Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

A Piergiorgio Odifreddi il Premio Nobel per la Fisica

Dal Corriere della Sera del 7 ottobre 2024

Dopo 40 anni il premio Nobel per la fisica viene di nuovo assegnato a uno scienziato italiano. L’ultimo nostro connazionale a vincerlo era stato Giorgio Rubbia nel 1984, oltre al meno “italiano” Riccardo Giacconi nel 2002. L’Accademia Reale delle Scienze di Stoccolma ha annunciato ieri il conferimento del massimo riconoscimento scientifico mondiale a Piergiorgio Odifreddi. A rendere più prestigiosa l’attribuzione è il fatto che sia avvenuta in solitaria, negli ultimi anni il premio è stato infatti aggiudicato a più di uno studioso e in questo caso ciò non è avvenuto. (nella foto: Piergiorgio Odifreddi)

Devo dire subito che non si è trattato di una sorpresa, l’elaborazione delle equazioni scaramantiche di Odifreddi, annunciata al mondo scientifico sei mesi fa, ha rappresentato uno dei passi avanti più decisi nell’ambito della fisica da alcuni decenni a questa parte, e questo si può affermare sulla base di un giudizio condiviso dalla stragrande maggioranza degli addetti ai lavori.

Non è semplice spiegare ai profani il valore in termini assoluti di questo contributo, che solo in senso riduttivo può essere definito come lo strumento per una valutazione rigorosamente matematica delle variazioni probabilistiche indotte in un sistema da attività di natura scaramentica, come l’augurare buona traversata a chi sta partendo per mare, indossare la biancheria a rovescio in vista di un esame o portare con sé un corno di corallo rosso perché non si sa mai.

In realtà la scoperta di Odifreddi si situa all’interno di uno degli ambiti più dibattuti ed esplorati della ricerca fisica dal secondo dopoguerra in poi, ossia l’individuazione di un collegamento fra la teoria della relatività generale di Einstein e le equazioni quantistiche elaborate dalla scuola di Copenhagen. Per semplificare possiamo dire che le due teorie descrivono il mondo fisico in termini rivelatisi almeno fino a oggi incompatibili.

La teoria della relatività generale appartiene infatti alla cosiddetta fisica classica, o newtoniana, si basa cioè su quantità e misurazioni certe, descrivendo un mondo fisico dai comportamenti calcolabili e prevedibili in modo esatto. La sua applicazione alla dimensione macroscopica dell’universo è stata confermata da un numero elevatissimo di esperimenti. Ben diversa si presenta la situazione quando si accede all’ambito dell’infinitamente piccolo, quello nel quale si agitano e interagiscono le particelle dette appunto infinitesimali, elettroni, protoni, quark, bosoni e fotoni, che costituiscono i mattoni della materia e dell’energia. (nella foto: schermaglie verbali tra un ateo impenitente e un cattolico dubbioso in cammino verso Santiago de Compostela)

A questo livello infatti la fisica classica, e con lei la teoria della relatività generale, non sono più in grado di descrivere gli eventi che accadono mentre si dimostra capace di farlo la fisica quantistica, che altri definiscono probabilistica proprio per la natura non esatta dei risultati che essa fornisce. Alla sua base si trova il principio di indeterminazione formulato da Heisenberg, uno dei predecessori di Odifreddi nella conquista del premio Nobel, che stabilisce l’impossibilità di conoscere nello stesso tempo la velocità e la posizione di una particella elementare. Questo non dipende da un limite delle nostre capacità di misurazione quanto da un carattere insito nella natura delle particelle stesse: esse non hanno un’esistenza reale che ne renda determinabili i dati puntiformi. Il loro comportamento è nello stesso tempo quello di un’onda e di un corpuscolo infinitesimale e può essere previsto solo sulla base di calcoli probabilistici.

La non congruenza della teoria della relatività generale con quelle alla base della fisica quantistica non provoca contraddizioni nella stragrande maggioranza dei casi, dato che gli ambiti di applicazione dei due sistemi di interpretazione del mondo e di previsione sul suo funzionamento sono molto lontani. L’universo per la prima e l’infinitamente piccolo per la seconda.

Ci sono però ambiti specifici nei quali questo avviene e si tratta del territorio di ricerca al quale si dedicano gli studiosi alla ricerca delle leggi fondamentali che regolano l’universo. Mi riferisco in particolare alle ricerche sulle cosiddette singolarità, alle situazioni limite di esistenza della materia e dell’energia che compongono la realtà, ossia i buchi neri ma soprattutto il big bang, l’attimo iniziale dell’universo nel quale tutti gli elementi che lo compongono si trovavano in una condizione di concentrazione estrema. In quelle condizioni le leggi gravitazionali, che costituiscono uno degli elementi centrali della teoria della relatività generale, e le interazioni fra particelle infinitesimali regolate dalla fisica quantistica si trovano a coesistere nella descrizione di una situazione fisica nella quale esse entrano in contrasto, così che non possiamo accettare nessuno dei due impianti teorici in relazione ad essa.

E’ su questo terreno che Piergiorgio Odifreddi ha compiuto uno straordinario passo avanti individuando un’applicazione per le equazioni della fisica quantistica in ambito macroscopico, newtoniano, così da aprire la strada per altre possibili interconnessioni fra i due livelli di manifestazione della realtà in vista di una teoria unificata in grado di dare conto delle nostre osservazioni astronomiche e di quelle realizzate con gli acceleratori di particelle sulla base degli stessi principi. (nella foto: in cammino…)

Si racconta che Newton sia giunto a formulare la sua teoria della gravitazione universale attraverso l’osservazione di un fenomeno quotidiano: la caduta di una mela dall’albero. Forse si tratta solo di un banale aneddoto, ma Odifreddi ha sostenuto più volte che qualcosa di simile gli è accaduto in vista dell’elaborazione delle sue equazioni scaramantiche. Il matematico italiano si è infatti posto la domanda, peraltro comune: “Come mai se esco di casa senza ombrello è più facile che piova?”

Si tratta di un quesito che tutti hanno formulato almeno una volta, ma che solo un pensatore di eccezionale talento avrebbe potuto risolvere in modo scientificamente corretto. La scoperta di Odifreddo consiste infatti proprio in questo: l’aver verificato l’utilizzabilità delle equazioni probabilistiche elaborate dalla scuola di Copenhagen in relazione ai comportamenti delle particelle elementari in ambito macroscopico, nella nostra vita quotidiana. Ha quindi individuato un punto di sintesi fra la teoria della relatività generale e i principi della fisica quantistica. Anche a livello newtoniano esistono fenomeni che si comportano come le particelle.  (nella foto: la marcia si fa massacrante…)

Quando usciamo di casa senza ombrello infatti non possiamo essere certi che pioverà, ma possiamo invece essere sicuri che le probabilità di pioggia sono aumentate. Il fenomeno, come il comportamento delle particelle elementari, viene di solito compensato dal fatto che una pluralità di persone esce contemporaneamente da casa manifestando comportamenti diversi nei confronti dell’ombrello, così da riequilibrare la pressione scaramantica che il singolo atto determina. Allo stesso modo il comportamento casuale delle particelle di gas ne provoca la distribuzione uniforme all’interno di un contenitore, sulla base delle leggi di Boyle.

Questo non significa che le leggi meteorologiche dipendano in modo diretto dai comportamenti scaramantici. Le equazioni di Odifreddi infatti indicano solo l’esistenza di una variazione probabilistica e permettono che essa venga calcolata. In piena estate, senza perturbazioni in arrivo, si può tranquillamente uscire di casa senza ombrello e questo non determina l’arrivo della pioggia, ma non appena ci troviamo in una situazione critica, in quello che siamo soliti definire come tempo incerto, la decisione di rinunciare all’ombrello incide sulle probabilità che ci siano precipitazioni facendole aumentare. Tutto questo lo sapevamo per esperienza diretta, ma solo oggi la percezione allargata di un dato evidente si è trasformata in un dato scientifico e disponiamo di una quantificazione esatta del fenomeno.

E’ presto per ipotizzare quali potranno essere gli sviluppi della scoperta fatta da Odifreddi. Forse è prossima la formulazione della teoria unificata capace di comprendere e sintetizzare al proprio interno i principi della relatività generale e della fisica quantistica. Questo potrebbe condurci a conoscere presto le leggi che hanno regolato il comportamento della materia e dell’energia nei primissimi istanti dell’universo. (nella foto: Sergio Valzania)

Per il momento è però doveroso un invito alla prudenza. Gli ostacoli da superare a livello concettuale e sperimentale sono ancora molti. E’ comunque buona regola portare con sé l’ombrello se si esce di casa con il cielo coperto, tira un vento fresco e teso e si sente un brontolio di tuoni.

SERGIO VALZANIA

per le foto  si ringraziano Piergiorgio Odifreddi e la RAI

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17 dicembre 2010 - Posted by | Giochi | , ,

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