Niels Bohr

La sua grande idea

Onda e particella: nessuna basta da sola

La sua storia

All'inizio del Novecento i fisici trovarono una cosa strana. In certi esperimenti la luce si comporta come le onde sull'acqua. In altri si comporta come tante palline minuscole, le particelle. Le due cose non stanno insieme, eppure si osservano tutte e due. Niels Bohr lavorava a Copenaghen. Mise in dubbio un'idea che tutti davano per scontata: che le cose abbiano già le loro caratteristiche, per esempio dove si trovano, anche prima che qualcuno le misuri. Nel 1927 propose una soluzione: onda e particella sono due descrizioni che si completano, ciascuna vale in un certo esperimento, nessuna basta da sola. Diceva anche che chiedersi che cosa fa la particella quando nessuno guarda non è una domanda profonda: è una domanda posta male. Einstein non fu mai d'accordo, e i due discussero per decenni.

Una domanda per te

Una mela ha un colore anche quando è chiusa al buio e nessuno la guarda?

La frase

«Chiedersi che cosa faccia una particella quando nessuno la guarda non è una domanda profonda: è una domanda posta male.»

In parole semplici: Certe domande sembrano profonde, ma sono fatte nel modo sbagliato.

Per Bohr le proprietà delle cose piccolissime hanno senso solo dentro un esperimento. È un po' come chiedere quanti gol ha fatto una squadra in una partita mai giocata: la domanda sembra normale, ma non c'è niente da cui ricavare una risposta. Einstein però non era d'accordo, e su che cosa questa fisica dica del mondo si discute ancora oggi.

Esperimento mentale: Il barattolo sotto il panno

Ti serve: un barattolo di plastica o un tubo di cartone, due fogli e una matita, un panno o un foglio grande per coprire, un compagno

1. Guarda dall'alto: tu osservi il barattolo solo da sopra e disegni quello che vedi.
2. Guarda di lato: il tuo compagno lo osserva solo di fianco, all'altezza degli occhi, e disegna quello che vede.
3. Confronta: uno ha disegnato un cerchio, l'altro un rettangolo. Chi ha ragione?
4. Prova a unire: cercate di fare un solo disegno, da un solo punto di vista, che mostri insieme il cerchio e il rettangolo.
5. Copri il barattolo: mettete sopra il panno e chiedetevi se adesso è un cerchio o un rettangolo. La domanda ha senso?

Che cosa hai scoperto? Il cerchio e il rettangolo sono giusti tutti e due, ma ciascuno da un solo punto di vista. Nessuno, da solo, racconta tutto il barattolo. Bohr pensava qualcosa di simile per la luce: onda e particella sono due descrizioni che si completano, ognuna valida in un certo esperimento. Attenzione però: il paragone zoppica. Il barattolo esiste anche sotto il panno. Per Bohr, invece, le proprietà delle cose piccolissime non esistono prima della misura.

Lo sapevi?

Quasi tutto quello che si racconta delle discussioni tra Bohr ed Einstein viene da un racconto scritto da Bohr stesso, molti anni dopo. È la versione di chi pensava di aver vinto, e va letta con un po' di prudenza.

Perché conta ancora oggi

Quando sul libro di scienze vedi l'atomo disegnato come un nocciolo con gli elettroni che girano su cerchi precisi, stai guardando un'idea di Niels Bohr del 1913: oggi sappiamo che è una semplificazione, ma si usa ancora per cominciare. Bohr lavorava a Copenaghen, in Danimarca, in un istituto che oggi porta il suo nome. Lì si trovò davanti a una crepa enorme: la luce e gli elettroni a volte si comportano come onde, a volte come palline, a seconda dell'esperimento. Nel 1927 Bohr disse che le due descrizioni sono «complementari», cioè servono tutte e due e nessuna basta da sola, e che chiedersi che cosa fa un elettrone quando nessuno guarda è una domanda posta male. Einstein non era d'accordo, e su chi avesse ragione si discute ancora oggi.

I valori della sua carta

Curiosità: 86

Studiò la stranezza della luce che a volte sembra un'onda e a volte tante palline.

Logica: 88

Capì che certe domande, come che cosa fa una particella se nessuno guarda, sono poste male.

Fantasia: 86

Ebbe l'idea nuova di due descrizioni diverse che si completano senza bastare da sole.

Coraggio: 82

Mise in dubbio una cosa che tutti davano per scontata: che le cose abbiano proprietà anche prima di misurarle.

Dialogo: 72

Discusse per decenni con Einstein, anche se nessuno dei due convinse l'altro.

Per i più grandi e per gli adulti

Niels Bohr è raccontato nel volume 6 di La Crepa, La scienza e il linguaggio, capitolo 11: «Il dado e il gatto».

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