La fisica quantistica di Ant-Man

Ant-Man & The Wasp: Quantumania è sbarcato nelle sale cinematografiche e con esso tutto il suo carico di “scientificità” nel mondo del MCU. Quanta fisica possiamo trovare in questo film e quali sono i punti in comune con la scienza?

Tra i numerosi film Marvel, la storia di Ant-Man, delle particelle Pym e del regno quantico forse è uno dei racconti dove la scienza si intreccia moltissimo con la fantasia creando un racconto “fintoscientifico” (cit.Luca Perri). Da concetti molto concreti si sviluppano la trama e gli studi di Hank Pym e le avventure del piccolo/gigante Scott Lang. Partiamo dal principio, l’identità reale del primo Ant-Man è quella di Hank Pym un brillante scienziato (ai pari di Stark & Co.) inventore di un gas miniaturizzante e del suo opposto, un gas che consente di ingrandire qualsiasi cosa, organica o inorganica. Tra i suoi studi e specializzazioni ci sono anche la biologia, la cibernetica e anche la fisica. Realizza un casco che gli consente di comunicare con le formiche, dando loro ordini sia nel pianeta Terra che nel microscopico mondo quantico, ma soprattutto inizia ad essere un punto di riferimento “scientifico” per i vari amici di Scott Lang alla ricerca di risposte e certezze per sconfiggere i grandi Villain del mondo Marvel. Anche nelle pellicole cinematografiche di Ant-Man si trasuda scienza, ovviamente nei limiti di una pellicola MCU, ma effettivamente i concetti messi in campo da Hank Pym, e nel caso di questa terzo film anche dalla figlia di Scott Lang Cassie, hanno delle basi solide. Il tempo per esempio è alla base dei primi film e nei due Avengers dove viene più volte spiegato come concetto relativo (Albert Einstein docet), il tempo nel Regno Quantico è relativo, come Scott Lang scopre nel periodo tra la fine di Ant-Man and The Wasp e la sua liberazione all’inizio degli eventi di Avengers: Endgame, quando cinque anni sulla Terra passano per lui in sole cinque ore. Ma è in questo film che si esplora in maniera più “concreta” il concetto di fisica quantistica con il suo regno.

Proprio la costante di Planck, scoperta nel 1899 da Max Planck, è considerata il punto di partenza della rivoluzione introdotta nella fisica dalla meccanica quantistica, che ha un ruolo fondamentale sia in Ant-Man sia nel suo seguito, Ant-Man and the Wasp. Infatti Hank Pym a un certo punto mette Scott Lang in guarda dai rischi di un’estrema miniaturizzazione: Scott, infatti, potrebbe ricadere all’interno del “regno quantistico” (quantum realm), da cui non ritornerebbe più, come avvenuto decenni prima a Janet van Dyne, la prima Wasp, nonché moglie di Hank.

Il regno quantico, che ritorna anche nel seguito di Ant-Man, è la versione cinematografica del “microverso“.

Cosa è la fisica quantistica?

Riassumere uno dei concetti più complessi della fisica, e anche sperimentali, non è così facile, ma comunque si cercherà di inquadrare il concetto a supporto della pellicola Marvel. La fisica quantistica è una branca della scienza che si concentra sui fenomeni a livello subatomico e a differenza della fisica classica, che si basa su leggi deterministiche e prevedibili, la fisica quantistica introduce l’idea di incertezza e di possibilità multiple.

La fisica quantistica introduce l’idea di incertezza e di possibilità multiple.

Uno dei concetti fondamentali della fisica quantistica è quello della “natura ondulatoria” della materia, difatti secondo questa teoria, tutte le particelle subatomiche, come elettroni e fotoni, possiedono una natura ondulatoria e possono comportarsi sia come particelle che come onde (concetto ripreso anche nella pellicola di Ant-Man cambiandolo totalmente). Questa idea è stata formalizzata dalla meccanica quantistica, che descrive come le particelle si comportano a livello quantistico. Un altro concetto chiave è quello della “sovrapposizione quantistica“: questa teoria afferma che una particella quantistica può trovarsi in più di uno stato contemporaneamente creando delle vere e proprio varianti di se stesso, fino a quando non viene “osservata” o “misurata” (il gatto di Schrodinger), è proprio in quel momento che la particella assume uno stato definito. La fisica quantistica ha anche introdotto l’idea dell’ “entanglement quantistico“, in cui due o più particelle quantistiche sono connesse in modo tale che l’azione su una di esse influenza immediatamente l’altra, anche se si trovano a grandi distanze l’una dall’altra. Questo fenomeno è stato utilizzato per spiegare alcuni aspetti delle proprietà delle particelle subatomiche e delle proprietà dei materiali.

La fisica quantistica ha anche implicazioni importanti per la tecnologia. Ad esempio, i computer quantistici potrebbero essere in grado di risolvere problemi che sono al di là della portata dei computer classici. Inoltre, la fisica quantistica è alla base di tecnologie come i laser e i sensori quantistici. In sintesi, questa sezione della fisica è una branca della scienza che si concentra sui fenomeni a livello subatomico e la sua teoria introduce concetti come la natura ondulatoria della materia, la sovrapposizione quantistica e l’entanglement quantistico, che hanno implicazioni importanti per la fisica, la tecnologia e persino la filosofia. Nonostante la sua complessità e la sua apparente contraddizione con le leggi della fisica classica, la fisica quantistica ha dimostrato di essere una teoria estremamente precisa e affidabile nella descrizione dei fenomeni subatomici. Infine nonostante il suo carattere stravagante, la fisica quantistica ha portato a importanti scoperte e applicazioni pratiche, come i transitori quantistici, la crittografia quantistica e la tecnologia dei computer quantistici. Gli scienziati continuano a lavorare per comprendere meglio la fisica quantistica e per scoprire nuove applicazioni pratiche per questa teoria affascinante e complessa.

Gli scienziati continuano a lavorare per comprendere meglio la fisica quantistica e per scoprire nuove applicazioni pratiche per questa teoria affascinante e complessa.

Il regno quantico di Ant-Man

In questo terzo film la figlia di Scott Lang inizialmente “gioca” con gli strumenti di Hank Pym lanciando un messaggio all’interno del regno quantico, che ci viene poi proposto nella sua interezza come un universo “microscopico” molto vicino al regno cellulare animale, non per nulla per creare l’idea di questo universo i registi si sono ispirati a micro-fotografie di cellule reali. Qui siamo sulla speculazione pura in quanto se dovessimo seguire le leggi della fisica quantistica e immaginare un possibile regno quantico apparirebbe senza luce. Quando parliamo di regno quantico le scale sono talmente piccole da essere inferiori anche alla lunghezza d’onda della luce visibile. Se dovessimo immaginare la luce come una molla con degli alti e dei bassi, la lunghezza d’onda è la distanza tra due picchi e quello che noi abbiamo, come differenza tra la luce che vediamo, o le onde radio o i raggi X è rappresentato dalla compressione di questa molla. Le scale con cui abbiamo a che fare nel mondo quantico sono talmente minuscole che la molla risulterebbe sempre troppo grande per quanto riguarda la luce visibile, quindi all’interno di un possibile regno quantico non sarebbe possibile vedere nulla proprio perché siamo in assenza di una luce visibile.

La prima rappresentazione del mondo quantico (vista nel primo Ant-Man e in Doctor Strange) con i vari specchi poteva essere la metafora più vicina alla realtà, in quanto la luce che vediamo per riflessioni smette di funzionare nel mondo quantico quindi lo specchio che si rompe rappresentava proprio la luce che smette di “riflettere”. Purtroppo l’espediente è finito quasi subito.

Come abbiamo specificato il regno quantico, è la versione cinematografica del “microverso“, idea secondo cui all’interno degli atomi esistevano altri mondi, proporzionalmente più piccoli, quindi sì anche in questo caso c’è un concetto scientifico di base molto radicato dal quale sceneggiatori ed autori sono andati poi ad espandere per creare un mondo “fantastico”.
Questa idea deriva dal modello atomico di Niels Bohr, proposto nel 1913: secondo Bohr l’atomo di idrogeno era un piccolo sistema solare con al centro il protone di carica positiva e l’elettrone che ruota intorno al nucleo su orbite circolari. I raggi di queste orbite, però, erano ben definiti e i valori stabiliti da un’equazione che utilizzava numeri interi e la costante di Planck (leggi sopra).

I successivi risultati sperimentali nello studio del comportamento delle particelle (elettroni e protoni) permisero ai fisici teorici di sviluppare un modello dell’atomo più preciso: il mondo quantistico che emerse dopo le cure teoriche di Werner Heisenberg ed Erwin Schrodinger era non locale e nebuloso e molto diverso da quello descritto precedentemente. In poche parole la matematica che descriveva il mondo microscopico era di tipo statistico, o, come scoprì il matematico George Machie, si basava su una logica non booleana. La logica classica, o booleana, è la logica a due valori in cui una proposizione può assumere solo due valori, vero o falso (1 o 0).

La logica classica, o booleana, è la logica a due valori in cui una proposizione può assumere solo due valori, vero o falso (1 o 0).

Ed è da proprio questa la logica alla base della meccanica quantistica, secondo cui, ad esempio, un elettrone ha una certa probabilità di essere in qualunque punto dello spazio. Ovviamente ad ogni punto viene assegnato un valore differente: alcuni punti hanno un valore piccolissimo, altri più alto. Questo per concludere il concetto di miniaturizzazione per cui ad Ant-Man di reale resterebbe ben poco se la miniaturizzazione e il microverso sono fisicamente impossibili o molto improbabili, nel primo caso. All’interno del film inoltre più e più volte ci si riferisci alle particelle subatomiche, sia Hank Pym che la figlia di Scott parlano di subatomico (a volte anche in modo random), chiaramente anche questo termine non basta citarlo per dare veridicità alla storia che come abbiamo potuto notare è sì basata su dei concetti scientifici reali, ma con una devianza “fintascientifica” tipica di queste pellicole.

In fisica, una particella subatomica è una particella di massa inferiore a quella di un atomo. Una particella subatomica può essere elementare, non costituita da altre particelle (ad esempio l’elettrone), o composta, cioè fatta di altre particelle. La disciplina che studia questo tipo di particelle è la fisica nucleare e in particolare la fisica delle particelle. L’osservazione sperimentale che la luce talvolta ha un comportamento affine a quello di un flusso di particelle (fotoni) e tal’altra esibisce proprietà ondulatorie portò a sviluppare il concetto di dualismo onda-particella, che risultò fondamentale per l’elaborazione della meccanica quantistica Nel contesto della teoria quantistica dei campi, che ha congiunto la meccanica quantistica con la teoria dei campi, le interazioni tra particelle sono descritte tramite la creazione e distruzione di quanti delle corrispondenti interazioni fondamentali.

Tirando le somme nel film di Ant-Man & The Wasp: Quantumania di scienza se ne parla, ma chiaramente senza nessun riferimento realistico, le citazioni alla fisica quantistica ci sono, il regno quantico ideato in un certo modo anche e qualche concetto di relatività all’interno di alcuni discorsi sul tempo ci sono anche, ma ovviamente parliamo di sola speculazione “fintascientifica”.

Detto ciò Hank Pym, insieme a Tony Stark, rappresentano forse la parte più scientifica del mondo MCU, o come ci piace rinominarla “fintascientifica” (cit.Luca Perri).