La fisica oggi e domani

Non abbiate paura di fare domande... al limite non c'è risposta...

Di quale sostanza è fatto lo spazio? Nell'Ottocento si guardava a Newton come allo scienziato più intelligente e fortunato perché era toccato a lui scoprire le leggi fondamentali della natura. Ci si sbagliava...: nello spazio newtoniano, dotato di una struttura rigida (con le coordinate x,y,z degli esercizi scolastici) doveva ancora arrivare il messaggio di Einstein... All'inizio del XX secolo Einstein studiando la forza di gravità aveva infatti capito che lo spazio di Newton non era poi così rigido ed è il campo gravitazionale stesso. Non esiste un vero e proprio spazio vuoto e fisso in cui avvengono le cose: esistono invece le cose, particelle e campi (elettromagnetico, gravitazionale,...) che stanno uno sull'altro. In pratica l'idea del mondo vuoto in cui corrono libere delle masse soggette alle forze è caduta e si è tornati all'idea aristotelica-cartesiana del mondo pieno di cose e a Dante (tante sfere incastrate una nell'altra...). D'altronde, noi stessi, in questo momento, possiamo pensare di sapere di che cosa esattamente sono fatte le particelle elementari o quei campi quantistici di cui spesso i fisici parlano? Si tratta di energia pura, di vibrazione, pura geometria oppure di un substrato indefinibile?
e il tempo? Newton aveva scritto le equazioni del moto in funzione della variabile non osservabile tempo. Il tempo non lo si vede mai anche se si ipotizza che esista e che scorra. In realtà quel che studiamo è il cambiamento dei fenomeni uno rispetto all'altro. Ma oggi Newton non basta. Se si prendono le equazioni della relatività generale di Einstein e le si combina con le equazioni della meccanica, la variabile tempo scompare del tutto. Sembra sconvolgente ma non è poi così impossibile pensare al mondo senza tempo: in fondo a noi importa contare il numero dei battiti del cuore rispetto alle oscillazioni di un pendolo o chi è arrivato per primo in una gara e non come cambino rispetto ad un ipotetico tempo che non "vediamo". Magari il tempo, a livello fondamentale, non esiste neppure! Si tratta solo di una apparenza macroscopica, dovuta al nostro modo grossolano di osservare, alla nostra incapacità di vedere a livello "microscopico".
e le costanti? Ogni equazione della fisica è piena di costanti, di valori costanti che mettono in relazione alcune grandezze fisiche (non sembrano possibili infiniti valori frutto per esempio del caso!). Solo per fare un esempio, la fondamentale equivalenza tra massa (m) ed energia (E): E =mc2, ove c è la velocità della luce, una costante appunto. perché questi valori sono costanti? Sono davvero tali? E se fossero l'ombra superficiale di una struttura più ampia e complessa dello spazio tridimensionale che possiamo osservare? A volte, si tende a dimenticare quanto sono inspiegabili i valori delle costanti. Rimane uno dei problemi aperti della fisica...

Molti dei concetti di cui parlano i fisici oggi (spazio-tempo, particelle o stati quantici,...) erano privi di significato per i nostri antenati. Ma chissà come saranno giudicate le nostre teorie tra 100 anni? Si sorriderà del nostro linguaggio, delle nostre scoperte...?
La stessa rivoluzione dei concetti di spazio e tempo introdotta dalla fisica einsteiniana non è ancora stata assorbita dal nostro modo di pensare: per esempio la relatività generale conduce alla negazione di un'esistenza "reale" di spazio e tempo eppure noi continuiamo ad esprimere i risultati dei nostri esperimenti di fisica scolastica con le vecchie dimensioni spazio e tempo separate...

E c'è anche chi, come Lee Smolin del Perimeter Institute for theoretical Physics di Waterloo, ritiene che la teoria definitiva debba riguardare non i campi, e neppure lo spazio-tempo, ma lo scambio di informazione fra processi fisici. E se l'informazione fosse proprio ciò di cui è fatto il mondo? Il principio secondo cui il mondo è un computer che registra ed elabora informazione non sarebbe poi lontana dalla realtà (cfr. Le Scienze, Gennaio 2005).

Sembra che...
Sembra che... di strada da percorrere ce ne sia ancora tanta...