Acqua e fisica quantistica

Autore: Emilio Del Giudice
A cura di: Progetto MEG

Questo secolo è nato con grandi speranze, e poi ha attraversato vicissitudini turbolente. Le rivoluzioni dell'inizio secolo danno proprio l'impressione di dar luogo all'opposto di quello per cui erano nate. La rivoluzione quantistica era nata per ricondurre a un comportamento unitario il comportamento a priori del tutto sconclusionato degli insiemi di atomi.

Un atomo ha il senso d'identità, di appartenenza a un oggetto, o è un modo antropomorfico di porre la questione? Cosa fa uscire l'atomo dalla sua solitudine, rotta solo da scontri con altri atomi ?

Un mondo di atomi isolati che si urtano periodicamente, assomiglia a certi incubi delle società contemporanee, dove spesso gli individui si incontrano solo entrando in contrasto.

La legge per cui gli atomi operano collettivamente, coerentemente, non avviene a causa di urti estrinseci casuali... ma viene dallo spazio in cui questi atomi sono inseriti, in cui navigano. È il mezzo che fornisce loro un'identità collettiva.

Questo spazio era inesistente nella fisica classica, era un puro recipiente vuoto, mentre nel vuoto quantistico le cose cambiano.

Anche nella fisica classica si dice che il vuoto viene poi riempito dai campi, gravitazionale, elettromagnetico, e così via. Questi campi però richiedono energia per essere accesi, altrimenti hanno valore zero.

Nella fisica quantistica, niente può avere valore permanente zero, altrimenti sarebbe perfettamente determinato. Qui vediamo come l'incontrollabile fluttuabilità elementare è la base per la costruzione di qualcosa di permanente. Siccome niente può essere permanentemente zero, abbiamo delle fluttuazioni: immaginate lo spazio vuoto come buio in cui ogni tanto si accende una luce, che è la fluttuazione del campo magnetico.

Heisenberg ci insegna che questo fenomeno può esistere solo per un tempo molto limitato, perché i valori medi devono essere quelli classici, si devono conservare, e possono essere violati solo per un breve istante di pazzia.

Però lo spazio è riempito da queste fluttuazioni, gli atomi che si trovano in tale spazio le avvertono e, se sono particolarmente densi, l'interazione tra la fluttuazione del campo e la corrispondente fluttuazione dell'atomo può diventare, in condizioni opportune, così elevata da diventare un fatto permanente, perché dà luogo a un'energia attrattiva che abbassa il livello energetico del sistema fisico, il sistema fisico per una legge fondamentale adotta la configurazione che richiede il minor livello di energia.
Il diametro medio di una molecola d'acqua è di 1 armstrong, la distanza media nel vapore sono 36 armstrong, una folla molto rada, come se delle persone stessero a 40 metri l'una dall'altra; nei liquidi stanno a 3 armstrong, praticamente a contatto, e questo accade in un momento di transizione, in cui il vantaggio energetico di muoversi tutti in fase diventa rilevante rispetto al vantaggio di stare separati. Le due configurazioni, quella gassosa e quella condensata, prevalgono a seconda di qual è la situazione più economica, una volta fatto il calcolo dell'energia.

Esistono delle situazioni che corrispondono a quelle di esistenza ordinaria, in cui gli atomi si riposano di più danzando insieme che da soli: diventa un principio di costruzione estrinseca ed intrinseca, perché gli atomi si muovono non solo di per sé stessi, ma sulla base di una sollecitazione che ricevono da un campo generato da tutti gli altri, e anche da sé stessi, quindi abbiamo un principio di automovimento.

Nella fisica classica l'atomo si muove solo per sollecitazione esterna: nel sistema non coerente l'altro atomo è un ostacolo, un nemico contro cui sbatto, nel sistema coerente l'altro è la condizione del mio moto, ed io sono la condizione del suo, e ci si muove non a dispetto l'uno dell'altro, ma proprio perché c'è l'altro. È un automovimento e non un eteromovimento, quindi la modifica avviene dall'interno, cioè l'esterno può modificare il sistema solo se ne modifica l'interno e passa attraverso la modifica della relazione di fase che li avvolge tutti. A meno che la sollecitazione esterna non sia così grande, un urto così violento, da superare le barriere energetiche che proteggono il sistema coerente e quindi buttare a viva forza alcune particelle fuori dalla loro danza, creando così una parte non coerente. Nella vita esiste la coerenza ma anche la non coerenza. L'acqua è un insieme di due fluidi, c'è una parte dello spazio con queste molecole che si muovono in fase, ma esistono anche regioni in cui si addensano “gli esuli”, cacciati da fluttuazioni termiche particolarmente forti: la frazione non coerente cresce con l'aumento di temperatura, in essa le molecole si muovono come un gas, dando luogo all'entropia, ossia la temperatura osservata del liquido.

Il sistema coerente ha entropia e temperatura zero.

Però l'esistenza di queste frequenze non coerenti è importante anche per la vita: nel sistema coerente possono infiltrarsi degli “ospiti”, cioè molecole non di acqua; ma in un sistema coerente tutte le molecole si devono muovere con lo stesso ritmo... per cui vengono cacciati, e una coerenza locale diventa nemica di una coerenza universale. Come possono insiemi coerenti di frequenze diverse dar luogo a un sistema aggregato come l'organismo vivente, in cui ci sono tantissimi tipi di coerenza ? È un problema che deve essere ancora risolto.

Le molecole diverse, non potendo entrare nel sistema coerente, entrano negli interstizi di non coerenza, ecco perché la vita ha una temperatura minima al di sotto della quale non si può scendere; calando la temperatura, la parte non coerente sparisce, e gli interstizi, divenuti troppo piccoli, non possono far entrare le molecole diverse sufficienti a dare luogo all'organismo vivente. Si calcola che la dimensione della grandezza di quegli interstizi nell'acqua è più o meno quella delle macromolecole biologiche; a temperature più basse non avrebbero lo spazio per entrare.

Con l'aiuto del campo elettromagnetico dell'acqua, che non è strettamente intrappolato ma trapela fuori, le molecole entrano e danno luogo a forme di coerenza diverse, si organizzano anche loro. A un certo punto, hanno anche la possibilità di svolgere reazioni chimiche che producono energia, cambiando così la loro natura, quindi tutto il gioco delle frequenze elettromagnetiche del campo deve evolversi in corrispondenza del cambiamento dei protagonisti del sistema. L'energia prodotta da queste reazioni, ai bordi della regione coerente, non se ne va in forma di calore, ma in forma di onde, e può dar luogo a una forma di coerenza.

La chimica e l'elettromagnetismo si incastrano l'una nell'altro, nel senso che le molecole non interagiscono casualmente, ma si incontrano per un principio di risonanza elettromagnetica, se le loro frequenze di oscillazione rispetto al campo si accordano. Per cui ci sono attrazioni privilegiate che daranno luogo a reazioni chimiche favorite rispetto ad altre. L'energia emessa da queste reazioni chimiche può trasformarsi in alimentazione di eccitazioni elettromagnetiche, che a loro volta portano il gioco più lontano.

Nell'acqua liquida semplice, la frequenza oscillatoria del campo responsabile della coesione delle molecole è una sola; quando abbiamo a che fare con più sistemi, ognuno con la sua frequenza, tenendo presente anche che cambiano nel tempo, cominciamo ad avere un insieme di “note” che variano nel tempo e non sono più note singole, ma voci, messaggi.

Questa può essere una delle strade per capire come emerge la coscienza dalla materia.