La possibilità teorica dei viaggi nel tempo è sostenuta da fisici, e anche la teoria dei molti universi è una rispettabile teoria della fisica quantistica, non è fantascienza. Addirittura il fisico, fisico, non romanziere, Paul Davies ha progettato una macchina del tempo anche se ha ancora dei problemi tecnici

La Teoria dei Molti Mondi: intervista a Lev Vaidman

Provate ad immaginare: vi trovate di fronte a una scelta da compiere e qualcosa, magari una telefonata o un ingorgo stradale, interviene a farvi intraprendere una strada piuttosto che un'altra. Immaginate che in quel preciso momento il vostro mondo si divida in due, uno stesso passato e due futuri, chissà anche molto diversi. Immaginate che questo capiti molte e molte volte e che una miriade di mondi popolino il nostro Universo. Ricorda molto la trama di un film, ma questa è la conseguenza esperienziale di una rigorosa teoria matematica, la Teoria dei Molti Mondi, appunto. Si tratta di un'interpretazione della meccanica quantistica di cui il fisico israeliano di fama internazionale Lev Vaidman, che abbiamo intervistato durante un suo soggiorno in Italia, è uno dei più importanti sostenitori. Con lui abbiamo parlato dell'origine e degli sviluppi, della forza e delle debolezze di una teoria che riesce a conservare il formalismo originario della fisica dei quanti eliminando il più problematico dei suoi postulati: il collasso d'onda.

S&C: La Teoria dei Molti Mondi non è nuova, il primo a introdurla fu Hugh Everett nel 1957. Ma la sua popolarità tra i fisici sta crescendo solo di recente. Forse è bene ricordare ai lettori di cosa parliamo. Cosa si intende con Many-Worlds Interpretation (MWI)?
Lev Vaidman: Si intende una teoria fisica, in grado di dare spiegazione della nostra esperienza con un formalismo matematico molto "economico" ed elegante, che non cambia le leggi di base della meccanica quantistica. L'idea che sta alla base è quella dell'esistenza di miriadi di mondi nell'Universo in aggiunta al mondo che percepiamo. Questi mondi prendono inizio ogni volta che avviene un esperimento quantistico, in un laboratorio di fisica come nella vita di tutti i giorni. L'esperimento, ad esempio lo sfarfallio incerto di una luce al neon, ha diversi risultati possibili, la cui probabilità si dice non-zero. Noi ci accorgiamo unicamente del verificarsi di uno dei risultati possibili, quello che si avvera nel mondo che osserviamo (la luce si accende in un determinato momento), ma secondo la MWI tutti i risultati possibili si realizzano, ognuno in un mondo differente. In tal senso questa interpretazione della meccanica quantistica si può dividere in due parti: una teoria matematica rigorosa e una spiegazione delle nostre esperienze alla luce di questa teoria e in correlazione con il concetto di stato quantico dell'Universo, ossia della funzione d'onda che lo descrive.

S&C: Perciò è dalla teoria matematica che prende le mosse l'interpretazione dei Molti Mondi. Lei la definisce una teoria estremamente economica ed elegante. Da che cosa è nata l'esigenza di un nuovo formalismo matematico?
Lev Vaidman: E' importante comprendere il fatto che il formalismo della meccanica quantistica, le equazioni quantistiche, danno una rappresentazione della realtà che corrisponde a quella dei molti mondi. Una realtà nella quale in un esperimento quantistico tutti i risultati possibili si avverano. Questo è stato chiaro fin dagli inizi della fisica dei quanti, ma l'idea è sempre stata considerata tanto assurda e in palese contraddizione con l'osservazione sperimentale da pretendere l'introduzione del postulato del collasso: l'esito di un esperimento quantistico non è determinato dalle condizioni iniziali dell'Universo prima dell'esperimento, ma solo le probabilità sono governate dallo stato iniziale. Ecco "spiegato" il perché osserviamo l'avverarsi di uno solo dei risultati possibili. Nel corso degli anni i fisici sono stati, però, molto scontenti di questo postulato e hanno provato a risolvere il problema modificando oppure aggiungendo qualcosa alla meccanica quantistica (definendo il collasso come un effetto casuale genuino, o introducendo l'ontologia delle traiettorie della particella bohmiana). Dal mio punto di vista questi tentativi non hanno avuto molto successo. Al contrario la teoria dei Molti Mondi si presenta come una proposta per rimanere fedeli alla meccanica quantistica, così come è nata originariamente senza bisogno del postulato del collasso, e quindi consente di ammettere le conseguenze filosofiche di questa teoria, ossia che ci siano mondi paralleli in ognuno dei quali si avvera uno e uno solo dei possibili risultati di un esperimento quantistico. Non ci sono evidenze sperimentali in favore della teoria del collasso e contro la teoria dei Molti Mondi. La MWI è una teoria deterministica per un universo fisico e spiega perché il (o, meglio, un) mondo appare non deterministico agli osservatori umani.

S&C: In base a che cosa si crea un nuovo mondo? Ossia, qualsiasi possibilità si trasforma in un mondo e quindi si realizza?
Lev Vaidman: Non tutti i mondi che si possono immaginare esistono. Quando si costruisce un esperimento quantistico c'è una probabilità non-zero che ci sia un insieme di risultati. Quello che sappiamo è che ci sarà una separazione in un numero di mondi pari al numero di possibili esiti che vengono associati a questo esperimento. Per proseguire nell'esempio di prima, potrà accadere che io sia condizionato da una luce al neon rotta che si accende e si spegne, e questo evento potrà cambiare o ritardare una mia scelta. Questo è un evento quantistico e provocherà una separazione e la nascita di mondi distinti. Perché avvenga questa separazione abbiamo bisogno di una situazione fisica particolare che ne sia causa. La meccanica quantistica ci assicura che ci sono un certo numero di esiti per un esperimento, ma non ci assicura del fatto che io sia sufficientemente forte o sufficientemente convinto di dare atto a qualcosa, pur se nell'esperimento i diversi esiti sono previsti. Se non sono sicuro di poter dividere il mio mondo in due strade distinte, probabilmente io non darò seguito all'esistenza di entrambe queste strade. Quello che io non posso fare è fermare questo dispositivo quantistico e gli esiti che può dare.

Lev Vaidman è fisico di punta nel panorama internazionale della Meccanica Quantistica.
Insegna all’Università di Tel-Aviv ed è membro del gruppo di studio sulla Quantistica che fa capo a Yakir Aharonov, già principale collaboratore di David Böhm (vedi Aharonov-Böhm effect).
Vaidman è insieme ad Elitzur l’ideatore dello strabiliante esperimento di misurazione quantistica senza interazione fisica: la sola possibilità di conoscere per via deduttiva il percorso delle particelle rompe la fi gura di interferenza quantistica.
Vaidman si occupa di misurazioni e teletrasporto quantistici e di interpretazione della Meccanica Q. [quantum computing - interaction free measurement - teleportation, ndr.] I suoi studi aprono panorami stupefacenti alla nostra conoscenza del mondo.


Per maggiori dettagli
Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics
Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics (Stanford Encyclopedia of Philosophy)

Dove fisica e metafisica si ncontrano, molto bello, grazie

Mi

La teoria non è mai fantascienza. È... appunto... teoria! Che poi la teoria possa diventare pratica, questo è un altro problema. Personalmente credo che il campo della fisica teorica sia il più affascinante delle scienze esatte: purtroppo è anche costretto all'interno di limiti contingenti, quali possono essere la logica umana stessa (con i cosiddetti "paradossi temporali"), le leggi conosciute, la sperimentabilità del dato.
È chiaro che il viaggio nel tempo stuzzica la mente umana, tanto più quella di chi studia la fisica. Da sempre. Esattamente come nel mondo antico si sognava di scendere nell'Ade a ritrovare i propri antenati.

Per correttezza, c'è da correggere quanto detto: il libro di Paul Davies (fisico divulgatore che amo molto) How to build a Time machine (tradotto anche in italiano ed edito dalla Mondadori) presenta soltanto una metodologia teorica su come costruire una macchina del tempo, non realizzabile nella pratica. Non c'è nessuna macchina del tempo, né rozza né da completare, nonostante molte volte si senta parlare in ambito complottistico di chissà quali occultamenti (come quello della machina di padre Bronzetti in Vaticano, macchina inesistente come affermò lo stesso padre). Insomma, allo stato attuale non esiste alcuna TARDIS...

Come ha già sottolineato Simone, quando si parla di fisica teorica i possibili fraintendimenti da parte dei non addetti ai lavori (tra cui va incluso il sottoscritto) sono molteplici e potenziali portatori di errate conclusioni dal punto di vista delle aspettative scientifico-tecnologiche e delle considerazioni filosofiche.
Bisogna infatti capire che teoria e modello sono concetti diversi, per cui le diverse teorie riguardanti universi paralleli o multidimensionali sono appunto teorie (ovvero potenziali modelli matematici ancora da dimostrare) mentre la Teoria della Relatività sarebbe meglio ormai chiamarlo Modello dela Relatività, essendo una descrizione matematica della realtà fisica (almeno per quanto riguarda le dimensioni non sub-atomiche) ampiamente dimostrata da numerosi esperimenti ed osservazioni astrofisiche.
Di teorie ne nascono molte, tutte corrette dal punto di vista matematico-teorico, solo alcune però si dimostrano efficaci nella descrizione del mondo fisico, riuscendo a prevedere gli esiti degli esperimenti e delle osservazioni.
Di teorie che riguardano l'argomento di questo thread ce ne sono svariate, come alcuni aspetti impliciti nella Teoria delle Stringhe o ipotesi legate alla fase inflazionistica del big bang (per cui esisterebbero una quantità innumerevole di universi ognuno isolato dall'altro dal suo orizzonte degli eventi). Alcune di queste teorie sono suscettibili di possibili verifiche, altre sono destinate a sparire nel dimenticatoio perché non troveranno mai supporti sperimentali.

Vorrei comunque precisare due punti che mi sembrano possano facilmente creare confusione.

Per prima cosa, quando si parla di viaggi nel tempo, i fisici si limitano in pratica a parlare di singole particelle sub-atomiche, anzi ad essere più precisi, di far viaggiare nel tempo e nello spazio le informazioni sulla stessa particella (ad esempio si può far cambiare ora lo stato energetico o lo spin di una particella nel suo tempo passato, cioè si tramette nel tempo una informazione alla stessa particella). Insomma, come ha detto Simone, niente macchina del tempo alla H.G. Wells, almeno per il momento.

Il secondo punto. Contraddicendo in parte quanto detto da Acquamarina, non si tratta di un connubio tra fisica e metafisica, perché tutti i cosiddetti "universi paralleli" sarebbero mondi materiali, fisicamente misurabili, sia pure solo al loro interno e magari con proprie leggi fisiche. Nessun aspetto metafisico, quindi, ma solo fisica, sia pure non intuitiva.

D'altra parte tutte le conoscenze riguardanti la fisica sub-atomice, quella delle grandi energie o delle distanze cosmologiche sono tutt'altro che intuitiva, svelando un mondo ben lontano dalla comune percezione sensoriale.
Ad esempio, la prossima volta che toccate un oggetto pensate che questo (al pari di voi stessi e di qualunque altra cosa vi circondi) è fatta al 99,99999999999% di vuoto; eppoi anche sulla massa costituita da quel rimanente 0.000000000001% ci sarebbe molto da dire sulla loro "realtà" tangibile...

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Marco Astracedi
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Viaggiare nello spazio-tempo
di: Massimo Ortelli
8.03.07

Matt Visser e il collega David Hochberg, fisici teorici della Victoria University di Wellington, in Nuova Zelanda, asseriscono che viaggiare nel tempo rappresenta una concreta realtà piuttosto che una fantasia. Una nuova loro ricerca infatti, suggerisce che la costruzione di un cunicolo, una galleria che attraversa lo spazio-tempo, potrebbe risultare molto più economica del previsto visto che la quantità di “materia esotica” (un tipo di materia con qualità energetiche negative che viene respinta anziché attratta dalla gravità) occorrente sarebbe estremamente esigua. Tuttavia, il problema fondamentale è dove poter reperire la “materia esotica”.
Matt Visser e David Hochberg hanno per ora solo dimostrato che basta disporre di una quantità infinitesimale di “materia esotica” per poter viaggiare nel tempo. I due fisici dimostrarono già sei anni fa che la “materia esotica” era indispensabile per permettere a un cunicolo spaziotemporale di rimanere aperto. Secondo i due fisici, la soluzione per poter concretizzare la “materia esotica” è inclusa nel complesso teorema delle fluttuazioni quantistiche, dove le particelle subatomiche e le corrispondenti antiparticelle, fluttuanti ambedue nel vuoto, entrano ed escono dall'esistenza. Con ogni probabilità la “materia esotica” potrebbe nascere con la violazione della condizione di energia media nulla. In tal caso, basterebbe solo una infinitesimale quantità di materia che viola tale principio, a patto che il cunicolo venga progettato con la massima parsimonia.

Istituzione scientifica citata nell'articolo:
Victoria University of Wellington New Zealand

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SISSA
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COMUNICATO STAMPA

Buchi neri: scenari senza orizzonti
Soluzione rivoluzionaria per la fisica

“I buchi neri, previsti dalla relatività generale di Albert Einstein, sono tra gli oggetti più bizzarri dell’Universo. Se in realtà fossero dei quasi buchi neri?”. Parole di Stefano Liberati, astrofisico della SISSA che, con Carlos Barceló, Sebastiano Sonego e Matt Visser, ha pubblicato su Physical Review Letter l’articolo Hawking-like radiation does not require a trapped region.

Il buco nero è un corpo celeste estremamente denso e caratterizzato da un’attrazione gravitazionale talmente elevata da distorcere lo spazio-tempo e intrappolare anche la luce al suo interno. Il suo confine è chiamato orizzonte degli eventi: una superficie formata da raggi di luce che non riescono a fuggire verso l’esterno.

A metà degli anni Settanta il fisico Stephen Hawking scoprì che i buchi neri evaporano emettendo radiazione termica, detta poi radiazione di Hawking, della quale finora non c’è alcuna prova osservativa. Liberati, Barceló, Sonego e Visser, nel contributo scientifico pubblicato su PRL, propongono un nuovo modello teorico che potrebbe permettere di testare in laboratorio l’analogo della radiazione di Hawking: il quasi buco nero.

Dal punto di vista teorico, la radiazione di Hawking è stata un elemento chiave nel dibattito su come conciliare la relatività generale con la meccanica quantistica. «Il fatto che il buco nero evapori emettendo radiazione termica, che è la forma più degradata di energia, implica che quasi tutta l’informazione su ciò che vi è intrappolato all’interno è persa - spiega Liberati - e questo è inconciliabile con le leggi della meccanica quantistica. Ecco che il problema della perdita di informazione nasce simultaneamente all’ipotesi dell’esistenza di questa radiazione».

Al fine di studiare questo problema, oltre che per capire la natura dei buchi neri e verificarne la teoria, i ricercatori da tempo utilizzano come strumenti teorici i modelli analoghi, quali per esempio i superfluidi. «Agli inizi degli anni Ottanta lo scienziato canadese William Unruh - ricorda Liberati - osservò infatti che la propagazione del suono in un superfluido, come l’elio liquido, e la propagazione della luce in uno spazio-tempo curvo sono governate dalle stesse equazioni». Questa analogia implica che il comportamento dei fononi (i quanti di suono) in un superfluido è lo stesso dei fotoni (i quanti di luce) in uno spazio-tempo curvo. Una regione supersonica può dunque essere considerata come un buco nero acustico e può essere quindi usata per comprendere l’origine della radiazione di Hawking.

«Con i miei colleghi - illustra Liberati, che alla SISSA di Trieste è docente nel settore di Astrofisica - ho studiato il processo di formazione di un buco nero acustico descrivendo l’evoluzione del fluido nel tempo e, con grande sorpresa iniziale, ci siamo resi conto che emette una radiazione termica indistinguibile dalla radiazione di Hawking anche nel caso in cui l’orizzonte acustico, e quindi il buco nero, si formi solo asintoticamente, a tempi infiniti. Nel nostro modello, cioè, non serve formare una regione supersonica, analoga alla regione di intrappolamento della luce, per assistere all’emissione della radiazione di Hawking».

Il team internazionale di fisici ha così proposto un nuovo scenario rivoluzionario per la fisica dei buchi neri. «Riteniamo possibile supporre, infatti, che effetti quantistici prevengano la formazione dell’orizzonte. In sostanza suggeriamo il quasi buco nero come nuovo modello: un oggetto che osservativamente è indistinguibile da un buco nero ma che in realtà ha una struttura radicalmente diversa da esso, in prossimità della sua superficie».

«Credo che la nostra ricerca – conclude Liberati – sia importante per due aspetti. Uno sperimentale: il modello del quasi buco nero è più facile da riprodurre in laboratorio perchè non contempla la formazione della regione supersonica ma ugualmente consente di testare l’analogo della radiazione di Hawking. Uno teorico: proponiamo infatti di vagliare un nuovo scenario per la fisica dei buchi neri, uno scenario in cui l’orizzonte si forma solo in tempi infiniti e nel quale si può dimostrare che l’informazione non andrebbe persa. Non è da escludere cioé, ma da verificare, che i buchi neri anche in natura siano in effetti dei quasi buchi neri».

In ambito metafisico sono secoli che si asserisce l'esisteza di unversi paralleli. Che ora questo possa essere scientificamente provato non è altro che un bene, perciò ripeto sempre la stessa canzone: come si possono dividere gli aspetti dello scibile umano? e come può progredire la scienza ,nel senso anche di tecnologia misurativa, se non si formulano nuove teorie atte a dare una spinta al progresso e ad aprire nuovi orizzonti? Prima di misurare e calcolare qualsiasi fenomeno devo infatti poterlo concepire a livello di pura e semplice astrazione.

Milena

Non mi addentro sul discorso dei "quasi-buchi neri" di Stefani Liberati perché riguardano un aspetto diverso da quello della multidimensionalità e dei viaggi nel tempo.
Rimanendo su questo discorso, invece, quanto postato da Leila sugli studi di Viss e Hochberg, mi sembra confermare come la divulgazione di studi di fisica teorica possano essere fonte di fraintendimento.
Afferamre che, in base ai loro studi, i viaggi del tempo sono "una concreta realtà piuttosto che una fantasia" mi sembra una grossolana esagerazione tipica del cattivo giornalismo scientifico. Sarebbe stato molto meglio scrivere "una concreta POSSIBILITA' TEORICA piuttosto che una fantasia".
Infatti i presupposti su cui si basa la ricerca sono due elementi del tutto teorici e ancora tutti da dimostrare.
Sono infatti teorici i cunicoli spazio-temporali ("wormholes", in gergo), nel senso che nessuno ha mai visto qualcosa che ne possa far dedurre una reale esistenza, anche se sono modelli matematici nascono come postulati di teorie (come alcuni aspetti della stessa Toeria della Relatività) che, per altri versi, sono state sperimentalmente dimostrate.
E' ancora più teorica è l'esistenza della "materia esotica". Questa materia, prevista da alcune moderne teorie cosmologiche, interagirebbe con la cosiddetta "energia oscura", con forza gravitazionale negativa. In pratica si ipotizza l'esistenza dell'"energia oscura" (e la materia esotica che, per alcune teorie, ne rappresenta il postulato matematico, mentre per altre rappresenta l'energia intrinseca del vuoto) per spiegare l'accelerazione dell'espansione dell'universo, fenomeno accertato ma contrario al senso comune e alla teoria della relatività generale. Einstein stesso, per spiegare questo fenomeno, introdusse in una variante della sua teoria della relatività generale un parametro matematico "repulsivo", detto costante gravitazionale, che lo stesso Einstein rinnegò, definendolo come il più grande errore della sua vita.
Ora, recenti osservazioni sul comportamento delle supernovae sembrerebbe mostrare che la costante cosmologica di Einstein, a dispetto del ripensamento dell suo autore, sia un modello adeguato per la cosiddetta energia oscura; ma non si può certo ancora dire che siamo di fronte a dati certi e la ricerca e del tutto aperta.

Riassumendo, visto che gli oggetti matematici (perché di questo si tratta, in realtà) su cui si basa la ricerca sono a loro volta modelli teorici la cui validità è ancora da dimostrare, l'intera ricerca ha una validità puramente teorica; molto, molto lontana da qualunque (del tutto ipotetica) applicazione pratica.

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Marco Astracedi
www.pangeacom.it

Scusa ma tutti i sistemi filosofici, con l'eccezione di quelli scettici, sostengono l'esistenza di una realtà metafisica, superiore e diversa da quella fisica. La metafisica è lo studio delle cause prime e dei principi, dell'essenza ultima delle cose e della realtà universale, anche quando questa travalica il mondo sensibile e fisico. Si tratta di Dio e di anima, di morale e dell'ideale, degli enti insensibili, dell'essenza delle cose e delle azioni in opposizione al loro stato apparente sensibile e misurabile. INsomma: tutto ciò che è al di là del misurabile e della percezione fisica umana (sensibile o mediata che sia). Dio, per definizione, è incommensurabile!
Quando i fisici parlano di universi paralleli intendono invece universi materiali, tangibili, fisicamente misurabili e sensibili.
Non si possono confondere i due ambiti!
UNa cosa è dire che esistono due mondi materiali, cosa ben diversa è dire che esistono due mondi di cui uno materiale e l'altro immateriale.

Correggo: "Che ora questo possa essere scientificamente TEORIZZATO non è altro che un bene"

Un attimo, forse non ci siamo capiti. Io non ho mai negato il fondamentale valore dell'astrazione teorica. Anzi, non credo esista disciplina scientifica che non proceda tramite un'iniziale intuizione e la seguente elaborazione teorica. Dico solo che una teoria, per poter essere accettata dalla comunità scientifica (e dalla società in genere) necessità di essere comprovata.
Quando nel 1905 uscì la teoria della relatività ristretta, e alcuni anni dopo quella della relatività generale, Einstein aveva elaborato solo un complesso ed elegante modello teorico che avrebbe anche potuto dimostrarsi un castello di carte. Solo dopo alcuni decenni di osservazioni ed esperimenti la teoria poteva essere considerata valido modello della realtà (parziale, perché non si può adottare per l'infinitamente piccolo), tant'è vero che quando oggi puoi fare una telefonata col cellulare solo perché i progettisti delle linee tengono conto di alcuni effetti previsti dalla teoria della relatività ristretta.
Allo stesso modo la moderna teoria delle stringhe (che cerca di spiegare con un solo modello sia il mondo dell'infinitamente piccolo che quello delle distanze cosmiche) trovrà forse la sua prima dimostrazione in un prossimo esperimento del CERN. Qualora gli effetti previsti da questa teoria non si verificassero allora l'intera teoria potrebbe essere invalidata.
Per andare ad una disciplina a me più vicina e diversa dalle "scienze dure", quando Darwin, nel 1855, uscì con la teoria dell'evoluzione, ne "L'origine della specie" fornì anche una mole considerevole di osservazioni verificabili, a sostegno della sostegno della sua tesi. La teoria venne comunque sottoposta ad una serie di critiche ed analisi (non solo dal punto di vista religioso, ma anche scientifico); ora, a distanza di 150 anni e dopo una mole incommensurabile di osservazioni ed esperimenti a sostegno della teoria, tutti gli studioisi sono d'accordo (pur discutendone aspetti particolari) nel ritenerla una descrizione dei reali meccanismi della natura biologica straordinariamente efficace e nessuno dubita della sua validità. Chi si ostina a negarne l'evidenza, come i creazionisti o i sostenitori dell'Intelligent Design, sono mossi da motivi fideistici e filosofici (anche metafisici) e quand'anche mascherata da teoria scientifica, l'intelligent design è del tutto priva di quella massa di dati verificabili che sono alla base dell veridicità di una teoria.

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Marco Astracedi
www.pangeacom.it

Sono d'accordo, forse gli scienziati calcano anche la mano (vedi Paul Davies) per avere finanziamenti, ma pare che finanziamenti ci siano, c'è un reale interesse. Meglio così, le grandi scoperte sono sempre state precedute da visioni non immediatamente dimostrabili (e magari poi dimostratesi fallaci, ma non sempre).

Un articolo critico verso certi atteggiamenti degli scienziati

Universo controverso
Stringhe che non tengono

È l’ipotesi cosmologica più affermata nell’accademia. Vanta un elegante apparato matematico, ma a detta dei suoi avversari ha un grave difetto: non si presta a essere confermata o confutata dal confronto con la realtà
di Carlo Rovelli
(dall'inserto culturale del Sole 24 Ore - domenica 22 ottobre 2006)


In questi mesi, la rivolta contro la prepotenza dei fisici che lavorano alla teoria delle stringhe è passata dai blog alla grande stampa inglese e americana. Per colpa o merito del libro di Peter Woit, Not Even Wrong (Neppure sbagliata, Jonathan Cape, pagg. 290), uscito in giugno, e di The Trouble with Physics (Il guaio della fisica, Houghton Mifflin, pagg. 416) di Lee Smolin, uscito in settembre. Insieme a Smolin, Carlo Rovelli è l’esponente più noto della teoria alternativa dei loop e gli abbiamo chiesto di riassumere i motivi della polemica su un’ipotesi affascinante, ma forse non tale da giustificare il quasi monopolio del potere accademico concesso ai suoi fautori. In Italia sta per uscire Passaggi curvi. I misteri delle dimensioni nascoste dell’Universo (il Saggiatore, pagg. 512, euro 22,00) di Lisa Randall, che sarà al Festival della scienza di Genova il 4 novembre. Professore ad Harvard e stringhista di fama, è una divulgatrice suadente: fa condividere ai lettori l’incanto delle idee sottese alle stringhe e ai molti universi che lasciano immaginare. Diversamente da certi suoi colleghi cui Rovelli allude, è anche una divulgatrice onesta. Nell’estratto del suo libro che pubblichiamo in anteprima, ammette infatti che quelle idee potrebbero rivelarsi sbagliate.

Il mondo rarefatto della fisica teorica è agitato da una polemica furiosa. L'insofferenza serpeggiava da tempo nei corridoi dei convegni e in qualche breve scritto corsaro,ma il fuoco alle polveri è stato dato dai libri di Peter Woit e di Lee Smolin. Entrambi attaccano la teoria delle stringhe oggi prevalente in fisica fondamentale nelle grandi università americane ed europee. Dando voce a un sentimento diffuso, la accusano di avere conquistato una posizione di predominio eccessiva.
La questione, non delle minori, riguarda due problemi distinti: gravità quantistica e unificazione. Il primo consiste nel riconciliare le due grandi scoperte del secolo XX: la meccanica quantistica e la relatività generale di Einstein.Teorie molto ben verificate e alla base di molta tecnologia attuale, ma basate ciascuna su ipotesi contraddette dall'altra, che hanno quindi rotto la coerenza interna della fisica. Il secondo, l'unificazione, è più vasto: la fisica descrive il mondo in termini di costituenti elementari (elettroni, altre particelle...) soggetti a varie forze (elettrica, di gravità...), ciascuno con la propria legge matematica. È possibile vederci la manifestazione di un'unica entità, di una sola legge,e scrivere la formula del mondo? È l'antico sogno di una "teoria del tutto". La teoria delle stringhe potrebbe essere vicina a realizzare entrambi gli obiettivi.
Ipotizza che nel mondo ci siano solo piccole stringhe, cordicelle, che si muovono nello spazio con una certa legge. Sorprendentemente, questa ipotesi semplice definisce una teoria che descrive un mondo simile al nostro: elettroni e atomi, forza elettrica e di gravità... tutto dal moto di piccole stringhe. L'entusiasmo per essere così vicini alla teoria del tutto giustifica pienamente, si legge in un editoriale di "Nature" del 5 ottobre, l'opportunità di perseguirne lo studio. La teoria, ricorda però "Nature", descrive un mondo simile al nostro, ma non altre particelle e forze ancora. Con dieci dimensioni, mentre da noi ce ne sono tre (su-giù, avanti-indietro, destra-sinistra).
Le altre dimensioni potrebbero essere arrotolate e piccolissime, rispondono i teorici delle stringhe. Oppure potremmo essere confinati per qualche ragione su una membrana ("brana", in gergo) di tre dimensioni, come ha proposto Lisa Randall. Quanto alle altre particelle, non avremmo abbastanza energia per produrle. E così via.Tutto possibile, ma significa che le stringhe sono una bella ipotesi e per ora solo un'ipotesi.
Una teoria scientifica comincia a diventare credibile quando fa previsioni chiare, poi verificate da osservazioni ed esperimenti. La storia della scienza è piena di idee bellissime cadute alla prova dei fatti. Keplero ha passato anni sull'idea che la taglia delle orbite dei pianeti sia determinata da quella di solidi platonici inscritti l'uno nell'altro. Idea bellissima, andava quasi bene. Ahimè, era una sciocchezza.
Lo stesso Keplero, anni dopo, aveva sviluppato un ottimo modello del sistema solare basato sui bellissimi moti circolari. Andava quasi bene. Però Marte era nel cielo otto minuti di arco più in là (un'inezia, a malapena osservabile ai suoi tempi) delle predizioni dalla teoria. Il genio di Keplero è stato di gettare via i bellissimi solidi e cerchi per credere alla Natura, non al fascino delle idee. È questa la forza della scienza: distinguere il quasi-bene dal bene; tentare sogni audaci, ma confrontarli con la realtà.
Da anni le stringhe prevedono nuovi fenomeni: effetti delle altre dimensioni, nuove particelle... Fino a oggi è stata sempre smentita dagli esperimenti. La teoria è elastica, può essere adattata e assorbire le smentite. Ma una teoria troppo elastica non è buona scienza, non fa previsioni nette, capaci di dirci se l'idea è corretta o no. Nessuno nega che le stringhe siano un'ipotesi affascinante: l'accusa è invece di non contemplare l'eventualità che sia errata e di farsi abbagliare dalle proprie idee confondendo ipotesi e certezza. Di aver imposto un'ipotesi come la sola ragionevole con arroganza e, qualche volta, con una divulgazione un po' disinvolta. E di monopolizzare così le scarse risorse della ricerca. Idee alternative esistono. Quella più studiata è la teoria dei loop che non ambisce a essere teoria del tutto, ma "solo" a costruire la gravità quantistica, a riportare la fisica alla coerenza concettuale che le è stata propria fin da Newton e si è persa nel XX secolo. Senza aggiungere al nostro mondo altre dimensioni e particelle. Ambizioni più ridotte non significano conseguenze di minor portata: secondo la teoria, lo spazio stesso avrebbe una struttura granulare, fatta di anellini (loop) intrecciati. Gli "stringhisti" obbiettano che è risolvere un problema solo.
I "loopisti" ricordano che la scienza avanza affrontando i problemi uno alla volta. Smolin e Woit non vogliono stabilire chi abbia ragione fra stringhe e loop: chiedono se il predominio delle stringhe su posizioni e risorse sia utile; se non sia meglio perseguire una pluralità di direzioni di ricerca,e lasciare alla Natura il compito di dirci chi ha ragione.
Un articolo sull'"Economist" del 28 settembre - illustrato da una vignetta che mostra due giocolieri: uno malamente aggrovigliato nelle sue stringhe, e uno che sorridendo fa volare i suoi anelli (loop)-si schiera contro la pretesa delle stringhe di essere l'unica teoria da studiare, a favore dei loop e soprattutto di una competizione aperta nel campo delle idee. Non è il primo. Ne Le opere e i giorni, Esiodo distingueva la contesa nefasta, che porta litigi e guerra, da quella virtuosa che porta prosperità: "e questa contesa è cosa buona per i mortali".