L’incontro tra Medicina e Fisica Quantistica dei Campi

Introduzione

Nata oltre un secolo fa, la Fisica Quantistica si è rivelatala teoria in grado di spiegare l’infinitamente piccolo con un successo sperimentale che non ha eguali. La Fisica Quantistica, com’è noto, descrive fenomeni apparentemente bizzarri e surreali che accadono nelle dimensioni atomiche e subatomiche.

L’infinitamente piccolo non smette mai di sorprenderci:fenomeni come l’effetto tunnel, l’entanglement e la non-località sono lontani dalla nostra comprensione, ancora troppo ancorata alle dinamiche della materia macroscopica. L’effetto tunnel, ad esempio, è un fenomeno secondo il quale una particella quantistica può attraversare trasparente mente una barriera di potenziale: ovviamente non esiste un equivalente classico, infatti una barriera fa sempre rimbalzare indietro un oggetto materiale che cerchi di attraversarla. L’entanglement invece rende possibile che due o più particelle quantistiche restino interallacciate tra di loro anche a distanze grandissime,e che l’interazione anche con una sola di esse influenzi istantaneamente tuttele altre. Nel mondo quantistico infatti è anche possibile l’interazionenon-locale ovvero le particelle quantistiche possono influenzarsivicendevolmente seppur lontane: anche questo un fenomeno non è previsto dallafisica classica newtoniana-galileiana secondo la quale vale solo il principiodi località.

Per quanto singolari possano sembrare, questi fenomeniesistono realmente e sono stati riprodotti in laboratorio. Infatti, la FisicaQuantistica ha già portato una serie di applicazioni tecnologiche che ha cambiatola nostra vita quotidiana: dai microprocessori dei computer e deglismart-phone, dai laser alle fibre ottiche. In generale, l’intero settore dellamicroelettronica a semiconduttori, che sviluppa i chip presenti in ogniapparato elettrico, è nato dalla Fisica Quantistica. Ma ci sono ancheinnumerevoli applicazioni in ambiente medico: basti pensare ad esempio alla risonanza magnetica nucleare,utilizzata in diagnostica, è basata proprio su un principio fisico di risonanzaapplicato agli atomi di idrogeno nei tessuti corporei.

I notevoli progressi tecnologici in questo settore lasciano già intravedere, per il prossimo futuro, nuove straordinarie applicazioni nel mondo delle comunicazioni ed Internet: dai computer quantistici (ad esempio, il computer quantistico D-Wave già oggi è utilizzato da Google) 1 ai satelliti per comunicazioni quantistiche (ad esempio, recentemente lanciati dalla Cina) 2. Solo dare un’idea: i computer quantistici (basati su qubit) [1],ad elevato grado di parallelismo, saranno estremamente più veloci degli attuali computer Digitali (basati su bit), mentre le comunicazioni quantistiche attraverso qubit saranno praticamente inviolabili, rendendo sicuri scambi di informazioni e transazioni economiche.

Ma ci sono anche altre importanti applicazioni, che potrebbero avere un impatto persino più profondo sulla nostra vita ed il nostro benessere.Si sta, infatti, già parlando di Biologia Quantistica. Come si legge nel libro 3 “…stiamo cominciando a capire che nel profondo delle cellule viventi, succedono fenomeni quantistici…il funzionamento degli enzimi, la base stessa del nostro essere in vita, deve la sua perfezione quasi miracolosa al fatto che nel corso della reazione chimica alcune particelle sembrano svanire da un punto per materializzarsi istantaneamente da un’altra parte”.

Come dire che se scendiamo ad un livello ancora più di quello ove oggi si osservano oggi le reazioni biologiche elettro-chimiche, si apre uno straordinario mondo di interazioni quantistiche dove campi e particelle sono governati dai fenomeni come effetto tunnelentanglement e non-località.

Questo cambia profondamente la logica di comprensione e di possibile intervento sulle dinamiche di funzionamento della vita e del benessere. Si aprono nuovi orizzonti: non solo la Biologia ma anche la Medicina, ad esempio, hanno l’opportunità di scendere di entrare nel mondo delle interazioni quantistiche, per osservarne e regolarne le dinamiche.

Dunque i tempi potrebbero essere maturi per costruire un ponte tra la Fisica Quantistica e la Medicina. È vero che da tempo si parla di Medicina Quantistica, Elettromagnetica od Olistica. Tuttavia è anche innegabile che talvolta questi termini sono stati usati in maniera impropria, superficiale, ai fini di marketing o con un limitato fondamento teorico e pratico.

Servono metodi e protocolli sistematici e sistemici: Il primo passo è sgombrare il campo da strumentalizzazioni e superficialità, e puntare verso una profonda ed aperta “fusione di competenze e conoscenze” che coinvolga esperti di diverse discipline scientifiche ed umanistiche: dalla fisica alla biologia, dall’ingegneria alla medicina, dalla matematica alla psicologia, all’arte in generale.

Dalla Meccanica Quantistica alla Teoria Quantistica dei Campi

Storicamente la Meccanica Quantistica è stata formalizzata nella seconda metà degli anni venti da grandi personalità come Paul Dirac, John Von Neumann e Hermann Weyl. Tuttavia questa rivoluzionaria disciplina sarà molto influenzata dal paradigma riduzionista imperante in quegli anni, che ne ridimensionerà drasticamente il potenziale innovativo.

Si assiste infatti, sin dalla seconda metà del XIX secolo, ad un forte scontro tra due paradigmi scientifici: quello “termodinamico” e quello “atomistico”. Uno scontro di vedute che condizionerà la non solo fisica, ma anche l’economia, la politica e la cultura sociale negli anni a venire. L’approccio “termodinamico”, che trova espressione nel pensiero di Ernst Mach, Wilhelm Ostwald…, propone una visione olistica della materia, come fosse un campo, ossia un’entità distribuita che esprime una proprietà in ogni punto dello spazio e del tempo. In altre parole, la realtà è fatta di campi energetici, impossibile segmentarli come fossero oggetti quantizzati.

Per contro, il paradigma “atomistico”, diffuso da James C. Maxwell, Ludwig E. Boltzmann…, asserisce che la materia nasce dall’aggregazione progressiva di costituenti elementari: come metafora pensate all’orologio come insieme di ingranaggi. Questo approccio riduzionista si basa sulla visione che se conosco tutti gli atomi di una sostanza, e come sono montati assieme, allora conosco esattamente tutto di quella sostanza.

Fu questa visione positivista della realtà a prevalere. Dunque la Meccanica Quantistica restò per certi versi una “rivoluzione inespressa”, in quanto troppo focalizzata su fenomeni quantistici in regioni localizzate dello spazio-tempo e quindi troppo orientata solo alla ricerca di particelle elementari puntiformi, i quanti, gli ingranaggi elementari della materia.

Oggi tuttavia stiamo superando questa visione riduzionista per recuperare, in un certo senso, la visione olistica della termodinamica: nasce e sviluppa la Teoria Quantistica dei Campi come estensione e superamento della Meccanica Quantistica. La “complessità” della realtà non è riducibile, segmentabile ma si esprime come un “continuum” dove emergono proprietà e fenomeni anche non locali.

Come scrisse magistralmente H. Weyl anticipando i tempi “…un elettrone è una piccola regione del campo elettrico dove l’intensità assume valori estremamente elevati. Tale nodo di energia, che non è affatto nettamente distinto dal resto del campo, si propaga attraverso lo spazio vuoto come un’onda sulla superficie di un lago”.

In altre parole, secondo la Teoria Quantistica dei Campi, la realtà è pervasa da campi quantistici, presenti in ogni punto dello spazio: ciò che chiamavamo particelle quantistiche sono delle “condensazioni” locali di tali campi.

Dunque i quanti perdono il loro carattere puntiforme ed indipendente, non sono gli ingranaggi di un orologio ma le increspature di un mare di energia. Infine, il cosiddetto vuoto quantistico, che costituisce il 99,9999…% della materia, assume il significato di livello minimo di energia dei campi quantistici che permeano il tutto: dal vuoto quantistico emergono costantemente increspature virtuali di energia secondo oscillazioni spontanee, capaci di mediare interazioni non-locali. Nessun corpo è dunque isolabile ma è sede di profonde interazioni energetiche.

Possibili Impatti sulla Medicina del futuro

Si parla, in maniera talvolta vaga, di campo di coscienza o di campo informativo (o anche energetico) associato agli esseri viventi, come elemento “sottile” dinamico e variabile in base allo stato di salute/benessere. Anche nel contesto delle Medicine complementari di Tradizione (ma non solo) si parla anche di “intenzione” del Medico curante come elemento capace di influenzare tale campo di coscienza o di campo informativo.

Non esiste tuttavia ancora una teoria scientifica che confermi queste assunzioni e non è ancora del tutto chiaro cosa le attuali sperimentazioni riescano veramente a dimostrare. La Teoria Quantistica dei Campi pare offrire una possibile via di interpretazione concreta e sperimentabile, ma servono ancora studi e prove sperimentali di verifica. In particolare l’interpretazione più verosimile, collocabile in tale ambito, riguarda presenza dei cosiddetti bosoni di Nambu-Goldstone, ovvero di “quasi-particelle” in grado di mutuare (non energia ma modi di correlazione, ordine) ovvero di trasferire le informazioni di “fase”, anche senza spostamento di energia e materia.

Alla luce di questi nuovi sviluppi della Fisica Quantistica, si potrebbero aprire nuovi concreti orizzonti per la Biologia e per la Medicina: in sintesi, si potrebbe dire che l’approccio elettro-chimico (oggi dominante) potrebbe essere arricchito e completato con quello quantistico-energetico o addirittura informazionale.

Il ristabilimento di salute e benessere potrebbe quindi avvenire non solo attraverso l’adozione di una giusta terapia chimica farmacologica, dietetica, un sano stile di vita, ma anche con l’analisi preventiva e la somministrazione (tramite apposite apparecchiature) di campi energetici ed informazionali. Anche la prevenzione potrebbe assumere un nuovo significato: sarà possibile eseguire delle analisi dei campi energetici (ad esempio elettromagnetici) di tessuti, organi e sistemi, correlare i dati raccolti, ad esempio, con altri dati relativi ai livelli di ossigenazione o di stress ossidativo (ROS) etc… così da anticipare l’attuarsi di eventuali squilibri ancor prima che si manifestino a livello fisico. Sebbene già oggi ci siamo esempi di queste pratiche, le reali conoscenze sono ancora alquanto frammentate e servono metodi e protocolli sistematici.

A titolo di esempio in 4 viene riportata un’interessanteanalisi, volta ad alimentare la formazione sul tema “Technology and the Futureof Medicine” sviluppata da un gruppo multidisciplinare di esperti.

In conclusione, grazie agli sviluppi delle tecnologie quantistiche, la nostra società sarà presto chiamata ad affrontare un cambiamento tecnico-economico epocale, con un impatto sistemico, in tutti i campi del sapere e dell’economia. Si prevedono anche applicazioni innovative nella Biologie e nella Medicina, che potrebbero avere un impatto molto profondo sulla nostra vita ed il nostro benessere. È necessario puntare ad una profonda ed aperta “fusione conoscenze e competenze” scientifiche che coinvolga esperti di diverse discipline: dalla fisica alla biologia, dall’ingegneria alla medicina, dalla matematica alla psicologia.


Nota:
[1] Così come il bit (che assume i valori 0, 1) è l’unità di informazione digitale, qubit è l’unità di informazione quantistica. Grazie al principio di sovrapposizione, nel caso del qubit è anche possibile combinare linearmente i due valori 0 ed 1 per ottenere uno stato di sovrapposizione dei due. Questo principio rende i computer quantistici estremamente più veloci nel fare dei calcoli.

Bibliografia

  1. D-WAVE- disponibile al seguente link: https://www.dwavesys.com/home
  2. Satellite per comunicazioni quantistiche – disponibile al seguente link: http://www.media.inaf.it/2018/01/19/internet-quantistica-micius/
  3. J. Al-Khalili, J. McFadden, “LaFisica della Vita”, Bollati Boringhieri
  4. Solez,Kim et al. “Bridging the Gap between the Technological Singularity andMedicine: Highlighting a Course on Technology and the Future of Medicine .” GlobalJournal of Health Science 5.6 (2013): 112–125. PMC. Web. 16 July2018, disponibile al seguente link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4776857/

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