La scienza in cattedra

Le teorie più potenti oggi, nel panorama delle teorie atte alla spiegazione di come funzioni il mondo, sono: la meccanica quantistica, che rappresenta il quadro generale per comprende i fenomeni dinamici, il modello standard delle particelle elementari, che descrive la materia e le forze non gravitazionali, e la relatività generale, che descrive lo spazio, il tempo e la gravità.

Il libricino, dove chi scrive è Carlo Rovelli, membro dell'istituto Universitario di Francia e professore ordinario di fisica teorica all'Università di Aix e Marsiglia, assume come base per ogni o quasi tutti i fenomeni fisici queste tre potentissime teorie.
Dice Rovelli che non vediamo  pressoché nulla che le contraddica.

Se ancora trent'anni fa non si disponeva che di un guazzabuglio di dati sperimentali disordinati sulla struttura delle particelle elementari, con nessuna teoria chiara a descriverli, oggi i fenomeni più spettacolari previsti da queste teorie sono stati verificati: le correlazioni quantistiche a distanza entanglement, particelle elementari previste prima di essere osservate, come i bosoni vettori osservati da Rubbia, i quark charm previsto da Maiani, o la particella di Higgs, i buchi neri, l'espansione dell'universo, le lenti gravitazionali e altro ancora.

"Da decenni la natura non fa che dire "si, è così", a tutto quello che segue da queste teorie"

Oggi non sono le teorie dette che devono plasmarsi a seconda di quanto scoperto dagli sperimentali, ma sono gli sperimentali che brindano quando scoprono qualcosa che le teorie prevedevano ancora 30 anni fa.

Ma abbiamo parlato appunto di potenza, osserviamo adesso i limiti che sono  tre come le teorie: la materia oscura, che è materia non visibile ma che occupa l'85% del totale della materia e non viene vista dalle teorie se non come effetto (ad esempio la curvatura della luce che è non proporzionale alla materia visibile); unificazione problema che assilla la fisica fin dalle sue origini e che vuole irretire la complessità dei fenomeni in leggi semplici, e mostrare che queste leggi sono conseguenza di leggi ancora più semplici e generali, ma vi è una frattura che sembra insanabile tra modello standard e relatività generale...

...e la gravità quantistica, che è il più affascinante dei limiti, dove alla meccanica quantistica, che disegna il quadro generale concettuale per le teorie fondamentali, la teoria della relatività generale non vi è inscritta, ma operativa solo nel quadro della meccanica  classica.

La contraddizione

"Uno studente che segua al mattino lezioni di relatività generale e nel pomeriggio lezioni di meccanica quantistica deve pensare che i suoi professori sono dei rincitrulliti, oppure non si parlano da decenni, perché il mondo che gli insegnano il mattino e quello che gli insegnano il pomeriggio sono diversi.

Al mattino il mondo è uno spazio-tempo curvo in cui tutto è continuo.

Al pomeriggio il mondo è uno spazio-tempo piatto dove saltano quanti discreti di energia, la cui struttura è determinata proprio dalle simmetrie di quello spazio-tempo piatto che, a credere al professore del mattino, non esiste.

In altre parole, c'é una schizofrenia feroce alla base della nostra attuale conoscenza del mondo."

Il problema ancora da risolvere è causato nella gravità quantistica dalla profonda e radicale rivoluzione, nella conoscenza dello spazio e del tempo, generata con la novità portata a queste categorie dalla relatività generale.

Il genio di Einstein è stato capire che spazio e tempo sono aspetti di un campo fisico: il campo gravitazionale.

Non sono più quindi rispettivamente il contenitore del mondo e qualcosa lungo cui scorre la dinamica.

La descrizione dei fenomeni è quindi stravolta rispetto alla consuetudine rendendo necessario una re-visione profonda della nostra immagine del mondo, e della struttura concettuale per descriverlo.
 

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