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Sette brevi lezioni per raccontare la fisica moderna

Rovelli spiega ai “profani” le più importanti teorie del ‘900
di Lucia Bianchini, 5A \ 27-06-2015 \ visite: 37558
"Uno studente universitario che assista alle lezioni di relatività generale il mattino e a quelle di meccanica quantistica il pomeriggio non può che concludere che i professori sono citrulli, o hanno dimenticato di parlarsi da un secolo: gli stanno insegnando due immagini del mondo completamente opposte" con questo esempio il fisico Carlo Rovelli  nel suo saggio “Sette brevi lezioni di fisica”, spiega uno dei paradossi della scienza moderna.

Da una parte infatti abbiamo la  rivoluzionaria visione di Einstein dello spazio-tempo, che non rappresentano più due entità separate, immobili ed universali, ma sono a tutti gli effetti compartecipi dello scenario cosmico.  Più un corpo è massiccio, più lo spazio-tempo vicino ad essodiventa “curvo”.  Non solo, ma il tempo non scorre egualmente in ogni punto dell’Universo, ma rallenta tanto maggiormente quanto più ci si trova vicino ad un oggetto con grande massa.

La Teoria della Relatività di Einstein però, viene sviluppata per descrivere le proprietà cosiddette macroscopiche della materia, quelle cioè che riguardano i pianeti, le stelle, le galassie, e in ultima istanza il comportamento globale dell’intero Universo. Ma non è una teoria per la descrizione dell’infinitamente piccolo, ossia il comportamento
delle particelle atomiche.

È in questo ambito che nasce invece la seconda Grande Teoria del '900, ossia la Meccanica Quantistica. Già ad inizio secolo, il fisico tedesco Max Planck  per spiegare la natura dello spettro della luce in una cavità oscura, che poi sarà chiamata “corpo nero”, ipotizza che la luce stessa sia composta di “quanti”,  ovvero di particelle prive di massa. Una visione non meno rivoluzionaria, rispetto alle conoscenze dell’epoca, di quanto potesse esserlo la Teoria della Relatività di Einstein formulata alcuni anni dopo. Sarà lo stesso Einstein successivamente a dimostrare come l’ipotesi di Planck possa spiegare  bene l’interazione tra la luce e la materia: una scoperta che gli varrà il  premio Nobel per la Fisica.

È a un gruppo di geniali fisici (Heisenber, De Broglie, Born, Schrodinger e altri) che si deve, a partire dagli anni '30, la formulazione matematica della meccanica quantistica, grazie alla quale è possibile dare una spiegazione formale degli elementi chimici della tavola periodica Mendeleev, ben nota soprattutto ai chimici. L’aspetto più sconvolgente della teoria, con inevitabili implicazioni anche filosofiche, è che la realtà non esiste in quanto tale ed in sé, ma si manifesta solo quando un soggetto osserva un oggetto.  Un sistema fisico è insomma totalmente indefinito fino a che qualcuno non lo misura. Di conseguenza non possiamo sapere a-priori quello che sarà lo stato del sistema, ma possiamo solo dare una diversa probabilità a ciascuno degli stati nei quali il sistema si può manifestare.

È come quando tiriamo i dadi: possiamo sapere per esempio che tirando due dadi otterremo un numero da 2 a 12, ma finché non li tiriamo non possiamo sapere che numero uscirà.
I paradossi della teoria sono tantissimi, ma fino ad ora ha funzionato meravigliosamente, e le sue equazioni sono costantemente  utilizzate da fisici, ingegneri, chimici e biologi.

Queste due teorie, le più belle ed eleganti ‘900, presentano tuttavia aspetti di inconciliabilità; infatti mentre per la Relatività einsteiniana la realtà è uno spazio-tempo continuo e assolutamente predicibile, il mondo dei quanti è un brulicare di particelle che appaiono e scompaiono continuamente, fluttuano, saltano da uno stato all’altro senza poter sapere a priori quale. Da molti anni sono in corso di sviluppo teorie che possano costituire una sintesi di queste due visioni del mondo apparentemente dissimili, ma che finora hanno funzionato meravigliosamente bene nella descrizione fisica del dell’infinitamente grande e dell’infinitamente piccolo.

 Il lungo viaggio alla scoperta dell’Universo continua, non senza dubbi e contraddizioni. Einstein stesso spiegando la sua intuizione della luce divisa in fotoni esordisce dicendo “mi sembra”, così come Faraday esita introducendo l’idea rivoluzionaria del campo elettrico. Del resto c’è ancora moltissimo da scoprire, come afferma Rovelli citando Shakespeare: "Esistono infinite cose in Cielo e in Terra, caro lettore, più di quante non ne sogni la nostra filosofia; e la nostra fisica".

Rovelli con le sue sette lezioni riesce a spiegare i fondamenti della fisica moderna in maniera semplice e con un linguaggio letterario anche a chi non ha particolari competenze in materia. Il libro è presto divenuto un best seller ed è tra i libri più venduti del 2015.
(Foto Carlo Rovelli profilo Facebook)

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