Il mondo fatto anche di un ‘niente’ che ha ‘sostanza’..

In questo periodo sto parlando in classe quinta dei fondamenti della Meccanica Quantistica, quella branca della fisica che si sviluppò soprattutto nei primi trenta anni del secolo scorso, quella che ha completamente cambiato il nostro modo di vedere la natura, e che fra l’altro ci dice che tutti i componenti fondamentali del nostro mondo hanno nel contempo caratteristica ondulatoria e corpuscolare, anche se questi due aspetti sono contraddittori e non possono mostrarsi ai nostri occhi di osservatori contemporaneamente con precisione assoluta (concetti espressi dal principio di complementarietà di Bohr e dal principio di indeterminazione di Heisemberg).

Per superare in qualche modo questa contrapposizione tra questi due modi di essere, cioè di onda e di particella, a me sembra convincente  la rappresentazione di ogni particella come di un corpuscolo che ha attorno a se una specie di aura che ha una evoluzione ondulatoria nello spazio tempo e che in casi stazionari ha una forma spaziale fissa e ben definita, come nel caso degli orbitali degli atomi. 

Come saprà chi è già informato sull’argomento, o che magari avrà letto qualcuno dei miei precedenti post dedicati alla Meccanica Quantistica, la funzione d’onda contiene tutta la possibile informazione fisica sull’oggetto a cui si riferisce e in particolare dà la probabilità di trovare in un certo punto dello spazio ad un certo istante la particella considerata, che nel caso degli orbitali degli atomi è un elettrone (quello che ruota attorno al nucleo, nel modello classico di atomo).

La rappresentazione di questi orbitali nello spazio attorno ai nuclei dei singoli atomi può essere fatta, ed esistono in svariati testi disegni che in base al tipo di orbitale possono assumere la forma di sfera, di ciambella, di lobi e così via… Essi hanno la caratteristica di essere come delle nubi a  densità variabile man mano che ci si sposta dal centro alla periferia, e che danno una visuale abbastanza realistica della variazione della probabilità di cui abbiamo parlato prima: dove sono più dense significa che c’è più probabilità di trovarvi l’elettrone (come se ci passasse più tempo durante il suo moto caotico e casuale) e dove sono meno dense è più difficile trovarcelo. Ma quello che voglio sottolineare è che l’elettrone non è ‘spalmato’ nella nube, esso in realtà è puntiforme e si sposta in maniera almeno apparentemente del tutto casuale da un punto all’altro dell’orbitale, però è come se preferisse passare più tempo nelle zone a maggiore densità di probabilità e meno in quelle a minore densità, e per nulla nelle zone a densità  ‘zero’, quelle in cui l’orbitale non c’è.

Il problema è: di cosa è fatto questo orbitale? Non sembrerebbe essere composto, almeno direttamente, né da materia né da energia, è come se invece fosse fatto di una specie di niente, almeno dal punto di vista materiale, che però ha sostanza matematica: una zona spaziale con ‘punti’ che hanno più probabilità di essere occupati dall’elettrone rispetto ad altri… eppure su queste zone di ‘probabilità' sono basati i legami chimici che permettono l'esistenza delle molecole e quindi di tutto ciò che ci circonda, noi compresi.

P.S. - chi volesse approfondire e scoprire altre caratteristiche sorprendenti della meccanica quantistica può leggere con questo link un mio post precedente più completo dedicato all'argomento.