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Il vuoto

Maurizio Consoli – Alessandro Pluchino
Il vuoto: un enigma tra fisica e metafisica
Aracne Editrice, 2015
Pagine 174

Tra i concetti più antichi, enigmatici, pervasivi del pensare, sempre attuali pur nel mutare delle concezioni fisiche e filosofiche, il vuoto si delinea sempre più come un altro nome dell’essere. Vuoto è infatti la condizione del movimento, del divenire, del tempo. Non soltanto nel banale e semplice senso che qualcosa per muoversi e diventare deve farlo in un elemento libero, spazialmente occupato e temporalmente non ancora compiuto ma anche e soprattutto in un significato assai più radicale, che questo importante libro indaga in una molteplicità di direzioni: dal rigore delle equazioni che intessono un intero capitolo (il settimo) ai riferimenti esatti e costanti alla storia della filosofia e alle tradizioni metafisiche orientali.
Il fecondo paradosso che attraversa tutto il testo è che il vuoto non è ‘vuoto’ ma consiste, usando il linguaggio della fisica contemporanea, nello «stato di minima energia» (p. 166); è il ground state, lo stato fondamentale che riempie uniformemente lo spazio e con il quale alla fine coincide. Il vuoto può dunque essere anche la forma oscura di materia ed energia che non è percepibile o misurabile (almeno con i nostri strumenti) ma che interagisce gravitazionalmente, determinando la struttura stessa della materia, la sua origine, il suo evolversi.
I nomi e le forme che questa potenza del vuoto ha assunto nelle differenti culture, tradizioni e paradigmi sono diversi, radicali e fondanti: l’ἄπειρον di Anassimandro, l’indifferenziato che consente l’esistenza e il dinamismo di tutti gli elementi nel tempo; la materia del Taoismo, dell’Induismo e del Buddhismo, non il mero nulla – anche qui – ma l’unità degli opposti; la χώρα platonica, «un elemento primordiale oscuro, informe ed invisibile» (p. 68); il Sein di Heidegger come trasparenza che fa vedere, attrito che fa muovere, intero che rende possibile la parte.
Un altro nome del vuoto è, infine, l’etere della millenaria tradizione fisica e metafisica, vale a dire la sostanza che pervade tutto l’universo e dentro la quale si muovono i corpi, compresa la luce. È sull’etere che questo libro formula ipotesi e propone interpretazioni di grande significato sia per la storia della scienza sia per l’epistemologia. Dall’indagine condotta in queste pagine emerge infatti come non sia vero che la relatività abbia definitivamente cancellato l’etere. Non soltanto perché, come si disse sin da subito, nella teoria einsteiniana dell’invarianza (o della relatività) l’etere continua a rimanere centrale prendendo il nome di spazio, ma per numerose altre ragioni sia sperimentali sia matematiche.
Lo stesso Einstein fu sulla questione molto più aperto di quanto di solito si pensi. Nel Manoscritto Morgan del 1920 e in una lezione tenuta a Leida  lo stesso anno, affermò infatti che «nel 1905 ero convinto che non fosse più permesso di parlare di etere in fisica. Tuttavia questa opinione era troppo radicale. Secondo la relatività generale, lo spazio è dotato di proprietà fisiche. In questo senso, un etere esiste…Si può perciò dire che l’etere è risuscitato nella teoria della relatività generale, anche se in una forma più sublimata. A differenza della materia ordinaria, esso non è pensabile come composto di particelle che possano essere seguite individualmente nel tempo» (qui citato alle pp. 100-101).
Consoli e Pluchino mostrano in modo documentato che se questa posizione non venne dallo scienziato tedesco ulteriormente sviluppata fu per ragioni che non hanno a che fare con la fisica ma con la sociologia della conoscenza e con la situazione storica della prima metà del Novecento. Di fatto oggi si assiste a un ritorno dell’etere «sotto altre specie, tramite la nozione di un condensato che pervade uniformemente lo spazio e fa da sfondo ai processi fisici osservabili. Peraltro […] il campo di Higgs non  è l’unica forma di etere che viene introdotta» (17).
Il vuoto non è il nulla, l’etere non è il nulla. Vuoto ed etere sono il vacuum condensation, la condensazione del vuoto, tanto che  diversamente «dallo spazio-tempo banalmente vuoto che Einstein aveva in mente nel 1905, il vuoto della fisica di oggi andrebbe piuttosto pensato come permeato da diversi condensati di quanti elementari» (140).
A partire da questa complessa e ricca fondazione epistemologica, Consoli e Pluchino conducono una duplice operazione: interpretano in modo diverso – rispetto alla vulgata – il significato e i limiti degli esperimenti di ottica effettuati da Michelson-Morley nel 1887; analizzano e riproducono tali esperimenti su base matematica. Mostrano in questo modo che i residui di quegli esperimenti – il cui obiettivo consisteva nell’osservare il moto della Terra nell’etere e stimarne la velocità – conducono a un valore di 370 km al secondo, che è esattamente quello confermato dallo studio della Cosmic Microwave Background (CMB, radiazione cosmica di fondo). La loro indagine suggerisce quindi di rivalutare alcuni elementi di quegli esperimenti che risultano compatibili con l’esistenza dell’etere, non riducendoli per intero a errori strumentali ma anzi mostrando che «possono anche essere consistenti con il modello stocastico di ether-drift che abbiamo discusso» (124). Si tratta di un risultato assai fecondo, dato che «riuscire a rivelare in laboratorio un ‘ether-wind’ (vento d’etere) finirebbe con il modificare sostanzialmente il nostro modo di concepire la realtà» (10).
I primi esperimenti di Michelson-Morley, e i numerosi che seguirono nei decenni successivi, se da un lato non diedero i risultati che ci si attendeva per poter confermare l’ipotesi dell’esistenza dell’etere, dall’altro diedero però dei risultati con essa compatibili. Riformulati con metodi matematici, questi risultati «differentemente dall’interpretazione tradizionale, che tende a considerarli come puri effetti strumentali, potrebbero invece acquistare un significato fisico ed indicare un debole flusso di energia, associato al moto cosmico della Terra, che induce correnti convettive in sistemi debolmente legati come i gas ed una conseguente leggera anisotropia della velocità della luce» (140-141). Ricordo che con anisotropia si indica quella proprietà per la quale il valore di una grandezza fisica dipende dalla direzione che il fenomeno studiato assume. Questo implica che un punto di riferimento conta nell’accadere e nei risultati del fenomeno studiato e che quindi siano possibili riferimenti assoluti.
Un altro elemento favorevole a questa ipotesi è una delle più interessanti interpretazioni della meccanica quantistica, vale a dire la teoria dell’onda-pilota di de Broglie-Bohm: «Nella sua formulazione più semplice, vengono introdotte due entità distinte: un corpuscolo materiale localizzabile ed un’onda che lo guida, la funzione d’onda Ψ che compare nell’equazione di Schrödinger. L’onda ha un diretto significato fisico ed andrebbe interpretata come una reale eccitazione di un etere sottostante, cioè del vuoto. Essa viene provocata dal corpuscolo ma, nello stesso tempo, lo ‘pilota’ nel senso che ne determina il momento spaziale P tramite la relazione P = −h∇S, dove S è la fase di Ψ = |Ψ|eiS» (164). In questo modo non soltanto si supera il dualismo onda/particella ma l’etere acquista lo stato di ipotesi ancora ben presente e ben plausibile all’interno della fisica contemporanea, un’ipotesi radicata nell’intera scienza e metafisica, non soltanto europee, e coerente con la meccanica quantistica.
L’etere può costituire l’ἄπειρον come campo/energia nel quale la materiatempo fluisce, si condensa, sta e accade. In termini generali, l’etere può rappresentare lo spaziotempo assoluto la cui esistenza non è affatto esclusa ma anzi è implicata da alcune delle teorie cosmologiche più recenti.
Il fatto che la meccanica quantistica conduca «a una visione della realtà come un tutt’uno profondamente interconnesso» (52) conferma il significato e la fecondità del pensiero greco arcaico, da cui matematica e fisica sono sorte e del quale – come si vede anche in questo libro appassionante – rimangono eredi.

Gli autori del libro – che si può scaricare in pdf – ne hanno scritto un altro, molto più tecnico, pubblicato nel 2018 in lingua inglese con la World Scientific.
Le loro ipotesi sulle relazioni tra l’etere e la radiazione cosmica di fondo erano state anche sintetizzate in forma semplificata e per un più vasto pubblico in un articolo in lingua italiana, inizialmente preso in considerazione da una rivista di divulgazione scientifica ma che poi per varie traversie non è stato pubblicato. Ne pubblico qui il pdf (con le mie evidenziazioni).
Si tratta di pagine che possono aprire un dibattito fecondo, anche nel caso si volesse respingere i loro contenuti. Significativa è la conclusione del testo, che indirizza alla questione della complessità. Se un articolo così fecondo non è stato ancora pubblicato è perché, oltre i meccanismi di censura e rifiuto analizzati magistralmente da Kuhn e Feyerabend, in questi casi agisce anche la consueta antropologia del branco, tesa a respingere i membri della comunità che mostrino troppo coraggio. Un coraggio che rischierebbe di mettere in pericolo l’identità e la forza della comunità stabilita. Insomma, che siano fisici, matematici, filosofi o altro, gli umani rimangono una comunità di primati. È bene che lo sappiano per non incorrere nella ὕβρις antropocentrica. Tanto più apprezzo chi, come Pluchino e Consoli, ha il coraggio e la curiosità di muoversi su territori non dogmatici e realmente scientifici.

[La fotografia raffigura il nostro pianetino, con la Luna che gli gira intorno, come si vede da Saturno;  a una distanza di circa un miliardo e mezzo di km, che corrispondono a 90 minuti luce]

Corpo sonoro

25 gennaio 2016 –  Auditorium San Fedele – Milano
De Natura Sonorum
(Inner_Spaces 2016 #1)
Musiche di Barry Truax e Bernard Parmégiani
Videomapping Andrew Quinn
Regia acusmatica di Giovanni Cospito e Dante Tanzi

RiverrunDell’Acusmonium Sator ho parlato qui già più volte: Acusmatici, elettronici, concreti; 2001. Sinfonia nello spazioMusica / Numeri. La nuova occasione è il primo concerto dell’edizione 2016 di Inner_Spaces. Concerto che ha visto il tutto esaurito con un pubblico molto giovane. Questo è confortante anche perché si è trattato di composizioni per nulla facili.
Barry Truax –Riverrun, 1986- fa quasi toccare la musica attraverso una scrittura granulare, quantistica e insieme fluviale. Bernard Parmégiani –De Natura Sonorum, 1975- cerca di restituire la potenza dei suoni che avvengono in natura e la loro essenza. Questo secondo brano è stato accompagnato dalle immagini di Andrew Quinn, suggestive -certo- ma che rischiano di distrarre dal cuore sonoro della composizione.
Immersi in suoni che giungono da tutte le parti e che penetrano nel corpo di chi ascolta, chi si applaude alla fine di un concerto dove gli unici umani a eseguire qualcosa sono coloro che guidano i computer? Si applaudono le macchine? No. Si applaudono le 50 casse -molte delle quali non visibili- dell’Acusmonium Sator? No. Si applaude la musica, quell’intervallo matematico nello spaziotempo verso il quale gli umani si sentono attratti dalla nascita.
Propongo l’ascolto di un estratto da Riverrun.

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Polvere di stelle

Interstellar
di Christopher Nolan
Usa, 2014
Con: Matthew McConaughey (Cooper), Mackenzie Foy (Murph da bambina), Jessica Chastain (Murph), Anne Hathaway (Brand), Michael Caine (Dottor Brand), John Lithgow (Donald)
Trailer del film

interstellarPolvere. Dappertutto. Sporca le case e distrugge i raccolti. Tempeste si susseguono e rendono sterile la Terra. La questione fondamentale è tornata a essere il cibo. Per tutti i popoli e non soltanto per gli africani. La tecnologia è regredita e gli investimenti superflui sono stati abbandonati, compresi i voli spaziali. Cooper è uno dei tanti umani costretti a tornare a fare i contadini, da ingegnere astronauta qual era. Alla figlia Murph lo lega un affetto totale. La ragazzina è molto intelligente; insieme cercano di interpretare gli eventi un po’ insoliti che accadono nella stanza di lei. È come se qualcosa volesse comunicare le coordinate di un certo luogo. Quando arrivano in quel luogo scoprono che la Nasa continua a lavorare in assoluto segreto a un progetto –Lazarus– capace di restituire vita all’umanità trasferendola altrove. Nel nostro sistema solare non ci sono pianeti abitabili, e forse neppure nella galassia. Esplorare altre galassie è impossibile a causa delle immense distanze. A meno che non si riesca a utilizzare un wormhole, una sorta di scorciatoia spaziotemporale prevista da alcune teorie fisiche e anche dalle equazioni della relatività. Cooper viene convinto (dal consueto scienziato) a tentare questo viaggio, nonostante la struggente richiesta della figlia di non andarsene, di non abbandonarla. Comincia quindi un itinerario nello spazio e nel tempo che porterà il protagonista e altri astronauti a visitare nuovi pianeti in galassie imprecisate, a rallentare il loro tempo rispetto a quello della Terra (dato che viaggiano a velocità altissime), a entrare in un buco nero, con esiti imprevedibili.
Della possibilità fisica e non soltanto matematica dei viaggi nel tempo ho discusso recensendo I viaggi nel tempo. Una guida filosofica di Giuliano Torrengo. Tali viaggi sono materialmente impossibili e logicamente contraddittori e invece questo film fa transitare in pochissimi anni terrestri i suoi personaggi in una varietà di luoghi, tempi e dimensioni per le quali -accettando che qualcosa del genere possa accadere- sulla Terra passerebbero milioni di anni. Basterebbe questo a inficiare le ambizioni scientifiche dell’opera. Ma Interstellar è un film, non un trattato di fisica quantistica. Ed è come film che risulta retorico e melenso nella sceneggiatura, inutilmente prolisso  nella durata (tre ore), fonte di confusione concettuale per lo spettatore che volesse anche apprendere qualcosa da esso. Più che un film di fantascienza è una storia d’amore tra un padre e una figlia. Vi si ripete spesso, infatti, che l’amore vince tutto. Ma c’era bisogno di scomodare la gravità quantistica per sostenere questo antico assunto?
Il tentativo di rendere visibile  lo spaziotempo relativistico era ovviamente disperato in partenza e molte delle immagini -pur suggestive- non possono restituire in alcun modo la complessità del concetto. Non mancano però una decina di minuti nei quali la grafica sembra cogliere davvero qualcosa di dimensioni che vadano oltre le tre consuete e che includano fisicamente il tempo. Quei pochi minuti non valgono tuttavia un film tanto ambizioso nelle intenzioni quanto modesto nei risultati.

p.s.
Il 28 giugno del 2009 il fisico Stephen Hawking organizzò a Cambridge una grande festa, diramando molti inviti. Ahimè non si presentò nessuno. Ma Hawking non si stupì della cosa, in quanto aveva spedito gli inviti il giorno successivo a quello della festa. Sua intenzione era infatti organizzare tale serata per futuri viaggiatori del tempo. Li sta ancora aspettando.
[Fonte: Scientific American, 2.9.2014]

Sul tempo della fisica

I MISTERI DEL TEMPO
L’universo dopo Einstein
(About Time, Orion Productions 1995)
di Paul Davies
Trad. di Elisabetta Del Castillo
Mondadori, 2011 (1996)
Pagine IX-345

Un enigma, certo, una questione tanto fondamentale quanto intricata. Ma il tempo è alla nostra portata. Ne possiamo comprendere in gran parte natura, strutture, fondamenti e conseguenze. Ci sono però alcune condizioni per riuscirvi. Una di esse è riconoscere che il tempo non è unitario ma molteplice. Nessuna scienza da sola, nessun sapere isolato, nessuna metodologia esclusiva ed escludente possono comprendere la ricchezza dell’ontologia plurale di cui il tempo è fatto.
Davies si muove tra il riconoscimento, seppur forzato, di tale molteplicità e la ricaduta costante in un fisicalismo che si preclude il suo stesso oggetto e che -peggio ancora- allude con disprezzo ad altre ermeneutiche del tempo. Da un lato, infatti, ammette che «l’evidente discrepanza tra tempo fisico e tempo soggettivo o psicologico» induce a «concludere che si perde qualcosa di essenziale, che un’ulteriore qualità del tempo rimane esclusa dalle equazioni, o che addirittura esiste più di un tipo di tempo» (pp. 316 e 8). E tuttavia a questa intuizione del tutto corretta si accompagnano giudizi davvero sbrigativi e sprezzanti nei confronti della filosofia, compresa la riflessione originaria che i Greci dedicarono al tempo. Ma è la forza stessa del problema che induce Davies ad ammettere i limiti della fisica: «Mi pare che vi sia un aspetto del tempo di grande rilevanza che abbiamo di gran lunga trascurato nella nostra descrizione del mondo fisico» (307). Tali limiti consistono in primo luogo in una concezione “bloccata” del tempo, la cui natura dinamica viene negata per la ragione che le equazioni di Newton e di Einstein sono indifferenti alla direzione del tempo. Anche la teoria dei quanti, soprattutto la teoria dei quanti, è del tutto atemporale; «infatti, in questa teoria, per uno stato quantistico tipico, il tempo è semplicemente privo di significato» (198). Anche se va detto che questo non è del tutto vero. Infatti, «se diamo credito alla meccanica quantistica, sembra che le leggi microscopiche della fisica non siano necessariamente reversibili. Il collasso della funzione d’onda è un processo che introduce un’intrinseca freccia del tempo nelle leggi della fisica: le funzioni d’onda collassano, ma non de-collassano»; in altri termini, «la misura quantistica è un processo che definisce una freccia del tempo: una volta fatta la misura, non si può tornare indietro. E questo è un mistero»1.

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