Il 5° Congresso Solvay e il duello Einstein – Bohr

Negli anni Venti del secolo scorso l’Europa attraversava un primo, fragile periodo di stabilità successivo alla Grande Guerra e quelli che sarebbero stati gli squilibri geopolitici di carattere nazionalista erano ancora lontani. Le menti illustri della scienza avevano quindi la facoltà di spostarsi liberamente ed incontrarsi per discutere il tema “caldo” che maggiormente era presente nelle ricerche e nelle discussioni dell’epoca: la meccanica quantistica. Questa disciplina, allora nascente, aveva l’obbiettivo di riuscire a sviscerare il comportamento della materia, della radiazione e delle reciproche interazioni, prestando un particolare riguardo ai fenomeni caratteristici della scala di lunghezza o di energia atomica e subatomica.

Ernest Solvay e Alfred Nobel

Lo svedese Alfred Nobel ed il belga Ernest Solvay erano due amici, due scienziati, due ricchi industriali che all’inizio del XX secolo discutevano spesso fra loro perché volevano fare qualcosa di nuovo che favorisse lo sviluppo ed il progresso dell’umanità. Decisero pertanto di utilizzare parte del loro considerevole patrimonio in modo diverso e complementare: Nobel istituì i famosi premi che portano il suo nome, per valorizzare le idee, le trovate, le menti più geniali e più rappresentative sia nei settori della scienza che delle discipline umanistiche e umanitarie; Solvay invece istituì una serie di congressi che si sarebbero svolti a Bruxelles con cadenza triennale, con l’obbiettivo di riunire per circa una settimana una ventina fra i più valenti scienziati del momento appartenenti agli ambiti della fisica e della chimica e favorire un’occasione di confronto di teorie ed idee.

In questo modo Nobel e Solvay favorirono la nascita di idee e di scoperte che avrebbero cambiato per sempre la storia dell’umanità.

I Congressi Solvay, cominciati nel 1911 e tutt’ora realizzati, sono considerati importanti punti di svolta nel piano del progresso del mondo della fisica e della scienza in generale. Quello che viene considerato il più rilevante di questi congressi è sicuramente il quinto, quello svoltosi alla fine di ottobre del 1927, che vide la partecipazione di alcune delle menti più brillanti della storia moderna.


Dietro: Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, JE Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Fowler, Léon Brillouin.
Fila di Mezzo: Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr.
Prima Fila: Irving Langmuir, Max Planck, Marie Curie, Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Richardson.
Fotografia: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay


La fotografia sopra, immortala i 29 partecipanti al Congresso, 17 dei quali erano stati o sarebbero stati in futuro premiati con il premio Nobel. Marie Curie, l’unica ad aver vinto il premio Nobel in due discipline distinte (Fisica e Chimica), fu anche l’unica donna presente.

Il congresso in questione aveva come titolo Electrons et photons (Elettroni e Fotoni) ed i fisici teorici e sperimentali partecipanti si incontrarono per discutere le teorie dei quanti di nuova formulazione; fra questi c’erano Albert Einstein, padre della teoria della relatività, Werner Heisenberg, a cui si deve il principio di indeterminazione, Niels Bohr, ideatore della cosiddetta Interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica, Wolfang Pauli, ideatore del principio di esclusione. Tutti si riunirono con lo scopo di presentare le loro nuove scoperte, ma soprattutto, tutti andarono a Bruxelles per assistere allo “scontro” annunciato tra Einstein e Bohr che produssero un dibattito riguardante il principio di indeterminazione di Heisenberg: nonostante i due si stimassero reciprocamente, erano in contrasto praticamente su ogni questione.

Niels Bohr e Albert Einstein

Fin dai tempi remoti l’uomo ha cercato di comprendere gli elementi che compongono la materia e ne ha studiato quelle che sono le unità fondamentali. Si deve agli antichi filosofi greci la nascita della parola atomo[1], inteso come unità indivisibile di cui era costituita ogni cosa.

Senz’ombra di dubbio Bohr, essendosi dedicato per anni allo studio ed alla comprensione della struttura atomica e della meccanica quantistica, era maggiormente preparato sull’argomento, ma Einstein era molto più influente e veniva interpellato in ogni dove per qualunque questione concernente la fisica o la scienza (e anche per tante altre cose!).

Tra i due iniziò una discussione che li impegnò per diversi giorni sulla validità del principio d’indeterminazione e come accade spesso in questi casi, le discussioni più importanti avvennero in un ambiente diverso da quello dai seminari “ufficiali”, ovvero a tavola: ogni mattina a colazione Einstein proponeva a Bohr un esperimento immaginario, che sembrava andare in contraddizione con il principio di indeterminazione. Bohr studia il caso fino a riuscire a contrappore le sue teorie alle critiche di Einstein, ma il giorno successivo Einstein era pronto a controbattere con un diverso e nuovo esperimento immaginario.

In uno degli esperimenti più astuti che Einstein propose, chiese di immaginare una scatola dalla quale in un preciso momento fuoriusciva un raggio di luce. Andando a pesare tale scatola prima e dopo e sfruttando la famosissima formula di Einstein E=mc2 che mette in relazione l’energia con la massa, si può ottenere il valore dell’energia del raggio di luce emesso. Conoscendo quindi l’energia del raggio ed il momento esatto in cui questo è uscito, si riuscirebbe a contraddire il principio di indeterminazione!

L’esperimento proposto da Einstein era davvero ben congegnato e Bohr rimane sconvolto dalla sua apparente perfezione ed in principio ebbe difficoltà nel trovare una soluzione. Il giorno successivo però Bohr propose una soluzione sfruttando, paradossalmente, proprio la teoria della relatività di Einstein, dimostrando che la forza di gravità necessaria a pesare la scatola influenzava anche lo scorrere del tempo e quindi la misura del preciso istante in cui la particella si allontana dalla scatola. Bohr, infine, vinse il duello.

È importante capire che il dibattito tra Einstein e Bohr avveniva fra due persone che si stimavano, dove ognuno difendeva strenuamente le proprie idee e le proprie opinioni mosso dalla pura sete di conoscenza: nonostante quindi entrambi cercassero vigorosamente di confutare le idee dell’altro, il loro obbiettivo era arrivare alla verità.


NOTE:

[1] Dal greco ἄτομος – àtomos = indivisibile.

BIBLIOGRAFIA:

  • Lavalle, Mauro. 2019. Fisica quantistica, fisica della vita. Viaggio alla scoperta della struttura della materia, della Biologia e della Psicologia Quantistica. Romagnano al Monte (SA) : BookSprint Edizioni, 2019.
  • Scolari, Fabio. 2019. Psicologia quantistica. Valutazione critica della sua possibile applicazione in ambito lavorativo. 2019.

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