Meccanica quantistica per tutti: un primo sguardo

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Questa è una pagina di suggerimenti per una cultura scientifica per tutti, e vogliamo umilmente contribuire con una nostra selezione di letture. Una lista molto parziale, influenzata dai gusti personali, di libri divulgativi che conosciamo, con preferenza per quelli tradotti anche in italiano, che abbiamo già recensito o recensiremo in dettaglio in futuro. Potrebbe essere utile a qualcuno visto che su questo argomento si pubblicano anche tante fesserie, sia in libreria che sul web e nei social. Oggi va di moda infatti infilare la parola “quantico” o “quantistico” per supportare le peggiori boiate di filosofia “new age”, le pseudoscienze spacciate per medicina e psicologia, ogni genere di fuffa.

A - Che cos’è la fisica quantistica ed a cosa serve?

Quale impatto ha nella scienza, nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni?

  • A1) Jim Al-Khalili - La fisica dei perplessi: L’incredibile mondo dei quanti - (2014)
  • A2) Tony Hey, Patrick Walters - The New Quantum Universe - 2nd ed. (2003)
  • A3) Bellur S. Chandrasekhar - Perchè il vetro è trasparente? - (2000)
  • A4) Lars Jaeger - The Second Quantum Revolution: From Entanglement to Quantum Computing and Other Super-Technologies (2019)

Per una risposta sintetica si possono vedere anche i capitoli dedicati nelle introduzioni generali alla fisica per tutti:

  • Jim Al-Khalili - Il mondo secondo la Fisica - (2020), cap. 5 “Il mondo dei quanti” e cap. 9 “La fisica utile”
  • Sean Carroll - The Biggest Ideas in the Universe - Collection 2 Books Set (I - Space, Time and Motion & II - Quanta and Fields)
    Vol. II, cap. 1-3: “Wave Functions”, “Measurement”, “Entanglement” (non ancora tradotto)
  • Richard P. Feynman, Sei pezzi facili , cap. 6 “Comportamento quantistico”
  • Richard P. Feynman, La legge fisica , cap. 6 “Probabilità e indeterminazione: la natura dal punto di vista della meccanica quantistica”

B - Si possono spiegare i concetti essenziali senza conoscere la matematica più avanzata?

  • B1) Daniel F. Styer - Lo strano mondo della meccanica quantistica - (2005)
  • B2) Silvia Arroyo Camejo - Il bizzarro mondo dei quanti - (2008)

Come letture supplementari, per una prospettiva più ampia, i saggi divulgativi di due grandissimi scienziati, premi Nobel 1965 (Feynman) e 2020 (Penrose):

  • B3) Richard Feynman - QED. La strana teoria della luce e della materia - (2010)
  • B4) Roger Penrose - La mente nuova dell’imperatore. La mente umana, i computer e le leggi della fisica . (2000)

Ma di Feynman si dovrebbe leggere un pò tutto, in particolare i capitoli appropriati di

  • Richard P. Feynman - “La legge fisica”, cap. 6 " Probabilità e indeterminazione: la natura dal punto di vista della meccanica quantistica"
  • Richard P. Feynman - “Sei pezzi facili”, cap. 6 “Comportamento quantistico” Si potrebbe provare a leggere di Roger Penrose anche il voluminoso “Road to Reality” B5) Roger Penrose - “La strada che porta alla realtà. Le leggi fondamentali dell’Universo” (2018) il rapporto tra la qualità elevatissima dell’opera ed il prezzo basso dell’edizione economica non ha rivali

C - Perchè nessuno capisce la fisica quantistica?

  • C1) John S. Bell - Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics. Collected Papers on Quantum Philosophy - 2° ed. (2004)
    trad.it. “Dicibile ed indicibile in Meccanica Quantistica” - (2010)
  • C2) Giancarlo Ghirardi - Un’occhiata alle carte di Dio. Gli interrogativi che la scienza moderna pone all’uomo. - (2015)
  • C3) Jim Baggott - Quantum Reality: The Quest for the Real Meaning of Quantum Mechanics - a Game of Theories- (2020)

Altre letture sulle interpretazioni della meccanica quantistica e le sue implicazioni filosofiche:

  • C4) David Z. Albert - Meccanica quantistica e senso comune - (2000)
  • C5) David Deutsch - La trama della realtà - (1997)
  • C6) N. David Mermin - Boojums All the Way through. Communicating Science in a Prosaic Age - (1990)

D - La storia della teoria dei quanti

Per una prima veloce introduzione alla storia della teoria dei quanti ci sono:

  • una dozzina di pagine di Daniel Styer in appendice a “Lo strano mondo della meccanica quantistica” di Daniel Styer
  • due dozzine di pagine di Alain Aspect, “From Einstein, Bohr, Schrödinger to Bohr and Feynman. A New Quantum Revolution”,
    trad. it. “Einstein e le rivoluzioni quantistiche” (prezzo ignobile per poche pagine)

Per un resoconto più completo, ma comunque accessibile ai non addetti ai lavori:

  • D1) George Gamow - Trent’anni che sconvolsero la fisica - (1996)
  • D2) Manjit Kumar - Quantum. Da Einstein a Bohr, la teoria dei quanti, una nuova idea della realtà. (2019)
  • D3) Jim Baggott - The Quantum Story - A history in 40 moments (2016)

Cosa studia la teoria dei quanti ed a cosa serve

Tony Hey, Patrick Walters - The New Quantum Universe - 2nd ed. (2003)

A1) Il volume di Hey e Walters (prima edizione 1987 ma completamente riscritto nella seconda edizione del 2003) è una introduzione semplice ed accessibile alla fisica quantistica, senza nessuna formula matematica, ma completa, concisa ed autorevole.
In circa 300 pagine, con tante illustrazioni, ci sono tutte le idee essenziali, lo sviluppo storico, i paradossi come EPR ed il gatto di Schrodinger, le applicazioni in fisica dei solidi (semiconduttori …), fisica della materia condensata (superconduttori, superfluidi, …), astrofisica, fisica nucleare, fisica delle particelle, elettronica, nanotecnologie, computer quantistici, e perfino un capitolo sull’impatto nella cultura popolare e nella fantascienza.
Richard Feynman ha scritto la prefazione ed ha così commentato il testo del suo ex collaboratore Tony Hey: « Quantum Universe ha una mia citazione in ogni capitolo, ma nonostante questo è un libro dannatamente bello»


Bellur Chandrasekhar - Perchè il vetro è trasparente - 2000

A2) Tanti libri divulgativi si concentrano sulle applicazioni nella fisica atomica e subatomica, oppure sulla storia e la filosofia della meccanica quantistica. Ma l’aspetto più importante della rivoluzione della meccanica quantistica sono le applicazioni alla chimica ed alla struttura della materia, alla fisica degli stati condensati: solidi, liquidi, gel e polimeri, semiconduttori, superconduttori, laser.
Questo raro e bellissimo esempio di divulgazione di un fisico dello stato solido è una esposizione non tecnica ma che non semplifica troppo, e non banalizza la materia. Una risposta migliore a cosa è ed a cosa serve la meccanica quantistica rispetto a quello di fisici delle particelle come Kenneth W. Ford (Il mondo dei quanti. La fisica quantistica per tutti) oppure Leon Lederman e Chris Hill (Fisica quantistica per poeti).
“Perché il vetro è trasparente” mostra come, attraverso le leggi fisiche e in particolare attraverso i princìpi della meccanica quantistica, sia possibile capire perché gli oggetti che ci circondano nella vita di tutti i giorni si comportano in un certo modo o mostrano determinate caratteristiche. L’autore spiega che le proprietà delle varie materie dipendono dalla struttura degli atomi che le compongono. E’ possibile capire così perché il metallo conduce calore meglio della plastica, perché certe sostanze, se sottoposte a una data pressione, si piegano mentre altre si spezzano, perché certi materiali possiedono un colore specifico, come il rubino, mentre altri, come il vetro sono più o meno trasparenti.
Da leggere magari integrandolo con un testo, di qualche anno fa, di un noto fisico italiano, “Stati e trasformazione della materia” di Roberto Fieschi.
Purtroppo entrambi i volumi non sono facilissimi da reperire.


Jim Al-Khalili - La fisica dei perplessi. L’incredibile mondo dei quanti - (2020)

A3) Dopo più di un secolo, la fisica si è ormai abituata a scendere a patti con le implicazioni della meccanica quantistica, perché questa teoria controintuitiva si è dimostrata solidissima e perfettamente adeguata a descrivere i fenomeni della materia. Ma chi non ha avuto in sorte l’occasione di studiare fisica è piuttosto perplesso, e fa bene ad esserlo.
In che senso una particella può passare da due parti contemporaneamente? Cosa vuol dire esattamente che un corpo si comporta simultaneamente come un’onda del mare e come un granello di materia? Ma davvero il gatto nella scatola è allo stesso tempo vivo-e-morto finché non lo guardiamo? Sembra Star Trek e invece è il mondo reale, benché ci sia pure il teletrasporto.
Questa è la materia ideale per uno straordinario divulgatore come Al-Khalili, perfettamente a suo agio con l’ironia implicita del materiale che racconta. Il grande fisico inglese si cimenta ancora una volta coi paradossi della fisica, facendosi accompagnare, con brevi saggi illuminanti, da invitati d’eccezione, come Anton Zeilinger, Frank Close e Paul Davies.



Alternative in italiano per tutti i lettori

Letture alternative per tutti nella nostra lingua sono per esempio:

  • George Gamow, Russell Stannard - Il nuovo mondo di Mr.Tompkins. Avventure di un curioso nel mondo della fisica
  • Leon Lederman, Christoper Hill - Fisica quantistica per poeti
  • Anton Zeilinger - Il velo di Einstein. Il nuovo mondo della fisica quantistica (2022)
  • Anton Zeilinger - La danza dei fotoni. Da Einstein al teletrasporto quantistico (2019)
  • David Deutsch - La trama della realtà (1997)
  • Joanne Baker - 50 grandi idee di fisica quantistica
  • New Scientist - Il mondo dei quanti. La bizzarra teoria alla base della realtà.
  • Giorgio Chinnici - Il sogno di Democrito: L’atomo dall’antichità alla meccanica quantistica.
  • Giorgio Chinnici - Guarda caso. I meccanismi segreti del mondo quantistico
  • Enrico Gazzola - Il mondo quantistico. Errate interpretazioni, teorie improbabili e bufale quantiche.
  • Catalina Oana Curceanu - Dai buchi neri all’adroterapia: Un viaggio nella Fisica Moderna (2013)

B - I volumetti di Feynman, Styer ed Arroyo Camejo sono tre gioiellini di divulgazione scientifica, da leggere tutti e tre prima di ogni introduzione più “seria” alla teoria dei quanti.

Daniel F. Styer - Lo strano mondo della meccanica quantistica - (2005)

B1) I concetti più complessi e difficili della meccanica quantistica sono esposti in modo chiarissimo, rigoroso ed accurato, senza formalismi astrusi e nessun prerequisito di fisica o matematica.
Il fisico Dan Styer, docente all’Oberlin College, spiega la differenza tra comportamento classico e quantistico con la scoperta dello spin dell’elettrone, l’esperimento di Stern Gerlach, il concetto di probabilità, il paradosso delle proiezioni degli stati, il paradosso di Einstein-Podolski-Rosen, l’interferenza delle onde in ottica e delle ampiezze in meccanica quantistica, il significato della funzione d’onda,la crittografia quantistica. Imperdibile anche la breve storia della meccanica quantistica in appendice.
Questo ed il libro gemello sulla relatività speciale (Capire davvero la relatività) sono due esempi di altissima divulgazione, accessibili a tutti quelli che conoscono almeno la matematica della scuola dell’obbligo, ma utili anche agli studenti universitari della materia che si chiedono che diavolo stanno calcolando. Una lettura che richiede impegno per la profondità dei concetti, anche in assenza di formule. Daniel Styer ha curato anche la nuova edizione del classico manuale di Feynman & Hibbs, “Quantum Mechanics and Path Integrals”, sulla formulazione della QM con gli integrali sui cammini di Feynman.


Silvia Arroyo Camejo - Il bizzarro mondo dei quanti - (2008)

B2) Questo è un libro incredibile perchè scritto da una adolescente che frequentava ancora il liceo, ma preciso ed autorevole come se fosse stato scritto da un esperto professore di meccanica quantistica. Anzi un argomento così complesso è trattato con grande chiarezza, senza semplificazioni ed errori, che magari infestano le opere divulgative di famosi scienziati e docenti universitari.
Una esposizione completa dei fondamenti della materia, senza rinunciare alle formule ed ai dati quando sono indispensabili, che colma il vuoto esistente tra la letteratura divulgativa, che normalmente evita ogni formula matematica, e la letteratura specialistica, ben farcita, invece, di matematica molto avanzata.
Ovviamente qui non si usa altra matematica che quella familiare ad uno studente di 17 anni della scuola secondaria (algebra, geometria analitica, funzioni trigonometriche, cenni su derivate ed integrali), e comunque i calcoli non sono essenziali per seguire l’esposizione. La materia è trattata nel suo sviluppo storico, senza trascurare la disuguaglianza di Bell, la ricerca sui fondamenti per cui è stato assegnato il Nobel 2022, ed i cenni agli sviluppi futuri sia teorici (quantum gravity) che applicativi (quantum computing).
«Un libro che avrei desiderato avere a 17 anni», scrive nella postfazione l’autrice, che nel frattempo è cresciuta, ha ottenuto un PhD in fisica teorica e lavora come ricercatrice per la Siemens.


Richard Feynman - QED. La strana teoria della luce e della materia - (2010)

B3) Su uno dei più grandi geni del XX secolo c’è poco da dire, la sua straordinaria capacità di spiegare le cose più complesse è ben nota anche fuori dalla cerchia degli addetti ai lavori. “QED: la strana teoria della luce e della materia” è un piccolo capolavoro in cui Feynman espone agli studenti ed all’uomo della strada le ricerche che gli hanno fruttato il premio Nobel, ed in generale la teoria quantistica dei campi. Si basa su una serie di lezioni e conferenze tenute intorno al 1980 all’UCLA di Los Angeles. E’ diviso in quattro parti:

  1. Introduzione
  2. I fotoni: particelle di luce
  3. Gli elettroni e le loro interazioni
  4. Conclusioni indefinite Dalla prefazione: “Molte «volgarizzazioni» scientifiche raggiungono un’apparente semplicità solo a costo di descrivere qualcosa di diverso da ciò che affermano di descrivere, e anzi di notevolmente distorto. Il rispetto per l’argomento trattato non ci ha permesso di fare altrettanto. Attraverso molte ore di discussione ci siamo sforzati di raggiungere la massima semplicità e trasparenza, rinunciando però a qualsiasi compromesso che portasse a una distorsione della verità.”

In aggiunta a questi tre:

Roger Penrose - “La mente nuova dell’imperatore: La mente, i computer e le leggi della fisica”.

B4) L’opera divulgativa del premio Nobel 2020 (per la teoria dei buchi neri), tra i maggiori scienziati viventi, parla soprattutto di tante altre cose in oltre 600 pagine (mente umana, modelli di cervello, algoritmi, teoria della computazione, natura della matematica, intelligenza artificiale, coscienza, computer quantistici). Ma contiene anche una rassegna delle leggi della fisica classica (cap. 5) e moderna (cap. 6-8). Il sesto capitolo dedicato alla teoria dei quanti, “Magia quantistica e mistero quantistico”, sono un centinaio di paginette favolose ed illuminanti. Ovviamente non sono previsti prerequisiti oltre alla matematica già nota al liceo, se serve qualcos’altro viene introdotto volta per volta. Un’introduzione alla QM si trova anche nell’altra opera divulgativa di Penrose, la celebre e monumentale “La strada che porta alla realtà. Le leggi fondamentali dell’universo”.


John S. Bell - Dicibile ed indicibile in Meccanica Quantistica

La raccolta dei fondamentali contributi di John Stewart Bell su fisica quantistica e filosofia dal 1960 al 1990 circa, quando il geniale fisico teorico nord-irlandese è prematuramente scomparso, pochi giorni prima dell’annuncio del premio Nobel al quale era candidato. Non tutti i saggi contenuti sono destinati agli specialisti.
Il lettore comune può leggere il saggio introdutiivo del premio Nobel Aspect:

  • Alain Aspect -John Bell e la seconda rivoluzione quantistica

ed i saggi di Bell, in ordine diverso da quello cronologico del libro:

    1. Sei possibili mondi della meccanica quantistica
    1. Dicibile ed indicibile in meccanica quantistica
    1. I calzini di Bertlmann e la natura della realtà
    1. Gli esperimenti Einstein-Podolski-Rosen

Dall’inizio degli anni Cinquanta fino alla morte, avvenuta nel 1990, Bell ha dedicato gran parte dei suoi studi - oggi considerati fra i più decisivi del secolo scorso - ai fondamenti della meccanica quantistica. Nel 1987 la quasi totalità dei suoi lavori di contenuto fondazionale è stata raccolta in questo libro, divenuto ormai una pietra miliare nel campo. Bell ha infatti riaperto il problema che soggiace a tutti gli altri: quale realtà possiamo attribuire ai mattoni microscopici che costituiscono la materia? Un problema che si pose per la prima volta con urgenza nei primi due decenni del Novecento, allorché i fisici furono costretti dai fatti sperimentali a constatare che alla materia microscopica non si poteva attribuire uno specifico “dove” e che la logica a essa applicabile cozzava violentemente con il senso comune. A questo stato di cose reagì Einstein, che insieme a Podolsky e Rosen tradusse lo strano comportamento previsto per le particelle microscopiche in un apparente paradosso insito nella teoria: il paradosso detto EPR dalle iniziali dei loro nomi. Trent’anni dopo Bell rianalizzò tutta la situazione EPR, e sintetizzò nell’ormai famosa “disuguaglianza di Bell” un criterio in grado - in linea di principio - di dirimere sperimentalmente il paradosso. Alain Aspect, prima di altri, portò avanti l’esperimento, avvalorando una novità sconvolgente: particelle opportunamente preparate si comportano come se fossero una cosa sola anche quando sono separate da distanze arbitrariamente grandi.


Giancarlo Ghirardi - Un’occhiata alle carte di Dio. Gli interrogativi che la scienza moderna pone all’uomo. - (2015)

C1) Uno dei più importanti studiosi al mondo dei fondamenti della meccanica quantistica, un grande fisico italiano recentemente scomparso, il Prof. Giancarlo Ghirardi, espone con cristallina chiarezza la materia ai non addetti ai lavori, senza utilizzare matematica avanzata, dimostrando di essere anche un ottimo divulgatore. Dalla prefazione: « Come affermò Albert Einstein, “il problema quantistico è così straordinariamente importante che dovrebbe essere al centro dell’attenzione di tutti noi”. Purtroppo, mentre quasi tutte le grandi costruzioni scientifiche dalla teoria della relatività all’evoluzionismo darwiniano - sono entrate a far parte del patrimonio culturale condiviso, la teoria quantistica e l’eccitazione intellettuale ed emotiva che ha accompagnato la sua iniziale diffusione sono rimaste appannaggio di una comunità ristretta. Le ragioni sono da ricercare tanto nella peculiarità della teoria - che nella percezione del grande pubblico richiede conoscenze matematiche così astratte e avanzate da vanificare ogni tentativo di comprenderne i fondamentali -, quanto nel linguaggio “iniziatico” che della teoria rappresenta l’elegante apparato formale, l’unico in grade di descrivere con precisione i misteri del mondo.»


Jim Baggott - Quantum Reality: The Quest for the Real Meaning of Quantum Mechanics - a Game of Theories- (2020)

C2) Un testo più recente sull’interpretazione filosofica della meccanica quantistica è quello di un ben noto chimico quantistico, scrittore e divulgatore inglese. Dalla prefazione: « La meccanica quantistica è una teoria scientifica di straordinario successo. È anche completamente folle. Anche se la teoria ovviamente funziona, ci lascia a caccia di ombre e fantasmi; particelle che sono onde e onde che sono particelle; gatti che sono allo stesso tempo vivi e morti; e un sacco di eventi apparentemente inquietanti. Ma se siamo preparati a essere un po’ più specifici su cosa intendiamo quando parliamo di “realtà” e un po’ più circospetti nel modo in cui pensiamo che una teoria scientifica possa rappresentare tale realtà, allora tutto il mistero svanisce. Ciò dimostra che la scelta che dobbiamo affrontare è in realtà una scelta filosofica….. Richard Feynman una volta dichiarò che “nessuno capisce la meccanica quantistica”. Questo libro ti dirà perché.» La casa editrice Adelphi ha tradotto quasi tutti i libri di Jim Baggott (“Origini”, “Massa”, “Quanti di spazio”,…), quindi si prevede che verrà presto tradotto anche questo.


N. David Mermin - Boojums All the Way through. Communicating Science in a Prosaic Age - (1990)

Una raccolta di articoli divulgativi di David Mermin, alcuni apparsi anche in Physics Today. La seconda parte, “Quantum Theory”, contiene l’originale di “Shut up and compute!!” (Zitto e calcola), frase falsamente attribuita a Feynman che non l’ha mai detta:


David Deutsch - La trama della realtà - (1997)

La ricerca della “teoria del tutto” da parte della fisica moderna, vista con l’occhio critico di un protagonista della ricerca. In questo suo saggio, che appare in traduzione italiana contemporaneamente all’edizione inglese, Deutsch si lancia in un affascinante excursus sulle idee di realtà e di legge fisica, cosí come vengono concepite dalla scienza contemporanea.

La scienza moderna potrà mai giungere a una teoria unitaria che spieghi ogni aspetto della realtà? Sí, arguisce Deutsch, ma si tratterà di una teoria ben diversa da quella che gli scienziati attualmente immaginano: dobbiamo abbandonare l’idea della «teoria del tutto» – l’unificazione vagheggiata dalla fisica – e in generale ogni ipotesi riduzionistica o meccanicistica. Esistono già quattro teorie fondamentali che possono costituire i quattro «fili» della trama della realtà: la meccanica quantistica, la teoria dell’evoluzione, la teoria dell’universalità della computazione e l’epistemologia popperiana. Si tratta, a questo punto, di considerarle tutte insieme come vere spiegazioni e non come semplici strumenti di lavoro. Accettandone anche le affermazioni piú controintuitive – come il fatto che esistono infiniti universi paralleli, che nulla vieta i viaggi nel tempo, o che la realtà a cui abbiamo accesso è, tecnicamente, solo «virtuale» – possiamo giungere a una concezione unitaria fondamentalmente ottimistica, razionale e basata sul realismo, punto di partenza per nuove idee e per le piú impreviste aperture della nostra conoscenza.


David Z. Albert - Meccanica quantistica e senso comune - (1992)

Dalla introduzione: «Quella che mi accingo a raccontare è una storia sconcertante. Si tratta forse della storia più sconcertante che sia mai emersa nell’ambito delle scienze fisiche dal diciassettesimo secolo in poi. Ed è anche una storia vera»: così Albert avvia questa sua appassionante indagine. Di fatto, come base di una tecnologia di uso quotidiano che comprende il laser e il transistor, il «quanto di energia» è familiare anche ai profani. Tuttavia la meccanica quantistica resta, nei suoi fondamenti concettuali, un enigma inquietante. Visti da vicino, i fenomeni quantistici più semplici pongono continue sfide alla logica e al senso comune, e se la scoperta da parte di Einstein che lo spazio e il tempo sono di fatto un continuum deformabile colse il mondo di sorpresa, la nuova meccanica, rivelando un elemento di incertezza e di imprevedibilità al fondo delle cose, fu un vero e proprio trauma, dal quale la fisica non si è mai del tutto ripresa: nel microcosmo atomico, benché Einstein disapprovi, «Dio gioca a dadi».

E la via verso il caso è pericolosamente aperta. Un simile stravolgimento delle categorie della mente richiede di solito, per riuscire accettabile, anni di iniziazione. Nell’intento di ridurre al minimo questo tirocinio, Albert ci fa letteralmente toccare con mano, col suo stile inimitabile, i risultati paradossali in cui sfociano le esperienze fondamentali della meccanica quantistica e il fallimento di ogni tentativo di conciliare le osservazioni sperimentali con il senso comune. Dopo un primo capitolo dedicato allo sconcerto del lettore, egli vince la scommessa di rendere accessibile al profano il frammento di matematica necessario all’esposizione di fatti fisici quali la sovrapposizione, il problema della misurazione, il paradosso Einstein-Podolsky-Rosen, la non-località. E offre uno strumento concreto per partecipare a una delle più affascinanti avventure della scienza.


George Gamow - Trent’anni che sconvolsero la fisica. La storia della teoria dei quanti - (1996, 1° ed. 1966)

D1) Un racconto di prima mano della rivoluzione nella fisica dal 1900 al 1930, di un grande fisico, cosmologo e divulgatore, che ha dato fondamentali contributi alla teoria del big bang, alla fisica nucleare, all’astrofisica dell’evoluzione stellare, alla genetica. Di origine russa (Odessa, oggi in Ucraina), per sfuggire alle purghe staliniste si è rifugiato in USA.
Alcuni suoi libri per tutti e per ragazzi sono ormai dei classici della divulgazione scientifica: “Le avventure di Mr. Tompkins”, “Il nuovo mondo di Mr.Tompkins”, “Viaggio di Mr. Tompkins all’interno di se stesso”, “Biografia della fisica”. A questo libro sono particolarmente legato affettivamente, anche se ci sono studi storici più recenti ed aggiornati, perchè leggendolo da adolescente (15 anni), nella biblioteca del liceo, ho deciso di studiare “da grande” la fisica teorica, in particolare la meccanica quantistica e la meccanica statistica. Dal retro della copertina: «Nel 1900, il fisico tedesco Max Planck postulò che la luce, o energia radiante, può esistere solo sotto forma di pacchetti discreti o quanti. Questa profonda intuizione, insieme alle altrettanto importanti teorie della relatività di Einstein, rivoluzionò completamente la visione umana della materia, dell’energia e della natura stessa della fisica. In questa lucida introduzione alla teoria quantistica da parte di un profano, un eminente fisico e noto divulgatore scientifico traccia lo sviluppo della teoria quantistica dall’inizio del secolo fino al 1930 circa - dal concetto fondamentale di Planck (ancora in via di sviluppo) alle antiparticelle, ai mesoni e ad Enrico La ricerca nucleare di Fermi. Gamow non fu solo uno spettatore delle scoperte teoriche che modificarono radicalmente la nostra visione dell’universo, fu un partecipante attivo che diede importanti contributi. Questo punto di vista “da insider” conferisce particolare validità alle sue spiegazioni attente e accessibili del Principio di Indeterminazione di Heisenberg, del modello dell’atomo di Niels Bohr, delle onde pilota di Louis de Broglie e di altre idee innovative. Inoltre, Gamow racconta una ricchezza di aneddoti personali rivelatori che danno una calda dimensione umana a molti giganti della fisica del XX secolo. Conclude il libro con Blegdamsvej Faust, una deliziosa opera teatrale scritta nel 1932 dagli studenti e colleghi di Niels Bohr per fare satira sugli sviluppi epocali che stavano rivoluzionando la fisica. Questa celebre opera è disponibile solo in questo volume. Scritto in uno stile chiaro e vivace e arricchito da 12 fotografie (compresi scatti sinceri di Rutherford, Bohr, Pauli, Heisenberg, Fermi e altri)»


Manjit Kumar - Quantum: Da Einstein a Bohr, la teoria dei quanti, una nuova idea della realtà (2019)

D3) Dal retro di copertina: « Con acume critico e pregnanza argomentativa, Manjit Kumar colloca la scoperta della meccanica quantistica nel contesto dei grandi sconvolgimenti dell’epoca moderna e illustra in maniera chiara e rigorosa il processo evolutivo della nuova disciplina, aiutando a capire il ruolo essenziale svolto da pensatori e scienziati a volte trascurati. Se la «teoria quantistica» evoca nella mente della maggior parte delle persone l’immagine di una scienza misteriosa, impenetrabile, riservata a pochi iniziati, “Quantum” sfata questo luogo comune, delineando in maniera avvincente e assolutamente accessibile la storia della fondamentale rivoluzione scientifica che inaugurò l’età dell’oro della fisica e innescò il più grande e proficuo dibattito intellettuale del XX secolo. »

Jim Baggott - The Quantum Story - (2016)

F3) Citiamo un altro libro del chimico quantistico inglese Jim Baggott, autore di numerose opere divulgative, di cui abbiamo parlato anche in altri post (Origini, Massa, Farewell to Reality,…). Baggott sceglie di raccontare la storia della teoria dei quanti concentrandosi su 40 episodi chiave, oggetto dei 40 capitoli del volume. Dall’articolo di Planck sulla radiazione di corpo nero all’epilogo con la scoperta del bosone di Higgs.

Da una recensione: « Quasi tutto ciò che pensiamo di sapere sulla natura del nostro mondo deriva da una teoria della fisica. Questa teoria fu scoperta e perfezionata nei primi trent’anni del ventesimo secolo e divenne semplicemente la teoria fisica di maggior successo mai concepita. I suoi concetti sono alla base di gran parte della tecnologia del ventunesimo secolo che abbiamo imparato a dare per scontata. Ma il suo successo ha avuto un prezzo, perché allo stesso tempo ha minato completamente la nostra capacità di dare un senso al mondo a livello dei suoi costituenti più fondamentali.

Rifiutando gli elementi fondamentali di incertezza e caso impliciti nella teoria quantistica, Albert Einstein una volta dichiarò notoriamente che “Dio non gioca a dadi”. Niels Bohr sosteneva che chiunque non sia scioccato dalla teoria non l’ha capita. Il carismatico fisico americano Richard Feynman è andato oltre: ha affermato che nessuno lo capisce.

Questa è la teoria quantistica e questo libro ne racconta la storia.

Jim Baggott presenta una celebrazione di questa teoria meravigliosa ma del tutto sconcertante, con una storia raccontata in quaranta episodi: momenti significativi di verità o punti di svolta nello sviluppo della teoria. Dalla sua nascita nelle fornaci di porcellana utilizzate per studiare la radiazione del corpo nero nel 1900, alla promessa di stimolare nuovi fenomeni quantistici che saranno rivelati dal Large Hadron Collider del CERN più di cento anni dopo, questa è la straordinaria storia del mondo quantistico. »


Qualche articolo divulgativo online

Qualche video divulgativo online

Video per bambini del Dr.Quantum: