Libri di F. Ligabue

Con l'attenzione per i dettagli di uno storico e la capacità narrativa di uno scrittore, George Johnson celebra dieci tra gli esperimenti più belli che hanno rivoluzionato la concezione dell'uomo e dell'universo, e ci fa rivivere il tempo in cui il mondo sembrava pieno di forze misteriose e gli scienziati erano attratti irresistibilmente dalla luce, dall'elettricità e dal corpo umano. Vediamo Galileo addomesticare il moto degli oggetti, Newton comprendere gli enigmi del colore e Pavlov alle prese con i suoi ormai famosi cani. I dieci esperimenti più belli dispiega la scienza nella sua forma più creativa e pratica, quando l'ingegno della mente è lo strumento esemplare ed elegante per comprendere a fondo lo spettacolo del mondo.

«L'universo» scrive George Musser introducendo la sua sorprendente incursione nelle acquisizioni della fisica contemporanea «è un luogo selvaggio e capriccioso, pieno di insidie e di arbìtri»; eppure, su quello sfondo, «le leggi del mondo brillano per la loro rassicurante regolarità». Una regolarità che passa per vincoli come quello della «località», cui Einstein associava due aspetti chiave - la «separabilità» tra due oggetti e il loro interagire solo per contatto - e che rappresenta «l'essenza stessa dello spazio». Ma negli ultimi decenni la fisica sta dimostrando come, a un livello più fondamentale, il discorso muti, con le coppie di particelle sottoposte a quella che Einstein stesso definiva «un'inquietante azione a distanza», e che ora possiamo ricondurre al principio di «non-località». In certi esperimenti tali coppie si comportano come «monete magiche» in grado di far uscire sempre testa o croce in sinergia, a prescindere dallo spazio che le separa: possono cioè «allontanarsi fino alle estremità opposte dell'universo, e comportarsi lo stesso all'unisono». Ed è solo l'inizio: diverse tipologie di non-località sembrano agire molto al di sopra del livello subatomico (nei «paradossi» dei buchi neri o nella struttura «su larga scala» dell'universo), tanto da risultare decisive in una riformulazione della teoria unificata delle forze. Ma le conseguenze più profonde investono la natura stessa dello spazio, che secondo le nuove conoscenze potrebbe non essere «la base ultima della realtà fisica».

Richard Feynman - genio scientifico reso celebre dalla felice perspicuità delle sue lezioni e dei suoi scritti, oltre che dalle esplorazioni quantistiche che gli valsero il premio Nobel - non temeva di sconfinare in territori estranei alla sua materia, mosso com'era da un'insaziabile curiosità fanciullesca e armato di un'intelligenza analitica giocosa e spietata. A oltre trent'anni dalla morte, Michelle Feynman ha setacciato opere edite, carte personali, conferenze, lezioni e interviste, per trarne un memorabile florilegio di idee e riflessioni illuminate dai lampi di un'immaginazione che ammetteva come unico limite la compatibilità con le leggi note della fisica.

"Chiunque non ne resti sconvolto incontrandola per la prima volta evidentemente non l'ha capita" diceva della meccanica quantistica Niels Bohr, uno dei suoi padri fondatori - mentre Einstein ne era piuttosto infastidito: "Dio non gioca a dadi col mondo". Certo è che, visti da vicino, i fenomeni quantistici pongono sconcertanti sfide alla logica e al senso comune, modellati sul mondo macroscopico. A seconda delle situazioni, la materia è onda o particella e il confine tra l'osservatore e il fenomeno osservato diventa pericolosamente labile. Coppie di particelle originatesi insieme, ma separate da distanze di chilometri, si comportano come se fossero una unità inscindibile, quasi comunicassero per via telepatica: una trasmissione superluminale, o addirittura istantanea? Ma questa possibilità è negata dalla teoria della relatività, l'altra colonna portante della nostra visione del mondo. Un simile argomento, così remoto dall'esperienza comune, per essere seriamente studiato richiede conoscenze matematiche avanzate e un lungo tirocinio scientifico. Chi ha voluto divulgare i concetti quantistici presso il grande pubblico ha invece il più delle volte finito per banalizzarli ed estenderli ben al di là delle intenzioni dei loro creatori, alimentando ogni sorta di mode e di credenze.

Uno dei più brillanti fisici della nuova generazione delinea un nuovo, sorprendente approccio allo studio dell'universo, interamente fondato sulla caratteristica più ovvia e insieme enigmatica del tempo: il fatto di avere una direzione. Ma il dilemma della freccia del tempo non inizia con telescopi giganteschi o potenti acceleratori di particelle. Si presenta in cucina ogni volta che rompiamo un uovo in padella: possiamo trasformare l'uovo in una frittata, ma non la frittata in un uovo. Eppure, nel bizzarro mondo quantistico, che soggiace agli stessi fenomeni, il tempo è reversibile, e la catena degli eventi può essere percorsa a ritroso. La contraddizione insita in questa semplice, umile rottura di simmetria apre lo spiraglio per arrivare a comprendere i misteri del nostro universo - e di altri ancora. La freccia del tempo puntata risolutamente dal passato al futuro, spiega Carroll, deve la sua esistenza a proprietà dello spazio-tempo che precedono lo stesso Big Bang questione che non si poneva ai tempi di Einstein. A conclusione di un'ampia esplorazione dei risultati e dei problemi della termodinamica, della relatività e della meccanica quantistica, egli suggerisce dunque che il nostro universo faccia parte di un multiverso, una grande famiglia di mondi, in alcuni dei quali altri esseri umani sperimentano lo scorrere del tempo in direzione opposta, e una diminuzione dell'entropia - il che ci riconduce al grandioso paesaggio cosmico di Susskind.

Stringhe, brane, dimensioni nascoste, universi multipli... La fantasia della fisica del ventunesimo secolo sembra senza limiti. Uno dei suoi interpreti è il fisico di Stanford Leonard Susskind. Nel suo "Il Paesaggio cosmico" descriveva la prospettiva vertiginosa di una moltitudine di differenti universi, nicchie di un inimmaginabile multiverso, o "paesaggio", ciascuna governata da specifiche leggi fisiche: per caso, una era adatta a ospitarci. In questo nuovo libro il cosmo di Susskind diventa ancora più bizzarro. Con la loro capacità di fagocitare qualunque cosa, i buchi neri erano già abbastanza angoscianti, ma per qualche tempo ai fisici si è prospettata addirittura la possibilità che questi vortici cosmici, ricavati dalle equazioni di Einstein, fossero divoratori di ordine e di informazione, oltre che di materia. Negli anni Settanta, Stephen Hawking ha mostrato che i buchi neri "evaporano", emettono cioè radiazione termica, e rimpiccioliscono nel corso del processo sino a scomparire. Ne discendeva una domanda cruciale: l'informazione inghiottita dal buco nero riemerge oppure no quando il buco nero scompare? Hawking non aveva dubbi: "L'informazione viene cancellata per sempre". A Susskind quell'affermazione è apparsa come una dichiarazione di guerra. Se Hawking aveva ragione, infatti, sarebbe stata la fine del determinismo quantistico, la violazione del fondamentale principio secondo il quale anche nell'informazione nulla si crea e nulla si distrugge.

Nelle leggi e nelle costanti di natura vi sono molte coincidenze che non si sanno ricondurre a principi generali: sono dati empirici. Secondo alcuni queste coincidenze sarebbero stabilite in modo da permettere la nostra esistenza. Tale idea, detta Principio antropico, è invisa alla maggioranza dei fisici, che tuttavia sono ora obbligati a riconsiderare le proprie posizioni. A dare spazio al ragionamento antropico è la teoria delle stringhe, che si è rivelata in grado di trovare un denominatore comune tra visioni del mondo antitetiche ma irrinunciabili. La mossa decisiva fu l'aver sostituito alle particelle puntiformi un filamento unidimensionale: la stringa o corda. Tutta la varietà presente nell'universo era riconducibile ai differenti modi di vibrazione di queste minuscole stringhe. Il prezzo da pagare consisteva nel fatto che queste vibrazioni avvenivano in uno spazio a dieci dimensioni: ciò significa che vi è un numero enorme di modi in cui passare dalle diverse dimensioni accessibili, e ciascuno conduce a un "universo" con proprietà fisiche differenti e valori diversi delle costanti fondamentali. La teoria, almeno per ora, non riesce a privilegiare un singolo modo che ci porti all'universo da noi osservato. Per uscire dall'impasse, Susskind ha proposto che il "paesaggio" formato da questa moltitudine di universi abbia esistenza reale. Questo mutamento di prospettiva assurge oggi a nuovo paradigma.

Quasi vent'anni dopo la sua morte, Feynman non cessa di stupirci. Questa volta con l'aiuto della figlia Michelle, che ci consegna una parte copiosa dell'epistolario di suo padre. E basta scorrerne i destinatari - eminenti scienziati, ma anche ammiratori, studenti, picchiatelli, gente comune che si rivolgeva a lui in cerca di consigli - per avere la conferma della sua leggendaria versatilità e anticonformistica vocazione didattica. Ci capiterà allora di incontrare, magari nella risposta a uno sconosciuto, passi illuminanti su qualche arduo problema della fisica: "Alla gente piace imparare" diceva del resto Feynman "e il modo migliore di "intrattenerla" è. darle la possibilità di capire, almeno in parte, qualcosa che non aveva mai capito prima". Parteciperemo inoltre - attraverso un libro che si rivelerà l'autoritratto di un uomo che non riusciva a far nulla banalmente - alla comica vicenda delle, sue dimissioni dalla National Academy of Sciences, istituto che gli appare privo di qualsiasi scopo, se non quello di selezionare i personaggi degni di farne parte; rivivremo la prima esplosione nucleare, descritta con vividezza di immagini in una lettera alla madre; capiremo come arrivò alla sbalorditiva soluzione del caso del Challenger. "Sono un esploratore, no?" ha dichiarato Feynman. "E quindi mi piace scoprire".

Gli esperimenti scientifici che oggi si guadagnano le prime pagine dei giornali sono frutto del lavoro di folte équipe e richiedono ingenti risorse tecnologiche e finanziarie. Ma c'è stato un tempo, non troppo lontano, in cui le scoperte rivoluzionarie erano frutto della curiosità, dell'intuizione e dei calcoli di un singolo. I dieci esperimenti raccontati in questo libro non hanno in comune uno specifico ambito di ricerca, né la posizione al vertice di una ideale - e impossibile - gerarchia stilata in base all'importanza: sono, a giudizio di George Johnson, noto divulgatore scientifico, i più belli. Includono il motivetto cantato da Galileo per scandire il tempo mentre la palla rotola sul piano inclinato, il braccio di Harvey stretto nel laccio emostatico per provare che il sangue circola, il bastoncino con cui Newton fruga dentro la propria cavità oculare per capire come avviene la percezione dei colori, per arrivare all'apparato da tavolo messo a punto da Millikan per osservare gli elettroni e misurarne la carica. Sono storie in cui lo sperimentatore, dopo essersi posto una domanda precisa, ha sondato la realtà tramite un procedimento lineare ed elegante e ne ha ottenuto una risposta altrettanto chiara, riuscendo nell'intento, per citare lord Kelvin, di scrutare più da vicino i segreti della natura.

Oggi la fisica si fonda, allo stesso tempo, sulla meccanica quantistica e sulla relatività generale. Ma, in quanto veri e propri sistemi di pensiero, queste due teorie suggeriscono due distinte visioni del mondo, non conciliabili nel quadro di una descrizione unificata. Se dunque la fisica attuale si rivela inadeguata, occorre costruirne una nuova, percorrendo fino in fondo la via geometrica. Supersimmetria, stringhe e superstringhe, gravità e cosmologia quantistiche, geometria non commutativa: nuove audaci ipotesi al servizio di nuove teorie che rinnovano la nostra concezione dello spazio, del tempo, della materia e dell'Universo, e che trovano nel volume una presentazione chiara e accessibile anche a un pubblico di non specialisti.