Werner Heisenberg

La sua grande idea

Posizione e velocità: mai precise insieme

La sua storia

Werner Heisenberg era un fisico. Negli anni Venti del Novecento costruì una nuova teoria per descrivere le cose piccolissime, come gli elettroni. Negli stessi anni Erwin Schrödinger arrivò alla stessa teoria ragionando in un altro modo. Nel 1927 Heisenberg trovò una regola strana. Più è precisa la posizione di un elettrone, più è imprecisa la sua velocità. E al contrario. Attenzione, qui sbagliano in tanti: non è colpa degli strumenti, che non riescono a misurare bene. Secondo la lettura più diffusa della teoria, l'elettrone non ha proprio una posizione e una velocità precise insieme. Ecco la crepa. Tutti pensavano che ogni cosa, anche piccolissima, stesse sempre in un punto e percorresse una strada precisa. Fra una misura e l'altra, quella strada forse non esiste.

Una domanda per te

Una cosa può esistere davvero senza stare in un posto preciso?

La frase

«Più si stringe la posizione, più si allarga la velocità: e non per colpa degli strumenti.»

In parole semplici: Se un elettrone ha un posto preciso, la sua velocità diventa sfumata, e al contrario.

Non è come quando non trovi la gomma perché non guardi bene: la gomma è da qualche parte, tu semplicemente non lo sai. Per l'elettrone, invece, la posizione e la velocità precise insieme non ci sono proprio. È una crepa nell'idea che ogni cosa stia sempre in un punto e vada sempre per una strada.

Esperimento mentale: L'ola che non sta in un punto

Ti serve: almeno otto compagni seduti in fila, un quaderno per scrivere le risposte, la tua testa

1. L'ola lunga: fate passare un'ola lungo la fila, con molti compagni che si alzano e si siedono uno dopo l'altro.
2. Due domande: chiedete a chi guarda in quale punto preciso si trova l'onda, e in quale direzione sta andando. Scrivete le risposte.
3. L'ola cortissima: adesso si alza e si siede un compagno solo, e nessun altro.
4. Le stesse domande: dov'è l'onda adesso? E verso dove andava? Scrivete di nuovo le risposte.
5. Il confronto: in quale caso il posto era più preciso? In quale caso la direzione era più chiara? Che cosa è successo all'una quando stringevate l'altra?

Che cosa hai scoperto? Hai visto che l'ola lunga va chiaramente da una parte, ma non sta in un punto solo. L'ola di un compagno solo sta in un punto, ma non va da nessuna parte. Nessuno l'ha spinta o disturbata: semplicemente le due cose non erano precise insieme. È solo un'immagine, gli elettroni non sono ole. Ma ti fa sentire l'idea di Heisenberg: posizione e velocità non sono mai precise insieme.

Lo sapevi?

All'inizio Heisenberg spiegava la sua scoperta così: per guardare un elettrone bisogna illuminarlo, e la luce gli dà una spinta. Ma il suo amico Niels Bohr gli fece notare che quella spiegazione non bastava: la cosa era più profonda, perché l'elettrone non ha insieme una posizione e una velocità precise.

Perché conta ancora oggi

Quando misuri il banco con il righello, dai per scontato che il banco abbia già una lunghezza, prima ancora che tu lo misuri. Werner Heisenberg, un fisico tedesco, nel 1927 trovò una crepa proprio lì: per le particelle piccolissime, come l'elettrone, non si possono avere insieme una posizione precisa e una velocità precisa. Non è che gli strumenti non siano abbastanza buoni: secondo la lettura più diffusa, quei due valori insieme semplicemente non ci sono. Oggi questa idea si chiama «principio di indeterminazione» (indeterminato vuol dire non fissato con precisione) e si studia in tutte le università di fisica, anche se spesso viene raccontata in modo sbagliato. Prova a chiederti: ha senso parlare della strada fatta da qualcosa che nessuno ha guardato?

I valori della sua carta

Curiosità: 84

Volle capire come si comportano le cose piccolissime, come gli elettroni.

Logica: 92

Costruì una teoria nuova e trovò una regola precisa che lega posizione e velocità.

Fantasia: 88

Immaginò una cosa stranissima: che fra una misura e l'altra la strada di un elettrone forse non esista.

Coraggio: 80

Mise in dubbio un'idea che tutti credevano sicura: che ogni cosa stia sempre in un punto preciso.

Dialogo: 52

All'inizio spiegò la sua scoperta in un modo semplice ma sbagliato, e poi dovette correggersi.

Per i più grandi e per gli adulti

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

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