di Michele Forastiere*
*professore di matematica e fisica
 

Ricorderete che nell’ultimo articolo (Ultimissima 5/2/12), il terzo della serie sul libero arbitrio, avevamo esaminato il punto di vista dell’informatica sul problema del rapporto mente-cervello (la cosiddetta questione ontologica).

Eravamo arrivati alle seguenti conclusioni:

A) L’informatica non potrà mai dare una risposta soddisfacente alla questione ontologica, fondamentalmente perché nemmeno l’eventuale superamento di tutti i test da parte di un’ipotetica “mente artificiale” sarebbe in grado di falsificare l’ipotesi interazionista, né di verificare quella riduzionista;

B) Vi sono fondate ragioni teoriche (la mancanza di intenzionalità e l’argomento gödeliano) per ritenere che la mente umana non sia effettivamente riducibile a un meccanismo dal funzionamento algoritmico;

C) Per avere qualche speranza di arrivare in porto, un efficace studio teorico del legame tra mente e cervello richiede verosimilmente un’analisi approfondita dei fenomeni fisici fondamentali coinvolti nell’attività neurale.

 
Prima di procedere nell’analisi è necessario chiarire alcuni concetti. La nostra conoscenza del funzionamento della natura deve molto allo splendido edificio teorico che gli scienziati avevano messo a punto alle soglie del XX secolo, comunemente definito fisica classica. Con questo termine si intende, in buona sostanza, il paradigma secondo cui la realtà oggettiva è costituita da microscopiche particelle solide, interagenti mediante forze che seguono leggi matematiche rigorose. Secondo questa concezione, l’Universo è uno smisurato meccanismo, i cui innumerevoli ingranaggi non possono fare altro che ruotare e incastrarsi nel modo stabilito da inesorabili leggi matematiche – in modo del tutto indipendente dai pensieri, dalle emozioni e dalle intenzioni delle persone “presenti sulla scena”. Insomma, apparentemente la fisica classica implica il determinismo, e risolve il problema ontologico a favore del riduzionismo materialista. Dico “apparentemente”, perché è comunque fatta salva la possibilità di una qualche forma di dualismo cartesiano o spiritualismo che giustifichi in maniera non materialista l’autocoscienza e il libero arbitrio – un’ipotesi che, sebbene ripugni a molti studiosi, rimane pur sempre scientificamente non falsificabile.

Tuttavia, da circa ottant’anni sappiamo che l’Universo materiale non è descritto correttamente dalla fisica classica. Tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo, infatti, una serie di esperimenti e di accurate riflessioni teoriche avevano convinto la comunità scientifica che era necessario un profondo ripensamento del paradigma classico. Si giunse così, Intorno agli anni ’30 del XX secolo, alla formulazione della meccanica quantistica, una teoria destinata a rivoluzionare il mondo della scienza – e non soltanto quello. Una delle caratteristiche principali della meccanica quantistica consiste nella sostituzione dei numeri che in fisica classica descrivono le proprietà dei sistemi con operazioni matematiche astratte. Da questa sostituzione (detta “quantizzazione”) segue il famoso Principio di Indeterminazione di Heisenberg, secondo cui (per esempio) non è possibile determinare con esattezza contemporaneamente la velocità e la posizione di una particella. Il livello di indeterminazione dipende da una costante universale denominata Costante di Planck, che è un fattore onnipresente nelle equazioni della meccanica quantistica. È interessante notare che, ponendo tale costante uguale a zero, le equazioni quantistiche si riducono alle equazioni classiche! La fisica classica si rivela dunque un’approssimazione della fisica quantistica: in quanto tale, perciò, diventa un approccio da considerarsi valido solo entro limiti che dipenderanno dal tipo di fenomeno studiato.

Il Principio di Indeterminazione ha una ricaduta immediata su uno dei problemi che abbiamo incontrato in questo percorso. È chiaro, infatti, che in un Universo quantistico il determinismo non è più sostenibile, né in teoria, né in pratica. Il motivo è che, se è vero che i sistemi macroscopici costituiscono – di norma – delle eccellenti approssimazioni classiche, è altrettanto vero che la dinamica dei sistemi complessi appare estremamente sensibile alle condizioni iniziali. In parole povere, diventa teoricamente impossibile prevedere l’evoluzione temporale di un qualunque sottoinsieme materiale dell’Universo, perché non se ne può conoscere con precisione infinita lo stato iniziale. Un’altra importante caratteristica, propria della meccanica quantistica, è il fatto che l’Osservatore diventa parte integrante di ogni esperimento. È infatti la sua scelta preliminare di una tra varie possibilità prestabilite a fissare la successiva evoluzione del sistema (che avverrà secondo precise leggi matematiche), e quindi a determinare i potenziali risultati di una misura. Il punto-chiave è che non è possibile dire – in base alle leggi quantistiche – quale tra le intenzioni fisicamente consentite sarà effettivamente scelta, e quando questa scelta sarà attuata. In definitiva, l’Osservatore va trattato, nelle applicazioni pratiche, come un agente capace delle libere scelte che servono a fissare i parametri indipendenti della teoria. Fu John Von Neumann, uno dei padri fondatori della meccanica quantistica, a fissare il formalismo matematico di tale azione, secondo lo schema applicativo oggi universalmente adottato dalla comunità scientifica.

Si capisce come l’idea di un Osservatore “attivo” vada a incidere sul problema del rapporto causale mente-cervello – sebbene, naturalmente, non possa risolverlo. La questione dell’effettivo ruolo della coscienza, infatti, riguarda l’interpretazione della teoria quantistica – ancora oggi largamente dibattuta – e non la sua applicazione – che è invece ampiamente consolidata nella pratica sperimentale. Va detto che esistono più di dieci interpretazioni possibili per la meccanica quantistica, tutte ugualmente valide dal punto di vista scientifico, perché indistinguibili mediante esperimenti (la progettazione di test capaci di discriminare tra le varie interpretazioni è tuttora oggetto di ricerca attiva). Secondo una di queste interpretazioni, dovuta allo stesso von Neumann e a Eugene Wigner – recentemente rielaborata da Henry Stapp – la coscienza gioca un ruolo causale attivo. In pratica, secondo l’interpretazione di von Neumann-Wigner-Stapp l’interazionismo diventa un’ipotesi che si inserisce in maniera naturale nel contesto della meccanica quantistica. Chiaramente, in questa ottica la mente si conferma essere un fenomeno irriducibile alla pura materialità.  È interessante osservare che l’analisi di Stapp, oltre a eliminare alla radice i problemi legati a una concezione meccanicistico-algoritmica della mente, è in grado di spiegare coerentemente i fenomeni neuro-psicologici. Il meccanismo che sarebbe alla base del legame mente-cervello è l’Effetto di Zenone Quantistico. Tale effetto, che è stato verificato direttamente in sistemi atomici, viene usato con ogni probabilità anche nell‘orientamento magnetico degli uccelli.

Le critiche alla proposta di Stapp fanno principalmente appello a una presunta inutilità dell’approccio quantistico nello studio del cervello umano (vedere per esempio qui). Tale obiezione non sembra, in realtà, particolarmente giustificata. Bisogna ricordare, tra l’altro, che la fisica classica è solo un’approssimazione alla fisica quantistica: e non è detto che essa sia un’approssimazione valida in tutti i dettagli nel caso di un oggetto complesso come il cervello, il cui funzionamento dipende in maniera determinante da flussi di ioni attraverso canali di dimensioni atomiche. Si aggiunga il fatto che, negli ultimi anni, si sono accumulate numerose prove di comportamento quantistico in oggetti macroscopici e in esseri viventi. In ogni caso, è bene ribadire che la fisica classica non può produrre risposte definitive al problema della mente. Nella prospettiva del materialismo, infatti, il paradigma classico implica una concezione meccanicistica del cervello, e di conseguenza un’idea di mente algoritmica – una soluzione che, come abbiamo visto, risulta insoddisfacente sotto molti aspetti.

Giunti infine al termine di questo lungo percorso, direi che si possa affermare con sicurezza che né le neuroscienze, né l’informatica, né la fisica decretano la fine del libero arbitrio dell’Uomo. Oserei anzi esprimere un concetto davvero azzardato: l’idea che anche la scienza moderna cominci a concepire la mente come una componente essenziale del tessuto della Realtà, e non solo (per usare le parole dello stesso Stapp) come “un testimone causalmente inerte dell’insensata danza degli atomi”.

Michele Forastiere
michele.forastiere@gmail.com