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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]

Terra e Tempo

Stephen Jay Gould
LA FRECCIA DEL TEMPO, IL CICLO DEL TEMPO
Mito e metafora nella scoperta del tempo geologico
(1987)
Traduzione di Libero Sosio
Feltrinelli, 1989
Pagine 232

Questo libro è la prova che si può scrivere un testo che sia insieme una storia della geologia e un saggio di epistemologia appassionante come un romanzo. La vicenda che racconta con coinvolgente stile narrativo è quella delle origini della scienza geologica. Una storia che diventa paradigmatica dell’intreccio tra filosofia ed empiria in cui la scienza consiste e dei rischi di ogni dogmatismo scientista.
Contrariamente a quanto la pigrizia dei  libri di testo tramanda, infatti, le opere e le ipotesi di Thomas Burnet (1635-1715), James Hutton (1726-1797), Charles Lyell (1797-1875) non rappresentano momenti separati e opposti di una storia che va dalle tenebre delle favole teologiche alla luce del metodo empirico. Burnet, che elaborò una teoria sacra della Terra nella quale cercava di giustificare con dati empirici il racconto biblico, fu in realtà più attento del suo ottimo amico Isaac Newton «al regno della legge naturale e più di lui desideroso di abbracciare spiegazioni storiche» (pag. 52). I due “eroi illuminati” Hutton e Lyell non sono, a loro volta, riducibili alla leggenda che li vuole fondatori della geologia scientifica intesa come attività svolta sul campo, dalla quale scaturirebbe poi per induzione la scoperta delle leggi generali che governano la Terra. Hutton, infatti, fu un aperto e convinto sostenitore del finalismo aristotelico e negò costantemente il divenire storico del pianeta; Lyell, oltre a rimanere all’interno di un paradigma antropocentrico, propose il suo metodo di datazione degli strati della crosta terrestre come applicazione di un’ipotesi generale sulla Terra -l’uniformitarismo o attualismo- di carattere in parte teoretico e negante anch’essa la radicale variabilità e direzionalità dei fenomeni geologici nel tempo. Gould trova «una squisita ironia nel fatto che la storia convenzionale presenti la vittoria di Lyell come il trionfo delle ricerche sul campo, mentre in realtà i veri campioni di una lettura letterale della documentazione geologica furono i catastrofisti» (145). La visione moderna della geologia non è dunque certamente quella teologico/biblica di Burnet ma neppure quella astorica di Hutton o attualista di Lyell «ma piuttosto è un miscuglio inestricabile ed equilibrato di uniformismo e di catastrofismo» (189). Più in generale, «Hutton e Lyell condivisero, soprattutto, la visione di controllo del ciclo del tempo, l’uniformità di stato» (163).
Sta qui il significato filosofico del libro. Attraverso la geologia e la sua storia, infatti, Gould sostiene che il contributo delle scienze della Terra alla comprensione del mondo è duplice e consiste in primo luogo nella

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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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Kuhn

Thomas Kuhn
La struttura delle rivoluzioni scientifiche
Come mutano le idee della scienza
(The Structure of Scientific Revolutions, 1962 e 1970 by The University of Chicago).
Trad. di Adriano Carugo
Einaudi, Torino 1969-1978
Pagine 251

Pubblicato per la prima volta nel 1962, questo libro ha rappresentato una svolta radicale nella percezione del lavoro scientifico e ha suscitato un dibattito intenso e costante che dura ormai da cinquant’anni, dibattito al quale lo stesso autore ha portato il suo contributo attraverso un Poscritto del 1969 inserito nella quarta edizione italiana. Il concetto base da cui si dirama la riflessione di Kuhn è quello di paradigma: con tale termine vengono indicate «conquiste scientifiche universalmente riconosciute, le quali per un certo periodo, forniscono un modello di problemi e soluzioni accettabili a coloro che praticano un certo campo di ricerca» (pag.10).
Intorno ai paradigmi ruotano la nascita, il consolidarsi, le crisi della forma di sapere che chiamiamo “scienza”. Paradigmi accettati, utilizzati e praticati universalmente caratterizzano i periodi di scienza normale, finché non avviene un salto, una rottura, un radicale mutamento, una rivoluzione scientifica. Le più note sono l’eliocentrismo copernicano, il rinnovamento della chimica operato da Lavoisier, le diverse dinamiche e prospettive cosmologiche di Galileo, Newton, Einstein, ciascuna tendente a sostituire la precedente.
Come e perché avvengono in determinati momenti tali cambiamenti, queste rivoluzioni? Secondo Kuhn esse sono determinate anche da crisi culturali e storiche più ampie del campo scientifico propriamente detto. E fa l’esempio dell’eliocentrismo che, storicamente marginale al tempo di Aristarco (III sec. a.C.), in quello di Copernico si inserì in un più generale moto di rinnovamento culturale. È l’analisi delle modalità del cambiamento a costituire la maggiore originalità di Kuhn. Egli rifiuta totalmente le prospettive cumulative secondo cui «la transizione da un paradigma in crisi ad uno nuovo, dal quale possa emergere una nuova tradizione di scienza normale» si attuerebbe «attraverso un’articolazione o una estensione del vecchio paradigma» (111).
Si tratta piuttosto -ribadisce più volte Kuhn- di «una ricostruzione del campo su nuove basi» (ibidem), di un «passaggio tra incommensurabili» (182), di un cambiamento del modo di vedere il mondo e persino del mondo stesso. In pratica, «i sostenitori di paradigmi opposti praticano i loro affari in mondi differenti» (182). Da ciò deriva la concreta impossibilità della comunicazione, la quale fa sì che -come scrisse Max Planck- una nuova verità scientifica non si affermi attraverso la persuasione degli avversari ma a causa della loro morte e della crescita di nuove generazioni a essa abituate e disponibili.
Kuhn osserva che nei manuali scientifici -e nella complessiva formazione dello scienziato- non rimane praticamente traccia di tali drammatici percorsi. L’autorità scientifica tende a nascondere sistematicamente «in parte per importanti ragioni funzionali, l’esistenza e il significato delle rivoluzioni scientifiche» (166), offrendo quanto più possibile l’impressione di un processo continuo e cumulativo «muoventesi in linea retta verso lo stato attuale» (201), in un indefinito cammino verso il progresso. Ciò avviene anche attraverso la rimozione di ogni seria prospettiva storica, con l’abbandono dello studio dei classici della propria disciplina, con un tipo di formazione «rigido e limitato» che somiglia a quello della «teologia ortodossa» (199). Tutto ciò è possibile anche per la natura esoterica del sapere scientifico il quale può rimanere chiuso e distante nei confronti del mondo dei profani e della vita quotidiana.
Nel Poscritto Kuhn rifiuta le accuse di irrazionalismo e relativismo che gli furono mosse, affermando la sua convinzione che le teorie scientifiche posteriori siano migliori di quelle anteriori ma solo in quanto strumenti più perfezionati per la soluzione dei rompicapo da cui scaturisce il primo stimolo alle rivoluzioni, e non in quanto le nuove teorie -i nuovi paradigmi- fornirebbero una migliore rappresentazione di ciò che la natura realmente è.
La natura rimane in ogni caso al di là, le analisi fisiche, chimiche, biologiche sono solo un nostro modo di indagarla. La conoscenza scientifica, in definitiva, è un particolare linguaggio adottato da un certo gruppo umano (251). Delle scienze è possibile un’analisi semantica e sociale. La pretesa di raggiungere la verità sulla natura rimane per esse troppo grande.

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