Il lato oscuro della Scienza

"Adesso non c'è niente di nuovo da essere scoperto in fisica. Tutto quello che rimane sono misure sempre più precise"

La scienza, per sua natura, è in continua e infinita evoluzione: non si arriverà mai ad un punto fermo, ci saranno sempre nuove battaglie da vincere (finché non inventeremo qualcosa più intelligente di noi…); tuttavia la scienza è piena di vicoli ciechi. Esistono molte realtà fisiche che assomigliano a segnali di Accesso vietato, ma non solo realtà fisiche: anche alcuni teoremi matematici dimostrano che alcune cose sono semplicemente impossibili!

La frase ad inizio articolo è del celeberrimo Lord Kelvin (un maestro nel predire il futuro); la citazione è del 1900, e, come potete immaginare, mai fu detta stronzata più colossale!

Tuttavia, all’epoca, tale pensiero era abbastanza radicato, e quando Einstein intervenne con la teoria della relatività molte persone rimasero sconcertate nel constatare che, tutto quello che veniva insegnato ed era considerato vero (una parola su cui tornerò più volte) era in realtà solo abbastanza preciso, ma sicuramente non esatto.

Non è questo il momento adatto per spiegare la teoria della relatività, che nelle sue basi non è neanche così complicata (l’ha capita persino Zichichi!) ma vi illustrerò con un breve esempio (che è ipotetico, ma realizzabile e realizzato in scala subatomica) quanto il buon senso e la fisica classica siano in contrasto con la relatività.

È il famoso esempio dei due gemelli: due gemelli vengono separati alla nascita, uno parte per lo spazio su un’astronave che viaggia all’80% della velocità della luce mentre l’altro rimane sulla terra, comodo e rilassato alle Hawaii… 40 anni dopo la sua partenza, il cosmonauta ritorna e nel fiore dei suoi 24 anni… Cosa? 24 anni?? Ma non ho appena detto che ne sono passati 40?? Ma 40 anni li abbiamo visti passare noi sulla Terra!

La teoria della relatività, afferma che il fratello astronauta, avendo viaggiato ad una velocità molto superiore rispetto a tutti noi, che siamo rimasti sulla Terra, non ha sentito passare 40 anni, ma solo 24! Dunque al suo arrivo, l’astronauta troverà un fratello molto più vecchio di lui e che ha effettivamente vissuto 16 anni in più.

Il perché accada non è del tutto banale, ma fondamentalmente quando si va a velocità vicine a quelle della luce il tempo rallenta e se potessimo guardare quell’astronauta da un oblò della sua navicella lo vedremmo muoversi molto lentamente.

Questo esperimento teorico è soltanto uno degli esempi in cui la relatività sembra assurda… eppure è così!

La teoria di Einstein è stata la prima a dimostrare che un viaggio nel tempo è impossibile: per poter viaggiare nel tempo si dovrebbe andare più veloce della luce e ciò è impossibile!!

Con la teoria della relatività si apre un divario tra il senso comune e la realtà, che è sempre andato peggiorando (in fondo la teoria della relatività è più vecchia del televisore eppure sembra che solo gli scienziati ne capiscano qualcosa…).

La teoria della relatività non suscitò troppo imbarazzo tra la scienza e fu accettata dall’intera comunità scientifica, senza troppe resistenze; diversa fu l’accoglienza per la meccanica quantistica, la seconda “sconcertante” scoperta fisica del secolo passato.

Cosa dice la meccanica quantistica di così raccapricciante?

A dire il vero sono molte le cose che fanno storcere il naso e pensare “ma non succederà davvero questo in realtà!”. Tra tutti i paradossi che conosco[1] vi citerò un esempio classico: l’esperimento delle due fenditure.

Prendiamo una lastra qualsiasi e facciamo due piccolissime fenditure molto vicine una all’altra. A questo punto prendiamo un laser e lo puntiamo contro queste due fenditure. Cosa compare dall’altra parte della lastra?

Verrebbe da pensare a quello che succede quando la luce passa dalle veneziane di una finestra, la luce viene “tagliata” e si forma un ombra perfettamente simile alle fenditure della veneziana. Questo succede perché le fenditure non sono abbastanza piccole e ravvicinate; in realtà se le dimensioni sono abbastanza piccole (ma non troppo) si noterà un’ombra molto strana… uno spettro (questo è il termine esatto) composto da zone di luce interrotte da fasci d’ombra, come un’onda che si sposta da sinistra verso destra (molto prima e molto dopo le stesse fenditure, eppure il raggio è perpendicolare rispetto alla lastra!); come può essere? Se diamo per vero che la luce è composta da fotoni (dei piccoli pacchetti di luce) possiamo pensare che questi fotoni interferiscano tra di loro respingendosi o attraendosi (come una folla di persone, poco educate, che sgomita per entrare al cinema) , tutto risolto? No! Perché ripetendo lo stesso esperimento, ma con un fotone alla volta l’ombra ricompare esattamente uguale! Non può essere che un fotone interferisca con sé stesso! O forse sì?

La meccanica quantistica riesce a spiegare questo esperimento proprio dicendo “il fotone passa da entrambe le fenditure contemporaneamente”… ma non succederà davvero così!

Allora viene da chiedersi “Ma quel fotone che vedo spiaccicato sul muro, è passato dalla fenditura di sinistra o da quella di destra?” La risposta, nella prossima puntata…

Sono stato, volutamente, molto vago su alcuni aspetti dell’esperimento delle due fenditure, un po’ perché tale esperimento verrà ripreso nel prossimo articolo (che pubblicherò tra 5 giorni!) un po’ perché dovrei parlare anche della teoria ondulatoria della luce (che comunque non è sufficiente a spiegare il fenomeno) e ancora perché vorrei suscitare un po’ di dubbi… i commenti sono sempre a disposizione per qualsiasi chiarimento/critica!

1 Se si vuole approfondire su questo argomento non posso che consigliarvi le lezioni di Richard Feynman (uno dei più grandi, se non il più grande “professore” di fisica) -in inglese e senza sottotitoli- a questa pagina. Per i non anglofoni consiglio QED: La strana teoria della luce e della materia, la quasi trascrizione (in italiano) di quelle lezioni (sono per un pubblico di persone sveglie, come disse lo stesso Feynman).

You may also like...

2 Responses

  1. 2009/02/21

    […] la prima parte di introduzione scendiamo un po’ di più nel sottobosco della […]

  2. 2010/03/04

    […] la prima parte di introduzione scendiamo un po’ di più nel sottobosco della […]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *