Werner Heisenberg, Fisica e filosofia, Il Saggiatore, Milano, 1982, pp. 45-47
Analisi del brano
Questo brano di Heisenberg evidenzia una distinzione fondamentale tra la meccanica classica e la meccanica quantistica, mettendo in luce le proprietà peculiari degli atomi e l’importanza della teoria quantistica nello spiegare la stabilità e il comportamento della materia.
1. Il contrasto con la meccanica classica
Heisenberg inizia confrontando la meccanica newtoniana, che governa sistemi planetari, con il comportamento degli atomi. Un sistema planetario, dopo un’interazione violenta (ad esempio, una collisione), non ritorna alla sua configurazione originale. Al contrario, un atomo, nonostante interazioni o collisioni, mantiene la sua identità e stabilità. Questo confronto sottolinea il limite della meccanica classica nel descrivere i sistemi microscopici. Mentre le leggi di Newton funzionano per grandi oggetti e sistemi, esse non sono sufficienti per spiegare i fenomeni atomici.
2. L’ipotesi quantistica di Planck e il modello di Bohr
Heisenberg richiama il modello atomico di Niels Bohr (1913), basato sull’ipotesi quantistica di Max Planck. Secondo Bohr, l’energia di un atomo non è continua, ma quantizzata: può assumere solo valori discreti. Gli “stati stazionari separati” di cui parla Heisenberg sono i livelli energetici quantizzati. Un atomo può trovarsi solo in uno di questi stati e non in valori intermedi. Dopo qualsiasi interazione, l’atomo tende a “rilassarsi” tornando al suo stato fondamentale, il più basso in energia.
3. La stabilità dell’atomo
Questo è un punto cruciale del discorso di Heisenberg. La stabilità dell’atomo è spiegata proprio dalla quantizzazione dell’energia: l’atomo non può dissipare energia in modo arbitrario, come accadrebbe in un sistema classico. La quantizzazione protegge l’atomo da una degradazione continua, rendendolo stabile e capace di mantenere la propria identità anche dopo interazioni complesse.
4. Gli spettri atomici
Heisenberg sottolinea un’altra conseguenza fondamentale del modello di Bohr: l’interpretazione degli spettri atomici. Quando un atomo viene eccitato (ad esempio, da una scarica elettrica), gli elettroni saltano a livelli energetici più alti. Quando ritornano ai livelli inferiori, emettono luce a specifiche lunghezze d’onda, formando le righe spettrali. Questa spiegazione teorica rappresentò una pietra miliare della fisica moderna, poiché permise di collegare osservazioni sperimentali (gli spettri) a una teoria quantitativa.
5. Implicazioni filosofiche
Il brano tocca implicazioni profonde: mentre la meccanica classica descrive un universo continuo e deterministico, la meccanica quantistica introduce la discrezione e, con essa, una nuova comprensione della realtà. Gli stati quantizzati riflettono una natura intrinsecamente diversa del mondo microscopico, dove la stabilità e le transizioni non sono casuali ma governate da leggi probabilistiche.
La teoria quantistica ha rivoluzionato la fisica, offrendo una spiegazione del comportamento atomico che non solo supera i limiti della meccanica classica, ma apre la strada a una comprensione più profonda della materia e delle sue interazioni. L’introduzione della quantizzazione non solo risolveva il problema della stabilità degli atomi, ma gettava le fondamenta per sviluppi successivi, tra cui la meccanica quantistica di Schrödinger e Heisenberg stesso.
