“Sull’isola del Mare del Nord, in solitudine, Heisenberg si era risolto a esplorare idee radicali…”. Carlo Rovelli e la teoria dei quanti: quasi un romanzo

Posted on Settembre 03, 2020, 8:24 am
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«Erano più o meno le tre del mattino quando il risultato finale dei miei conti fu davanti a me. Mi sentivo profondamente scosso. Ero così agitato che non potevo pensare di dormire. Lasciai la casa e mi misi a camminare lentamente nell’oscurità. Mi arrampicai su una roccia a picco sul mare, sulla punta dell’isola, e attesi il sorgere del sole…».

Mi sono chiesto spesso quali fossero i pensieri e le emozioni del giovane Heisenberg arrampicato sulla roccia a picco sul mare, nella spoglia e ventosa isola di Helgoland, nel Mare del Nord, mentre guardava la vastità delle onde, aspettando il sorgere del sole, dopo avere gettato per primo lo sguardo su uno dei più vertiginosi segreti della Natura che l’umanità abbia mai intravisto.

Heisenberg aveva 23 anni. Era lì per alleviare l’allergia di cui soffriva. Helgoland – il nome significa «isola sacra» – non ha praticamente alberi, c’è pochissimo polline. «Helgoland con il suo solo albero» la chiama Joyce nell’Ulisse. Era lì soprattutto per immergersi nel problema che lo ossessionava. La patata rovente che gli aveva messo fra le mani Niels Bohr. Dormiva pochissimo, passava il tempo in solitudine, tentando di calcolare qualcosa che giustificasse le incomprensibili regole di Bohr. Si interrompeva di tanto in tanto per arrampicarsi sulle rocce dell’isola. Nei brevi momenti di pausa imparava a memoria poesie del Divano occidentale-orientale di Goethe: la raccolta dove il massimo poeta tedesco canta il suo amore per l’Islam.

Niels Bohr era già scienziato rinomato. Aveva scritto formule semplici ma strane, che prevedevano le proprietà degli elementi chimici, prima ancora di misurarle. Prevedevano per esempio la frequenza della luce che emettono gli elementi scaldati: il colore che prendono. Un notevole successo. Le formule però erano incomplete: non permettevano di calcolare l’intensità della luce emessa. Ma, soprattutto, queste formule avevano qualcosa di davvero assurdo: assumevano, senza motivo, che gli elettroni negli atomi orbitassero attorno al nucleo solo su certe precise orbite, a certe precise distanze dal nucleo, con certe precise energie; e poi «saltassero» magicamente da un’orbita all’altra. I primi «salti quantici». Perché solo quelle orbite? Che cosa sono questi incongrui «salti» da un’orbita all’altra? Quale forza sconosciuta può guidare un elettrone a seguire un comportamento così bizzarro?

L’atomo è il mattoncino elementare di tutto. Come funziona? Come si muovono gli elettroni al suo interno? Erano più di dieci anni che Bohr e i suoi colleghi giravano intorno a queste domande. A vuoto. A Copenaghen Bohr aveva raccolto attorno a sé i più brillanti giovani fisici che era riuscito a trovare, per lavorare con loro, come nella bottega di un pittore del Rinascimento, sui misteri dell’atomo. Fra questi c’era Wolfgang Pauli, bravissimo, intelligentissimo, arrogante, spavaldo, amico e compagno di scuola di Heisenberg. Nonostante la sua arroganza, Pauli aveva raccomandato il suo amico Heisenberg al grande Bohr, dicendo che se si voleva andare avanti si doveva chiamare lui. Bohr gli aveva dato retta e nell’autunno del 1924 aveva invitato a Copenaghen anche Heisenberg, che era assistente del fisico Max Born a Göttingen. Heisenberg era rimasto a Copenaghen alcuni mesi, discutendo con Bohr davanti a lavagne piene di formule. Il ragazzo e il maestro avevano fatto insieme lunghe passeggiate in montagna parlando dei misteri dell’atomo, di fisica e di filosofia.

Heisenberg si era immerso nel problema. Ne aveva fatto la sua ossessione. Aveva provato di tutto, anche lui, come gli altri. Niente funzionava. Nessuna forza ragionevole sembrava poter guidare gli elettroni sulle strane orbite e negli strani salti di Bohr. Eppure quelle orbite e quei salti portavano a predire bene i fenomeni atomici. Confusione. Lo scoramento spinge a cercare rimedi estremi. Sull’isola del Mare del Nord, in solitudine, Heisenberg si era risolto a esplorare idee radicali.

Carlo Rovelli

*Si pubblica parte del primo capitolo di “Helgoland”, il libro di Carlo Rovelli edito da Adelphi; Werner Heisenberg, in copertina, è il fisico tedesco che ha introdotto il “principio di indeterminazione”

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