Fisica fisica

Orazio Svelto Il fascino sottile del laser Pagine: 96 - Prezzo: € 11.00 ISBN: 8883231783 - Anno di pubblicazione: 2007 Note: con 8 pag. a colori DI RENZO EDITORE

“A oltre quarant’anni di distanza dalla sua invenzione, il laser continua a creare intorno a sé un’atmosfera mista di curiosità e meraviglia. La curiosità è essenzialmente alimentata dal fatto che nuovi tipi di laser vengono ancora oggi inventati e nuove, affascinanti, persino impensabili applicazioni vengono continuamente introdotte. Il senso di meraviglia, cui non si sottrae anche il lettore meno informato, deriva soprattutto dal carattere pervasivo del laser: non esiste infatti campo della scienza e della tecnica che non sia stato influenzato, a volte in maniera rivoluzionaria, da questa invenzione.”

Orazio Svelto, professore ordinario di Fisica della Materia al Politecnico di Milano e Responsabile dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR di Milano, ha al suo attivo oltre 200 lavori pubblicati su prestigiose riviste internazionali nei settori dei laser, dell’elettronica quantistica e della fotonica. Ha sviluppato invenzioni nei settori della generazione di impulsi di luce laser, delle applicazioni dei laser in medicina e biologia e della generazione di fasci laser. Per i risultati conseguiti, ha ricevuto parecchi premi o riconoscimenti fra cui il Quantum Electronics Prize della Società Europea di Fisica.

Giorgio Parisi La chiave, la luce e l'ubriaco Come si muove una ricerca scientifica Pagine: 80 - Prezzo: € 10.00 ISBN: 888323149X - Anno di pubblicazione: 2006   DI RENZO EDITORE

“Mi viene in mente una vecchia barzelletta. Un ubriaco, di notte, si mette a cercare una chiave sotto un lampione. Arriva un tale che lo aiuta, ma, non trovando nulla, gli chiede se è proprio sicuro di aver perso lì la chiave. L’ubriaco risponde: No, non sono affatto sicuro, ma è qui che c’è luce”.
Con questo esempio scherzoso, ma non troppo, Giorgio Parisi ci spiega come si muove la ricerca scientifica fondamentale.
“Gli scienziati fanno le cose che riescono a fare. Quando si accorgono di disporre dei mezzi per studiare qualcosa che fino a quel momento era stato trascurato, allora s’impegnano per quella strada.” Se lo scopo è migliorare la capacità dell’uomo di conoscere e di controllare i fenomeni della natura, ogni problema, al quale si possano applicare teorie in corso di verifica, diventa immediatamente interessante ai fini della ricerca: ogni aspetto che viene chiarito può aiutare a comprenderne altri. Per il momento si tratta di ricerca pura. Le applicazioni, se verranno, arriveranno dopo.
In una conversazione animata e straordinariamente comprensibile, uno dei più importanti fisici teorici italiani ci aiuta a capire come è cambiata la fisica, di quali problemi si occupa oggi, che interazioni ci sono tra ricerca di base e sviluppo tecnologico, quali scenari futuri potrebbe aprire la sinergia tra la fisica dei sistemi complessi e la biologia.

Quattro scienziati della materia: Parisi, Gross, Gates, Perl. Storie diverse, accomunate dalle difficoltà di fare ricerca. “Tante domande, qualche risposta”

Sono preziosi i volumetti della collana “Dialoghi” che l’editore Di Renzo manda con assiduità in libreria. Dialoghi con protagonisti della scienza, che raccontano la loro storia e la storia delle loro scoperte. In questi ultimi tempi sono apparse biografie e interviste con fisici.
Le storie individuali sono naturalmente diverse. James Gates racconta le difficoltà ad affermarsi di un giovane afro-americano, ammesso a studiare al Mit in un periodo, gli anni Sessanta, in cui ancora gli abitanti di Boston manifestavano esplicitamente la loro intolleranza razziale. Completamente diversa è la biografia di David Gross premio Nobel per la fisica nel 2004. Figlio di genitori ebrei, Gross ha trascorso l’infanzia a Arlington, vicino a Washington. Il padre, impiegato nella pubblica amministrazione, perse il lavoro nel 1952, dopo la sconfitta dei democratici e l’elezione di Eisenhower. Fu trasferito in Israele, dove David trascorse l’adolescenza, prima di iscriversi a Harvard, quando la famiglia ritornò negli Stati Uniti. Di famigli a ebraica è anche Martin Perl, premio Nobel per la fisica nel 1995. Cresciuto a Brooklyn, negli anni Quaranta studia ingegneria chimica e, dopo qualche esperienza di lavoro, nel 1950 si iscrive a un dottorato in fisica alla Columbia University di New York dove comincia la sua carriera di fisico sperimentale.
Più familiare per il lettore italiano è l’esperienza di Giorgio Parisi, uno dei grandi fisici teorici del nostro Paese. Formatosi all’Università di Roma, dopo un periodo trascorso alla Columbia a New York, decide di tornare in Italia, “anche se avevo ricevuto molte offerte allettanti all’estero e non mi sono mai pentito di questa decisione”.
Quello che accomuna le loro storie è la passione per la ricerca, per le sfide sempre nuove che pone lo sviluppo della conoscenza scientifica. “La natura cela i suoi segreti”, afferma David Gross, ed “è molto più astuta di quanto non lo siamo noi”. Nella scienza ci sono “tante domande, qualche risposta”, dice Perl. Invece, osserva James Gates, “molti sistemi di credenza partono dall’assunto che la risposta è già nota. Nella scienza, è esattamente l’opposto: prendiamo le mosse ammettendo di non conoscere la risposta”. Insomma, si procede come nella storiella dell’ubriaco, che cerca una chiave sotto un lampione anche se non è sicuro di averla persa lì, ma è lì che c’è la luce. “Gli scienziati fanno le cose che riescono a fare”, spiega Parisi. “Quando si accorgono di disporre dei mezzi per studiare qualcosa che fino a quel momento era stato trascurato, allora s’impegnano per quella strada”.
“L’arte della fisica” coltivata da Gates, da Gross e da Parisi si svolge sul terreno teorico, dove la matematica gioca un ruolo decisivo. Tuttavia, non c’è bisogno di essere un genio in matematica. Le teorie e le congetture della scienza son in ultima analisi soggette alla domanda: sono state verificate in laboratorio? Esistono delle evidenze che le confermano? “Io ho una buona conoscenza della matematica – dice Martin Perl – ma non sono un matematico geniale, così sono diventato uno sperimentatore”. Qual è il segreto del successo? “Devi solo avere una volontà di scoprire cose nuove sulla natura, e avere la forza di continuare a lavorare su un esperimento anche e soprattutto quando nessuno conosce la risposta che se ne può ottenere. La gioia più grande è sapere di essere il primo ad aver trovato quella risposta”. Una gioia, quella della scoperta, che ogni giovane studente che si avvia agli studi scientifici spera un giorno di provare.

- James Gates Jr., “L’arte della fisica. Stringhe, superstringhe, teoria unificata dei campi”, Di Renzo Editore, Roma, pagg. 90, € 10,50;
- David J. Gross, “L’universo affascinante. La futura rivoluzione della fisica”, Di Renzo Editore, Roma, pagg. 76, € 9,50;
- Giorgio Parisi “La chiave, la luce e l’ubriaco. Come si muove una ricerca scientifica”, Di Renzo Editore, Roma, pagg. 76, € 10,00;
- Martin Perl, “Tante domande, qualche risposta. Cinquant’anni di fisica delle particelle elementari”, Di Renzo Editore, Roma, pagg. 98, € 11,00.

David J. Gross L'universo affascinante La futura rivoluzione nella fisica Pagine: 80 - Prezzo: € 9.50 ISBN: 8883231546 - Anno di pubblicazione: 2006   DI RENZO EDITORE

Il progresso della scienza è molto più complicato e incerto di quanto sia descritto nei libri, soprattutto per la fisica teorica, perché la storia è scritta dai vincitori che spesso ignorano i molti sentieri alternativi che i ricercatori hanno percorso, le molte tesi errate che hanno seguito e le idee sbagliate che hanno coltivato, più ardui da comprendere e più facili da dimenticare. Leggendo la storia, raramente si può avere un’idea corretta della vera natura dei progressi scientifici: David J. Gross ci racconta tutto questo nell’incredibile parabola che lo ha portato alla scoperta della libertà asintotica nella cromodinamica quantistica.

David J. Gross (1941-) direttore del Kavli Institute for Theoretical Physics dell’Università della California, ha vinto nel 2004 il Premio Nobel per la Fisica per le sue ricerche sulla libertà asintotica nella cromodinamica quantistica.

Martin L. Perl Tante domande, qualche risposta Cinquant'anni di fisica delle particelle elementari Pagine: 104 - Prezzo: € 11.00 ISBN: 8883231597 - Anno di pubblicazione: 2006 Note: traduzione di Claudia Bonadonna ed Eliano Pessa Di Renzo Editore

Da oltre cinquant’anni Martin Perl conduce ricerche sperimentali nel campo della fisica delle particelle elementari, la scienza che studia la natura primaria della materia, dell’energia e delle forze, che investiga il mondo subatomico. In questi cinquant’anni si è accumulato un sapere enorme e molte domande hanno trovato risposta. Ma non tutte, anche perché la conoscenza acquisita finora ne ha sollevato di nuove.
In questo libro Perl ci illustra le risposte finora ottenute nella fisica delle particelle elementari, le domande che ci si continua a porre e in che modo viene condotta la ricerca in questo campo della fisica.

Martin L. Perl, fisico americano di origine polacca, ha insegnato all’Università del Michigan, prima di approdare allo SLAC, il Centro per l’Acceleratore Lineare di Stanford. Nel 1995 è stato insignito del Premio Nobel per la sua scoperta del tau-leptone.

Frank Wilczek La musica del vuoto Indagine sulla natura della materia Pagine: 108 - Prezzo: € 12.00 ISBN: 8883231643 - Anno di pubblicazione: 2007   DI RENZO EDITORE

I pattern delle onde che descrivono i protoni, i neutroni e tutti i loro parenti ricordano le vibrazioni di strumenti musicali, e in effetti le equazioni matematiche che governano questi due domini, superficialmente molto diversi, sono in realtà molto simili. Quest’analogia musicale risale alla preistoria della scienza: già Pitagora scoprì che le note armoniose sono quelle suonate da corde le cui lunghezze sono in una semplice relazione numerica, mentre Keplero trascorse anni in tediosi calcoli ed erronee ipotesi alla ricerca dell’armonia nascosta dell’universo.
Wilczek riprende questa metafora nella descrizione della realtà delle masse parlando di “musica del vuoto”, moderna espressione dell’antica, inafferrabile e mistica musica delle sfere.

Frank Wilczek, fisico teorico statunitense con madre italiana, insegna a Harvard e ha vinto, nel 2004, il Premio Nobel per la fisica per la scoperta riguardante la libertà asintotica in cromodinamica quantistica, che ha permesso di completare il quadro nel panorama del modello standard.

A tre americani, David Gross, David Politzer e Frank Wilczek, il Nobel per la fisica 2004. Le loro ricerche rappresentano una tappa «di decisiva importanza per la nostra comprensione di come funzioni una delle forze fondamentali della natura, quella forza che lega i pezzettini più piccoli di materia - i quark»

Tocca di nuovo alla scienza d'oltreoceano. Ancora una volta sono gli americani a vincere il Nobel per la fisica, e ancora una volta sono tre uomini: dal 1901 a oggi sono solo due le fisiche ad aver vinto il premio, la prima fu Marie Curie, nel 1903, l'ultima risale al 1963. Non che le biologhe, che pure rappresentano il 60% della forza lavoro oggi, se la cavino meglio: l'ultima prima di Linda Buck premiata lunedì era stata, nel 1995, Christiane Nüsslein-Volhard. I laureati di ieri sono David Gross (che lavora all'Istituto di fisica teorica a Santa Barbara ed è anche presidente del comitato scientifico internazionale della Sissa di Trieste), David Politzer (Caltech di Pasadena) e Frank Wilczek (Mit di Boston). Ed è un premio tutto teorico quello assegnato ieri dalla reale accademia delle scienze svedese. Un fatto non troppo comune per un riconoscimento che solitamente valorizza le ricerche sperimentali rispetto a quelle teoriche. Un premio, dice la motivazione, a ricerche «di decisiva importanza per la nostra comprensione di come funzioni una delle forze fondamentali della natura, quella forza che lega i pezzettini più piccoli di materia - i quark». Tutto chiaro?

In effetti non è semplice districarsi fra i meandri di quello che qualcuno ha definito lo zoo delle particelle elementari: un elenco interminabile di nomi e sigle che indicano tutte le particelle che, nell'ottica del cosiddetto Modello standard della fisica delle particelle, dovrebbe dare una visione unificata e d'insieme di tutte le forze della natura, cioè della fisica fondamentale.

La forza di interazione forte, oggetto degli studi dei tre fisici, è una delle quattro forze fondamentali della natura, ed è quella che in sostanza tiene assieme ciascuno dei mattoni fondamentali del nucleo dell'atomo (protoni e neutroni), costituiti per l'appunto da tre quark, e i protoni e i neutroni stessi fra di loro. Le altre tre forze sono quella di gravità, studiata in senso moderno per primo da Newton, e di cui tutti abbiamo esperienza empirica; la forza di interazione debole (quella alla base dei processi di decadimento radioattivo e quindi ad esempio del brillare delle stelle), per il cui studio, tra gli altri, ha ottenuto il Nobel l'italiano Carlo Rubbia; e la forza elettromagnetica (alla base di quasi tutti i processi macroscopici che conosciamo: attrito, elettromagnetismo, ma anche l'impossibilità di passare attraverso le pareti), studiata da Maxwell nel secolo scorso.

Ciascuna di queste quattro forze ha caratteristiche diverse: la forza di gravità, ad esempio, agisce sulle lunghe distanze, anche se è molto più debole della forza elettromagnetica (provate a confrontare quanto una moneta di ferro venga attratta da un magnete con quanto non lo sia da un oggetto non magnetizzato delle stesse dimensioni), che a sua volta è molto più debole della forza di interazione forte (per l'appunto) che tiene legati fra di loro oggetti con la stessa carica (come i protoni) ma che agisce solo su distanze microscopiche.

Quello che i tre fisici hanno studiato è il meccanismo di funzionamento della forza forte (anche chiamata forza di colore, dal nome che convenzionalmente si dà alla cosiddetta «carica di colore» dei quark: rosso, blu o verde, che nulla ha a che fare con qualsiasi cosa possa essere definito «colore» nel senso comune del termine). Grazie ai calcoli che i tre fisici, allora giovanissimi (Wilczek e Politzer non erano avevano ancora il dottorato) nel 1973 pubblicarono su Physical Review Letters (in due articoli separati), il meccanismo che consentiva ai quark di essere legati fra di loro cominciò a diventare più chiaro. Uno degli aspetti della complessa teoria (basata su una funzione matematica chiamata funzione beta) era che i portatori della forza debole (detti «gluoni», dalla parola glue, cioè colla, dal ruolo analogo a quello dei fotoni nel caso della luce) interagivano sì con i quark, per permettere loro di essere legati, ma anche fra di loro. E di conseguenza, secondo la teoria, più vicini sono i quark (e i gluoni), più debole è l'interazione fra di loro. Ma i quark si avvicinano fra di loro all'aumentare dell'energia, e così, secondo i fisici, la forza dell'interazione diminuisce con l'energia. Questa proprietà è stata battezzata «libertà asintotica» (una componente fondamentale di una teoria quantistica denominata «cromodinamica quantistica») e, come conseguenza, ha quello che i risultati sperimentali già dicevano: un quark non può essere allontanato da un nucleo atomico. E' proprio come se i quark fossero collegati tra loro da un elastico che più viene tirato e più tende ad avvicinare le particelle.

Queste ricerche premiate con il Nobel, ha commentato Roberto Petronzio, direttore dell'Istituto nazionale di fisica nucleare, «segnano la svolta fondamentale nell'interpretazione corretta delle interazioni tra i quark e permette oggi di fare previsioni accurate delle loro collisioni alle future energie dei collisionatori adronici, come Lhc, l'acceleratore in costruzione al Cern di Ginevra». E che sarà in grado di simulare le condizioni dell'universo primordiale: quando tutte e quattro le forze, secondo il modello standard, a energie così elevate erano «unificate», cioè facce della stessa medaglia.

Qualcuno pensa che, raggiunto l'obiettivo dell'unificazione, si arriverà alla fine della fisica. Ma Silvio Bergia, docente di relatività a Bologna, ammonisce: «Chi ha predicato nella storia la fine della scienza è sempre stato smentito dopo pochi anni. Anche la cosiddetta Teoria del tutto, da cui siamo comunque lontani, non sarà la fine della fisica. Per fortuna».

Nelle prime dichiarazioni rilasciate, il neo Nobel Wilczek ammette: «Non è stata una sorpresa fino in fondo. Un po' me l'aspettavo. Già allora, anche se ero così giovane, ero sicuro che i miei risultati fossero corretti».

David J. Gross ha pubblicato L’universo affascinante con Di Renzo Editore.

Anche i broccoli possono essere utili per spiegare la fisica. Ne sanno qualcosa i molti intervenuti al "caffè scientifico" con Marco Bianucci, Giorgio Parisi e Stefano Zapperi, nella mattinata di domenica 6 novembre all'Histoire Café Garibaldi. I tre fisici, appollaiati su altrettanti sgabelli a dominare una platea colorata e attenta, hanno infatti affrontato il tema della teoria della complessità, cercando di rispondere alla domanda del titolo: "Il mondo è complesso?".

Il protagonista indiscusso è Giorgio Parisi, ordinario di Teoria quantistica alla Sapienza e già candidato al Premio Nobel: «credo che uno dei motivi per cui non gliel'abbiano ancora dato», commenta Bianucci, che si ritaglia il ruolo di moderatore, «sia che ha scritto così tanto da averli spiazzati».
Quando il fisico romano ha cominciato a indagare la complessità, Stefano Zapperi (classe 1970) aveva otto anni: «Nella complessità ci sono nato», commenta. Ma non è solo un interesse "generazionale": «credo che l'aspetto più interessante di questa teoria sia la sua interdisciplinarietà. I sistemi complessi ci circondano». Bianucci è d'accordo: «se ne parla tanto perché lo studioso da Galileo in poi si era concentrato sul particolare, cercando di isolarlo dal sistema. Oggi abbiamo riscoperto che le cose non stanno così. Ci sono alcuni sistemi il cui comportamento è dipendente dalle relazioni fra le parti che li costituiscono».
Naturalmente vi sono ancora ampi settori in cui la teoria della complessità sta muovendo i primi passi: «le teorie non escono vestite di tutto punto come Atena dalla mente di Giove», ammonisce Parisi, «c'è tutto un lavoro di "lucidatura"». E ci sono anche dei limiti. «Einstein», ricorda sorridendo il fisico romano, «diceva che per spiegare dei dati sperimentali vanno usate schematizzazioni il più semplici possibili, ma non più semplici di così».

Fra i tanti possibili ambiti di applicazione, c'è quello della fisica dei terremoti: «il terremoto non è altro che una frattura della crosta terrestre», sintetizza Zapperi, «e come ogni altra frattura produce determinati rumori. Ecco, ci sono proprietà statistiche del segnale rumoroso che sono simili in molti sistemi. Cambia solo la scala».

Il punto della variante di scala è uno dei noccioli della discussione. Parisi esemplifica la materia con un paragone vagetale: «avete presente un broccolo? È formato da una struttura piramidale, ed ogni piramide è formata a sua volta da altre piccole piramidine, e via così. È un tipico esempio di variante di scala... e fra l'altro mi pare anche che sia la stagione giusta».
La variante di scala non è l'unica dipendenza che lega i differenti sistemi, e Zapperi fornisce altri due esempi: «ci sono sistemi che dipendono dal volume, come quando bollo l'acqua ed ho bisogno di più o meno calore a seconda di quanto liquido ho nella pentola. Altri hanno una dipendenza logaritmica, come la frattura dei materiali».

Dopo soli venti minuti di conversazione, cominciano subito le numerose domande di un pubblico seduto in ogni angolo disponibile e che ha molto apprezzato l'onestà intellettuale degli intervenuti, soprattutto su temi spinosi come il rapporto fra libero arbitrio e complessità. «Noi fisici ci occupiamo di cose semplici», si scusa Zapperi, «anche se il rischio della complessità è che si diventa rapidamente tuttologi, non mi sento di dar risposte».
Altro tema difficile, quello del rapporto fra complessità e scienze sociali. Il tono di Parisi si indurisce un po': «quello delle scienze sociali è un campo estremamente delicato. Se una teoria sbagliata finisce in mano ai politici può essere pericoloso. Un esempio classico, e sgradevole, è quello della sociobiologi, che cerca di spiegare i comportamenti sociali a partire da quelli biologici». In una certa misura si può anche leggere la storia in questo modo, «ma utilizzare la sociobiologia per giustificare la disuguaglianza fra gli uomini mi pare molto pericoloso», conclude Parisi. È possibile prevedere l'evoluzione, modellizzandola? «Questa è una domanda che resterà sempre senza risposta», mormora Bianucci. «Per ora i fisici hanno usato modelli stilizzati che non permettono nessuna previsione», ribatte Parisi.

Il fuoco di fila delle domande non si attenua. Una, due, anche tre per volta. «È come un quiz! Scelgo la terza...», si diverte Zapperi. Lo scienziato galileiano è ancora adeguato allo studio della complessità? «Il metodo è ancora valido», conferma Bianucci. Zapperi è d'accordo, «solo che non cerchiamo più un valore uguale ma un tipo di fluttuazione uguale».

Una dei portati della teoria della complessità è che ha reintrodotto le "scuole di pensiero" nella fisica: c'è chi la difende e c'è chi la attacca, come la rivista Scientific American che insinua di non aver ancora visto risultati concreti dalla sua applicazione. «Non è vero», risponde secco Bianucci, che si dimostra comunque contento della divisione in "scuole". Con un "però": «la discussione entra nel vivo se danno cento miliardi per finanziare un acceleratore di particelle e quando servono a me cento milioni per la ricerca non li danno». Caldi applausi.

«Le scuole compaiono sempre quando ci sono teorie nuove», commenta accomodante Parisi, portando l'esempio della meccanica quantistica, che fu messa in dubbio per trentacinque anni: «Planck, il suo fondatore, amava dire che "le nuove teorie si affermano non perché i sostenitori delle vecchie si convincono, ma perché muoiono"». Nel salutare il pubblico, i tre consigliano di andare a vedere la mostra Semplice e complesso a Palazzo Ducale: «è bellissima», aggiunge Parisi, «e dà una sensazione quasi tattile della complessità di molti sistemi».

Giorgio Parisi ha pubblicato La chiave, la luce e l’ubriaco con Di Renzo Editore.

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 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», descrive un mondo simile al nostro, ma con 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 energie 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 che la taglia delle orbite dei pianeti sia determinata da quella di solidi platonici iscritti l’uno nell’altro. Idea bellissima, andava quasi bene. Ahimè,era una sciocchezza. Lo Keplero, anni dopo, aveva sviluppato un ottimo modello del sistema solare basata 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. E 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 previsione 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 sorridente 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». 

Carlo Rovelli ha pubblicato: Che cos’è il tempo? Che cos’è lo spazio? (Di Renzo Editore) – disponibile anche in lingua inglese (What is Time? What is Space?)