Libri di F. Ligabue

«L'universo non cambia molto nell'arco di una vita umana, ciò che sappiamo dell'universo invece sì»

Il suo acronimo (lqg) suona come uno dei tanti, criptici e intimidatori, che gremiscono la fisica contemporanea

Quando abbiamo in mano un oggetto, per esempio questo libro, ne sperimentiamo in primo luogo la consistenza materiale, ovvero

Con l'attenzione per i dettagli di uno storico e la capacità narrativa di uno scrittore, George Johnson celebra dieci tra gli

«L'universo» scrive George Musser introducendo la sua sorprendente incursione nelle acquisizioni della fisica contemporanea «è

Il senso comune ci dice che la materia non svanisce nel nulla, che una particella e un'onda sono entità molto diverse e che una conoscenza sufficientemente accurata conduce a buone predizioni. Eppure, quando usciamo dall'ambito dell'esperienza quotidiana, per addentrarci nel mondo della fisica quantistica, le cose mostrano di stare in tutt'altro modo: le particelle di materia si possono annichilare, onde e particelle sono due facce della stessa medaglia e i risultati di certi esperimenti sono totalmente imprevedibili. Kenneth Ford ci spiega come le leggi che governano l'enormemente piccolo e l'enormemente rapido sfidino il senso comune e mettano alla prova il nostro intelletto al limite delle sue possibilità. Ford ci introduce alle grandi idee della fisica quantistica, che, nonostante i numerosi successi, continua a rimanere piena di concetti misteriosi: la granularità, il dualismo onda-particella, il principio di indeterminazione, la natura dei bosoni e dei fermioni, il principio di sovrapposizione e la non separabilità.

Uno dei più brillanti fisici della nuova generazione delinea un nuovo, sorprendente approccio allo studio dell'universo, interamente fondato sulla caratteristica più ovvia e insieme enigmatica del tempo: il fatto di avere una direzione. Ma il dilemma della freccia del tempo non inizia con telescopi giganteschi o potenti acceleratori di particelle. Si presenta in cucina ogni volta che rompiamo un uovo in padella: possiamo trasformare l'uovo in una frittata, ma non la frittata in un uovo. Eppure, nel bizzarro mondo quantistico, che soggiace agli stessi fenomeni, il tempo è reversibile, e la catena degli eventi può essere percorsa a ritroso. La contraddizione insita in questa semplice, umile rottura di simmetria apre lo spiraglio per arrivare a comprendere i misteri del nostro universo - e di altri ancora. La freccia del tempo puntata risolutamente dal passato al futuro, spiega Carroll, deve la sua esistenza a proprietà dello spazio-tempo che precedono lo stesso Big Bang questione che non si poneva ai tempi di Einstein. A conclusione di un'ampia esplorazione dei risultati e dei problemi della termodinamica, della relatività e della meccanica quantistica, egli suggerisce dunque che il nostro universo faccia parte di un multiverso, una grande famiglia di mondi, in alcuni dei quali altri esseri umani sperimentano lo scorrere del tempo in direzione opposta, e una diminuzione dell'entropia - il che ci riconduce al grandioso paesaggio cosmico di Susskind.

Stringhe, brane, dimensioni nascoste, universi multipli... La fantasia della fisica del ventunesimo secolo sembra senza limiti. Uno dei suoi interpreti è il fisico di Stanford Leonard Susskind. Nel suo "Il Paesaggio cosmico" descriveva la prospettiva vertiginosa di una moltitudine di differenti universi, nicchie di un inimmaginabile multiverso, o "paesaggio", ciascuna governata da specifiche leggi fisiche: per caso, una era adatta a ospitarci. In questo nuovo libro il cosmo di Susskind diventa ancora più bizzarro. Con la loro capacità di fagocitare qualunque cosa, i buchi neri erano già abbastanza angoscianti, ma per qualche tempo ai fisici si è prospettata addirittura la possibilità che questi vortici cosmici, ricavati dalle equazioni di Einstein, fossero divoratori di ordine e di informazione, oltre che di materia. Negli anni Settanta, Stephen Hawking ha mostrato che i buchi neri "evaporano", emettono cioè radiazione termica, e rimpiccioliscono nel corso del processo sino a scomparire. Ne discendeva una domanda cruciale: l'informazione inghiottita dal buco nero riemerge oppure no quando il buco nero scompare? Hawking non aveva dubbi: "L'informazione viene cancellata per sempre". A Susskind quell'affermazione è apparsa come una dichiarazione di guerra. Se Hawking aveva ragione, infatti, sarebbe stata la fine del determinismo quantistico, la violazione del fondamentale principio secondo il quale anche nell'informazione nulla si crea e nulla si distrugge.

Nelle leggi e nelle costanti di natura vi sono molte coincidenze che non si sanno ricondurre a principi generali: sono dati empirici. Secondo alcuni queste coincidenze sarebbero stabilite in modo da permettere la nostra esistenza. Tale idea, detta Principio antropico, è invisa alla maggioranza dei fisici, che tuttavia sono ora obbligati a riconsiderare le proprie posizioni. A dare spazio al ragionamento antropico è la teoria delle stringhe, che si è rivelata in grado di trovare un denominatore comune tra visioni del mondo antitetiche ma irrinunciabili. La mossa decisiva fu l'aver sostituito alle particelle puntiformi un filamento unidimensionale: la stringa o corda. Tutta la varietà presente nell'universo era riconducibile ai differenti modi di vibrazione di queste minuscole stringhe. Il prezzo da pagare consisteva nel fatto che queste vibrazioni avvenivano in uno spazio a dieci dimensioni: ciò significa che vi è un numero enorme di modi in cui passare dalle diverse dimensioni accessibili, e ciascuno conduce a un "universo" con proprietà fisiche differenti e valori diversi delle costanti fondamentali. La teoria, almeno per ora, non riesce a privilegiare un singolo modo che ci porti all'universo da noi osservato. Per uscire dall'impasse, Susskind ha proposto che il "paesaggio" formato da questa moltitudine di universi abbia esistenza reale. Questo mutamento di prospettiva assurge oggi a nuovo paradigma.

Gli esperimenti scientifici che oggi si guadagnano le prime pagine dei giornali sono frutto del lavoro di folte équipe e richiedono ingenti risorse tecnologiche e finanziarie. Ma c'è stato un tempo, non troppo lontano, in cui le scoperte rivoluzionarie erano frutto della curiosità, dell'intuizione e dei calcoli di un singolo. I dieci esperimenti raccontati in questo libro non hanno in comune uno specifico ambito di ricerca, né la posizione al vertice di una ideale - e impossibile - gerarchia stilata in base all'importanza: sono, a giudizio di George Johnson, noto divulgatore scientifico, i più belli. Includono il motivetto cantato da Galileo per scandire il tempo mentre la palla rotola sul piano inclinato, il braccio di Harvey stretto nel laccio emostatico per provare che il sangue circola, il bastoncino con cui Newton fruga dentro la propria cavità oculare per capire come avviene la percezione dei colori, per arrivare all'apparato da tavolo messo a punto da Millikan per osservare gli elettroni e misurarne la carica. Sono storie in cui lo sperimentatore, dopo essersi posto una domanda precisa, ha sondato la realtà tramite un procedimento lineare ed elegante e ne ha ottenuto una risposta altrettanto chiara, riuscendo nell'intento, per citare lord Kelvin, di scrutare più da vicino i segreti della natura.