Devo dire che, fino a che insegnavo io, non era proprio un modo molto aggiornato. Una volta, infatti, un mio studente mi disse che l'insegnante di chimica gli aveva detto qualcosa del tipo che non è possibile vedere un atomo. Era giusto qualche anno dopo la prima "foto" al microscopio elettronico di un atomo di idrogeno, e ovviamente corressi la cosa, cercando di spiegare la faccenda. A quanto pare le cose sono leggermente migliorate. Andiamo, però, con ordine.
Di tutto l'articolo mi voglio concentrare solo su alcuni aspetti contenuti all'interno del paragrafo Controversial aspects, ignorando quello, altrettanto controverso, sul fotone: il motivo è che sono anni che sto cercando di trovare una chiave, in parte tecnica, per affrontare questa particella. Il primo punto su cui, invece, vorrei soffermarmi è il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Esso dice, nella vulgata usuale, che è impossibile conoscere con la stessa precisione la posizione e la quantità di moto di una particella. E' possibile affrontare, però il principio di indeterminazione da un punto di vista più tecnico, come ho anche mostrato nel volume della collana Matematica che ho firmato, che permette di generalizzarlo a coppie di operatori che posseggono una determinata caratteristica. A livello scolastico, però, il principio non può essere affrontato in nessun modo tecnico e indubbiamente la versione usuale risulta più efficace di quella legata alla teoria dei gruppi. E infatti in quest'ambito viene spezzo suggerita quella che gli autori chiamano la formulazione di Robertson, ovvero la descrizione del principio tramite l'esperimento della fenditura singola:
(...) la posizione di una particella viene determinata forzandola a passare attraverso una fenditura stretta. Questo, tuttavia, introduce incertezza nella quantità di moto, dando origine alla tipica figura di interferenza.Questo è posto in contrapposizione con l'esperimento mentale proposto dallo stessio Heisenberg il cosiddetto argomento del microscopio:
(...) la posizione di una particella viene determinata attraverso l'interazione con un fotone di lunghezza d'onda corta per ridurre al minimo l'incertezza sulla posizione. Tuttavia, ciò introduce una grande incertezza nella quantità di moto.Devo dire che, da studente, mi è stato raccontato proprio l'esperimento della fenditura singola, che penso sia proprio la scelta didattica giusta. Eppure la maggior parte degli insegnanti intervistati ha ritenuto i due approcci equivalenti, cosa che non è sbagliata di per se, ma dal punto di vista didattico permettetemi di avere qualche dubbio sulla posizione. La cosa più stupefacente, però, è che all'incirca un terzo (a meno di errori di battitura) ha risposto I do not know/I am not sure,
(...) suggerendo una mancanza di fiducia nell'impegnarsi criticamente con i concetti della fisica quantistica.Come suggerito poi nelle conclusioni, questo è probabilmente dovuto al fatto che un numero non trascurabile e sempre crescente di laureati in matematica finiscono per insegnare anche fisica, evidenziando così una (neanche tanto) piccola falla nel sistema che da un lato è carente nella formazione degli insegnanti relativamente alla fisica moderna in particolare, mentre dall'altro sembra avere una anacronistica visione che basti avere una laurea scientifica per insegnare qualsiasi materia di quest'area.
Un altro punto interessante della discussione presente nell'articolo è legato al principio di complementarietà, in particolare la dualità onda-particella.
Si fa comunemente riferimento a due formulazioni distinte e, in una certa misura, contrastanti. La teoria di Bohr-Pauli afferma che gli aspetti ondulatori e corpuscolari non possono essere osservati simultaneamente; qualsiasi esperimento progettato per rivelare un aspetto preclude necessariamente l'osservazione dell'altro. Invece, la teoria di Greenberger-Yasin propone che un sistema quantistico possa mostrare simultaneamente sia un comportamento ondulatorio che corpuscolare, sebbene con "diversi gradi di manifestazione".L'articolo di Daniel Greenberger e Allaine Yasin, che non esaminerò in questa sede, risale al 1988, ovvero poco più di dieci anni più tardi rispetto all'esperimento di Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli, e Giulio Pozzi. Se ascoltate attentamente il video realizzato dai tre ricercatori sul loro esperimento, noterete che a un certo punto, dopo aver rilevato il comportamento ondulatorio degli elettroni, hanno ripetuto subito dopo l'esperimento nelle condizioni in cui prima si era rilevato il comportamento corpuscolare, ritrovando in questo caso, però, il comportamento ondulatorio, che in effetti sembrerebbe andare nella direzione della proposta di Greenberg e Yasin.
Ora, mentre gli esperti pendono leggermente sulla formulazione di Greenberg-Yasin (43% vs 30%, con il resto che non vede alcuna contraddizione tra le due), tra gli insegnanti, invece c'è una maggiore preferenza sulla formulazione di Bohr-Pauli, evidentemente influenzati dai libri di testo scolastici che propongono questa per la maggiore.
Anche in questo caso trovo interessante, e abbastanza condivisibile, questo commento:
Alcuni esperti hanno anche sostenuto la necessità di evitare del tutto la nozione di dualità, considerandola un retaggio della fisica classica che potrebbe ostacolare lo sviluppo di un autentico modello quantistico.Più in generale, spulciando tra i dati (comunque parziali perché stiamo parlando in ogni caso di qualcosa come 160 insegnanti) e le conclusioni dei ricercatori, la sensazione è che gli attuali insegnanti di fisica italiani tendano a restare ancorati alla cosiddetta meccanica quantistica classica, quella emersa nei primi trenta anni del XX secolo. Qualcosa che poteva ancora essere valido quando andavo a scuola, ma che forse potrebbe essere utile aggiornare un po', non solo perché molte delle aggiunte del secolo successivo hanno trovato conferme sperimentali, ma anche per quell'idea di mantenersi aggiornati da un lato e dall'altro avere sempre maggiori strumenti per stimolare gli studenti (e più in generale chi ascolta).
Immagine d'apertura generata con Copilot
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