Universo#3

Antoine Laurent de Lavoisier

Alla fine del settecento, con Lavoisier la chimica forniva un modello valido per “teoria delle corpuscoli”: “Se con il termine elementi vogliamo indicare gli atomi semplici e indivisibili di cui è costituita la materia, allora è molto probabile che non sapremo mai nulla di essi; ma se usiamo il termine elementi […] per esprimere la nostra idea del limite cui possiamo arrivare con la nostra analisi, allora chiameremo elementi tutte le sostanze in cui riusciamo a scomporre con qualsiasi mezzo i corpi”. (Traité élémentaire de Chimie). Tale definizione avrà enorme successo tanto che la chimica approderà nel 1869 con Dmitrij Mendeleev alla  Tavola degli Elementi. Da questa idea derivò il concetto di composto (da compositum, fatto di diverse cose). La Legge delle proporzioni definite di Joseph Prust  dimostrò la giustezza della “tavola” e quella delle proporzioni multiple di John Dalton dimostrò la fondatezza della teoria “atomica”. Ma il mondo era fatto solo di atomi?

La luce si comportava in maniera da far presupporre un “mezzo materiale” e si scoprì inoltre che l’energia elettrica poteva essere conservata, immagazzinata. Era un’altro tipo di “materia”? La stessa gravitazione newtoniana poi,  faceva intuire, e neanche troppo velatamente, che il cosiddetto “mondo sensibile” o “reale” non è formato solo da materia grezza, ma anche da “campi“, in questo caso il campo gravitazionale.  Perchè allora non pensare anche ad altri campi? A metà dell’ ‘800 fu chiaro con James Maxwell che almeno un altro campo esisteva, quello elettromagnetico, e questo spiegava i problemi legati all’elettricità ed alla luce. Egli stesso propose poi equazioni unificanti i campi magnetici ed elettrici. Il campo acquistava così “realtà” come i corpuscoli materiali. Ma cosa è un campo? Un campo è un “tramite di energia” che funziona alla velocità della luce: la limatura di ferro viene allineata secondo le linee di forza di un  magnete posto vicino immediatamente, data la minima distanza dello stesso, ma se il sole variasse il suo campo magnetico in questo momento, noi vedremmo gli effetti sulla terra solo dopo circa otto minuti, il tempo necesario perchè la luce possa raggiungerci. Inoltre la teoria prevedeva un terzo attore irriducibile alla materia, anch’esso costituente del cosmo e quantificabile: l’energia.  Per la visione degli scienziati materialisti  la sola presenza di questi “campi” ed “energie” era disturbante e solo la loro misurabilità potè mitigare il disagio di pensare al cosmo come qualcosa fatto da qualcos’altro oltre alla materia. Ma altre grandi rivoluzioni si stavano preparando: i primordi dell’era dei quanti chiarì che la materia era fatta da “particelle elementari” che furono chiamate atomi e molecole. Si diedero a inizialmente queste “micro-sfere” le caratteristiche che venivano attribuite dalla meccanica newtoniana al mondo macroscopico ed il sistema non subì troppi scossoni.

Nonostante la parziale “smaterializzazione” del mondo, nel XVII secolo l’osservatore poteva ancora, indipendentemente da essi,  studiare oggettivamentei fenomeni fisici , come interazione di particelle e campi in uno spazio e tempo infiniti ed immutabili (scalari, esprimibili con un numero per tutti gli osservatori). Era comunque un risultato accettabile per il positivismo. Ma le cose stavano per cambiare ancora: all’inizio del ‘900 Albert Einstein annunciò la sua Relatività Speciale (RS) che prevedeva uno spazio ed un tempo non assoluti, che quindi si allungano e si restringono rispetto ai diversi osservatori, oltre che  la previsione di particelle senza massa (i bosoni, sappiamo ora).

A. Einstein

Una rivoluzione: la materia può essere priva di massa! Se vi pare poco, il Nobel Einstein propose in aggiunta la sua elegante E=mc² che fa in qualche modo equivalere massa (moltiplicata per una costante) ed energia. Si può quindi annichilire o creare materia (avremo produzione e sottrazione di energia, rispettivamente). Roba da mago Silvan, non c’è che dire, ma l’equazione non significa che la massa sia una forma di energia e viceversa, ma ne specifica solamente quantitativamente la convertibilità. E funzionava maledettamente bene, come dimostrarono le bombe di Hiroshima e Nagasaki.

Ma la relatività come modifica di fatto le nostre conoscenze del cosmo?  Fa innanzitutto andare a gambe all’aria la Legge di Lavoisier, almeno  nel suo senso assoluto; poi,  anche l’idea che la “realtà” sia fatta di sola materia ne esce a pezzi. Ma non solo: “Abbiamo una vacca nel corridoio“, direbbe Bersani, ed è proprio l’energia. Come disse il fisico premio Nobel  R. Feynman: “È importante tener presente che nella fisica odierna, noi non abbiano cognizione di ciò che l’energia è. Non abbiamo un modello che esprima l’energia come somma di termini definiti.“( La fisica di Feynman, vol. I parte I, 1975, 4-1). Il cosmo quindi, udite, udite,  è fatto anche di energia che non sappiamo bene cosa sia, ma che agisce assieme alla materia (anche priva di massa) ed ai campi (carriers di energia) su di uno spazio-tempo “elastico”, non più scalare ma interattivo. La fisica sembrò scivolare nel misticismo. Sì perchè nel 1916, con la Relatività Generale (RG), Einstein, ragionando sulla gravitazione, dimostrò che anche la massa non era un grandezza scalare, risucchiata dal concetto di “tensore di stress-energia”. Nel mondo sensibile non è più la massa di un corpo a fare o subire le azioni fisiche ma questo “tensore” che dipende dalla massa ma anche dalla energia cinetica e potenziale del campo.

Non è fondamentale approfondire in questa sede quanto appena descritto, forse perchè neanche ben compreso da chi scrive, ma il concetto da ritenere è che in meccanica relativistica  la massa perde in parte la sua “materialità” per l’energia; per giunta lo  spazio ed il tempo, per Newton assoluti e scalari, entità kantianamente trascendenti, si”materializzano”  interagendo con particelle e campi (elettrromagnetico e gravitazionale) in un “minestrone” in cui tutto influenza tutto. Lo spazio/tempo diventa una sorta di “fluido” a 4 dimensioni che interagisce con campi e particelle come il vento interagisce con una bandiera: il vento determina la forma della bandiera e questa, spostandosi di conseguenza, sposta altra aria, modificando a sua volta il vento. In altre parole, la fisica, per ampliare la possibilità di spiegazione dell’universo, lo ha reso meno intuitivamente comprensibile. Ad esempio, come può esistere materia senza massa? Oppure, che diavolo significa che spazio e tempo sono multidimensionali? Si tratta di un concetti lontani dall’esperienza che facciamo del mondo, e non sono i soli. La relatività funziona ma rende l’universo meno “reale”.

Nonostante gli enormi successi della relatività in campo astronomico e del nucleare, i materialisti d’Occidente attaccarono da subito RG e RS perchè esse minavano alla base l’idea stessa di “realtà fisica” e di determinismo; in URSS addirittura, fu la stessa legge sovietica ad intimare agli scienziati di non parlare pubblicamente di queste “teorie metafisiche”. Ma i positivisti, deterministi, razionalisti di ogni dove avrebbero dovuto presto affrontare la madre di tutte le tempeste: la meccanica quantistica (MQ).