-Hill, New York; 1980;
  • [7] H. Umezawa, Advanced field theory: micro, macro and thermal concepts. New York: American Institute of Physics, New York; 1993;
  • [8] J.W. Lee, Quantum Field as Deep Learning. August 2018 available at https://arxiv.org/abs/1708.07408;
  • [9] E. Del Giudice, S. Doglia, M. Milani, G. Vitiello, Spontaneous symmetry breakdown and boson condensation in biology. Phys. Lett. 95A, 508; 1983;
  • [10] E. Del Giudice, S. Doglia, M. Milani, G. Vitiello, A quantum field theoretical approach to the collective behavior of biological systems. Nucl. Phys. B251 (FS 13), 375; 1985;
  • [11] E. Del Giudice, S. Doglia, M. Milani, G. Vitiello, Electromagnetic field and spontaneous symmetry breakdown in biological matter. Nucl. Phys. B275 (FS 17), 185; 1986.

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