Nel nuovo libro, “Il mondo secondo la fisica”, Jim Al-Khalili, fisico, divulgatore e autore di libri di successo, espone l’intera concezione del mondo secondo la fisica attuale – Su ilLibraio.it la prefazione
Con Il mondo secondo la fisica (Bollati Boringhieri), Jim Al-Khalili – fisico, divulgatore e autore di libri di successo – espone l’intera concezione del mondo secondo la fisica attuale. Per farlo, parte dalle basi, dalle fondamenta stesse della trama di cui è fatta la realtà, chiarendo nel dettaglio, per iniziare, i concetti di spazio, tempo, energia e materia.
Preparato così il palcoscenico del mondo, alzato il sipario sul racconto, l’autore espone i tre pilastri su cui poggia la fisica moderna: la relatività, la meccanica quantistica e la termodinamica. Questo treppiede è oggi la base più solida che ci sia per capire l’universo in cui abitiamo, ma ancora ci manca il filo che leghi tra loro questi tre settori della ricerca scientifica; un filo che è assolutamente necessario trovare se vogliamo avere una comprensione piena e completa della realtà.
Al-Khalili conduce il lettore dall’enorme scala cosmica alla minuscola dimensione quantistica, dai dati consolidati alle speculazioni più audaci, dalle tecnologie più avvenieristiche ai fenomeni fisici di tutti i giorni, illuminando con metafore rivelatorie l’affascinante mondo che si nasconde dietro la complessa matematica delle pubblicazioni specialistiche.
Tutto il libro è un’ode alla fisica, forse la più radicale delle avventure intellettuali umane, quella che sopra ogni altra ha l’ambizione di indagare i principi ultimi dell’universo. I risultati ottenuti dalla ricerca, soprattutto nell’ultimo secolo, naturalmente ci inorgogliscono, ma non dobbiamo mai dimenticare che sono stati raggiunti anche grazie a valori umani basilari, come l’onestà e la coltivazione del dubbio, sistematicamente praticati dagli scienziati: sono loro la base del successo dell’impresa scientifica.
Restano ancora molte frontiere da affrontare nella ricerca senza fine della verità, che è forse la più radicata delle passioni umane. Questo libro ci mostra il mondo meraviglioso della fisica, ma ci sprona anche a continuare l’indagine, a fare nuove domande e tenere sempre alta la nostra curiosità.
Al-Khalili (Baghdad, 1962), docente di Fisica teorica alla University of Surrey, in Gran Bretagna, dove tiene anche una cattedra di Comunicazione scientifica, è presidente della British Humanist Association, ed è anche socio onorario della British Association for the Advancement of Science, Membro della Royal Society e Ufficiale dell’Ordine dell’Impero Britannico (OBE). Nel corso della sua attività ha ricevuto il Michael Faraday Prize e il Kelvin Prize. Come comunicatore, Al-Khalili è spesso presente nei canali televisivi e radiofonici britannici, dove ha curato alcuni dei più apprezzati documentari scientifici inglesi, oltre a scrivere per il Guardian e l’Observer.
Con Bollati Boringhieri ha pubblicato La fisica del diavolo. Maxwell, Schrödinger, Einstein e i paradossi del mondo (2012), La casa della saggezza. L’epoca d’oro della scienza araba (2013 e 2019), La fisica dei perplessi. L’incredibile mondo dei quanti (2014 e 2020) e La fisica della vita. La nuova scienza della biologia quantistica (2015, con Johnjoe McFadden). Ha inoltre curato le raccolte Alieni. C’è qualcuno là fuori? (2017) e Il futuro che verrà. Quello che gli scienziati possono prevedere (2018). Nel 2019 ha pubblicato Sunfall, il suo primo romanzo.
Su ilLibraio.it, per gentile concessione della casa editrice, la prefazione de Il mondo secondo la fisica
Questo libro è un’ode alla fisica.
Mi sono innamorato della fisica da adolescente. Devo ammettere che una delle ragioni era che mi riusciva facile. Mi sembrava una divertente combinazione di soluzione di problemi e buonsenso, e mi divertivo a risolvere le equazioni, a manipolare i simboli algebrici, e a usare i numeri per svelare i segreti della natura. Ma mi rendevo anche conto che se volevo risposte soddisfacenti alle domande più profonde sulla natura dell’universo e sul significato dell’esistenza che facevano capolino nella mia mente di adolescente, la fisica era proprio la materia giusta da studiare. Volevo sapere di cosa siamo fatti, da dove veniamo, se l’universo ha avuto un inizio e se avrà una fine, se spazialmente limitato o si estende all’infinito. E cos’è quella cosa chiamata «meccanica quantistica» di cui mio padre mi ha parlato? Qual è la natura del tempo? La ricerca delle risposte a queste domande mi ha portato a dedicare una vita intera allo studio della fisica. Ora alcune di quelle domande hanno una risposta; per le altre la sto ancora cercando.
Alcuni si rivolgono alla religione, o a qualche altra ideologia o dottrina per trovare le risposte ai misteri della vita. Per me, invece, non c’è niente di meglio dell’attenta costruzione di ipotesi, verifiche e deduzioni di verità sul mondo che rappresentano il tratto caratteristico del metodo scientifico. La conoscenza del mondo e del suo funzionamento ottenuta attraverso la scienza (e la fisica, in particolare) secondo me non è solo uno dei tanti modi, ugualmente validi, di arrivare alla «verità»: è il solo metodo affidabile che abbiamo.
Ovviamente non tutti si innamorano della fisica come è successo a me. Forse alcuni se ne allontanano perché si sono convinti (o lo sono stati da qualcuno) che è una materia difficile, da secchioni. Di sicuro le intricate sottigliezze della meccanica quantistica possono far venire il mal di testa, ma le meraviglie del nostro universo dovrebbero affascinare chiunque, e arrivare a capire i concetti basilari non richiede certo una vita intera di studio. In questo libro racconterò le meraviglie della fisica, spiegherò perché si tratta di una scienza fondamentale, importantissima per la nostra comprensione del mondo. La fisica odierna copre un ambito enorme nella conoscenza umana, da togliere il fiato. Sappiamo di cos’è fatto e come sta insieme (quasi) tutto ciò che vediamo nel mondo, riusciamo a risalire ai primissimi istanti di vita dell’universo, descrivendo la nascita del tempo e dello spazio. Usando le leggi fisiche della natura abbiamo sviluppato, e continuiamo a migliorare, tecnologie che trasformano la nostra vita. Tutto ciò è sbalorditivo, tanto che mi ritrovo a pensare, anche ora che sto scrivendo: «Ma come si fa non amare la fisica?».
Questo libro vuole essere un’introduzione ad alcune idee fisiche fondamentali e profonde. Ma gli argomenti trattati non sono quelli che avete imparato a scuola. Per alcuni sarà un invito; forse vi invoglierà a saperne di più, magari perfino a incamminarvi in un viaggio di studio e scoperta che durerà tutta la vita, come è successo a me. Ad altri, che magari con la fisica non hanno un buon rapporto, questo libro potrà servire per riacquistare delicatamente familiarità con l’argomento. Per molti, infine, sarà fonte di meraviglia per il successo dell’umanità nel cammino verso la conoscenza dell’universo.
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Per trasmettere una conoscenza di base di ciò che la fisica racconta sulla natura del mondo, ho scelto una serie di concetti tra i più importanti nella fisica moderna, e ho cercato di mostrare come sono legati tra loro. Farò una panoramica di questo scenario concettuale, dalla fisica su scala cosmica a quella sulla minuscola scala quantistica; dalla ricerca di unificazione delle leggi della natura alla ricerca dei princìpi più semplici che governano la vita; dalla frontiera delle speculazioni teoriche alle leggi che regolano la tecnologia presente nella nostra vita di tutti i giorni. Offrirò al lettore anche qualche nuova prospettiva: idee che noi fisici abbiamo imparato ad accettare, ma non siamo ancora riusciti a comunicare efficacemente al di fuori del nostro ristretto circolo di esperti. Ad esempio, su scala subatomica, particelle distinte comunicano istantaneamente anche se sono lontane tra loro: una cosa contraria al buonsenso. Questa proprietà, chiamata «non località», ci potrebbe condurre a una revisione radicale dell’intero concetto di spazio. Ma, purtroppo, molte persone estranee agli ambienti scientifici (e, a dire il vero, anche alcuni fisici) fraintendono e non capiscono il suo vero significato.
Una critica comune dei fisici teorici verso i libri di divulgazione scientifica che parlano dei concetti fisici fondamentali è che non sempre aiutano il lettore medio a capire cosa quei concetti significano veramente. A mio modo di vedere, questo succede perché i fisici che hanno una conoscenza profonda dei concetti – su cui scrivono lavori di ricerca, magari inventando nuove teorie – non sono necessariamente le persone più adatte a spiegare le proprie idee ai non esperti. Ma, d’altra parte, i fisici con maggiore esperienza di comunicazione, più bravi a spiegare il proprio lavoro al pubblico, non sempre hanno familiarità sufficiente con tutti i concetti, tanto da riuscire a spiegarli in dettaglio, e finiscono per limitarsi a banali analogie. Si può capire la fisica e riuscire (si spera) a comunicare con i non esperti, ma spiegare cose come l’invarianza di gauge, la dualità, l’inflazione eterna, il principio olografico, le teorie di campo conforme, gli spazi anti-de Sitter o l’energia nel vuoto in modo da far capire davvero qualcosa della fisica che li descrive – tutto questo senza menzionare la matematica superiore – è effettivamente un’impresa. Ho fatto del mio meglio, ma sicuramente alcuni penseranno che avrei potuto fare di più. E, naturalmente, avranno ragione.
Ciò nonostante, se volete immergervi nei particolari di qualche argomento che qui viene trattato solo superficialmente, ci sono molti ottimi libri su cui approfondire le conoscenze. Nella bibliografia ne troverete elencati alcuni che, a mio parere, sono tra i più accessibili e illuminanti. Molti dei libri menzionati descrivono il progresso scientifico: come si è sviluppata la fisica nel corso dei millenni, a partire dall’antica Grecia, come si è arrivati a fare incredibili scoperte, e come sono state proposte e scartate le diverse ipotesi e teorie. Questi libri spesso si concentrano sugli eventi rivoluzionari che hanno ribaltato le credenze precedenti sull’universo e sui loro protagonisti. In questo breve scritto, al contrario, non farò ricostruzioni storiche per raccontare quanta strada abbiamo fatto, e nemmeno mi soffermerò sulla strada ancora da fare (perché non la conosco, e anche perché secondo me è molto lunga). Nel capitolo 8 darò tuttavia una descrizione di ciò che sappiamo di non sapere.
Non ho nemmeno particolari teorie da proporre. Ad esempio, riguardo alla riconciliazione della meccanica quantistica con la relatività generale (il sacro Graal della fisica teorica moderna), non parteggio per nessuna delle due scuole di pensiero che cercano di risolvere il problema: non sono né un fan della teoria delle stringhe, né della gravità quantistica a loop (1) perché nessuna delle due teorie fa parte del mio campo di specializzazione; e per quanto riguarda l’interpretazione della
meccanica quantistica, non sono né un fanatico di «Copenaghen», né un entusiasta dei «molti mondi».(2) Ma questo non mi impedirà di essere un po’ polemico, di tanto in tanto.
Cercherò anche di non impelagarmi troppo in meditazioni filosofiche o metafisiche, anche se la tentazione è forte quando si discutono le idee più profonde della fisica, si tratti della natura dello spazio e del tempo, o delle varie interpretazioni della meccanica quantistica, o perfino del significato della realtà stessa. Con questo non voglio dire che la fisica non abbia bisogno della filosofia. Per darvi un’idea di come la filosofia si interseca con il mio campo di studio a livello fondamentale, forse vi stupirà scoprire che noi fisici non riusciamo nemmeno ad accordarci su quale sia il nostro lavoro. Si tratta di scoprire come è fatto il mondo per davvero, come pensava Einstein – cioè arrivare a qualche verità assoluta che attende di venire scoperta –, o piuttosto costruire modelli del mondo e arrivare alla migliore descrizione possibile di quello che si può dire sulla realtà, una realtà che forse non arriveremo mai a comprendere fino in fondo? Su questo punto, io sto dalla parte di Einstein.
Per dirla in modo semplice, ritengo che la fisica ci dia gli strumenti per comprendere l’intero universo. Lo studio della fisica è una ricerca di spiegazioni, ma per imbarcarci in questa impresa dobbiamo prima porci le domande giuste, e questo è il mestiere dei filosofi.
Così, inizieremo il nostro cammino armati di umiltà, virtù che, se siamo onesti, dovrebbe appartenere a tutti noi, bambini e adulti, nelle generazioni passate e future: l’umiltà di non sapere. Ragionando su ciò che ancora non sappiamo, possiamo capire come arrivare a saperlo. Sono le domande che l’umanità si è posta nel corso della storia ad averci condotto alla sempre più accurata conoscenza del mondo di cui godiamo oggi.
Ecco qui il mondo secondo la fisica.
(1) Spiegherò queste idee più avanti.
(2) Di nuovo, spiegherò più avanti.
(continua in libreria…)
