«Einstein, la scoperta più bella»

Non c’è una formula per fare un best-seller

È la prima delle 7 brevi lezioni. 

È la bellezza della fisica, 

che non ha nulla da invidiare a quella dell’arte, della musica e della letteratura

Carlo Rovelli, "Il Sole 24 ore -Domenica", 18 ottobre 2015

Da ragazzo, Albert Einstein ha trascorso quasi un anno a bighellonare oziosamente. Era a Pavia, dove aveva raggiunto la famiglia, dopo avere abbandonato gli studi in Germania. Se non si perde tempo non si arriva da nessuna parte, fatto che spesso dimenticano i genitori degli adolescenti. Era l’inizio della rivoluzione industriale, e il padre, ingegnere, installava le prime centrali elettriche in Italia. Poi Albert si era iscritto all’Università di Zurigo e si era immerso nella fisica. Pochi anni dopo, nel 1905, aveva spedito tre articoli in un’unica busta alla principale rivista scientifica del tempo, gli «Annalen der Physik». Ciascuno dei tre valeva un Nobel. Il primo mostrava che gli atomi esistono davvero. Il secondo apriva la porta alla Meccanica dei Quanti, di cui spero di dire qualcosa in futuro su questa pagina. Il terzo presentava la Teoria della Relatività (oggi chiamata «relatività ristretta»), che chiarisce che il tempo non passa eguale per tutti: due gemelli si ritrovano di età diversa, se uno dei due ha viaggiato velocemente. Einstein diventa un fisico rinomato e riceve offerte di lavoro da diverse università. Ma qualcosa lo turba: la sua Teoria della Relatività non quadra con quanto sappiamo sulla gravità. Se ne accorge scrivendo un articolo di rassegna sulla nuova teoria, e si chiede se la vetusta e paludata «gravitazione universale» del grande padre Newton non debba essere riveduta anch’essa, per renderla compatibile con la nuova relatività. S’immerge nel problema. Ci vorranno dieci anni per risolverlo. Dieci anni di studi pazzi, tentativi, errori, confusione, idee folgoranti, idee sbagliate. Finalmente, nel novembre del 1915, manda alle stampe un articolo con la soluzione completa: una nuova teoria della gravità, cui dà nome «Teoria della Relatività Generale», il suo capolavoro. La «più bella delle teorie» l’ha chiamata il grande fisico russo Lev Landau.

Ci sono capolavori assoluti che ci emozionano intensamente, il Requiem di Mozart, l’Odissea, la Cappella Sistina, Re Lear... Coglierne lo splendore può richiedere un percorso di apprendistato. Ma il premio è la pura bellezza. E non solo: anche l’aprirsi ai nostri occhi di uno sguardo nuovo sul mondo. La Relatività Generale, il gioiello di Albert Einstein, è uno di questi.

Ricordo l’emozione quando cominciai a capirne qualcosa. Era estate. Ero su una spiaggia della Calabria, a Condofuri, immerso nel sole della grecità mediterranea, al tempo dell’ultimo anno di università. Studiavo su un libro un po’ rosicchiato dai topi, perché l’avevo usato per chiudere le tane di queste bestiole, di notte, nella casa un po’ malandata sulla collina umbra, dove andavo a rifugiarmi dalla noia delle lezioni universitarie di Bologna. Ogni tanto alzavo gli occhi dal libro per guardare lo scintillio del mare: mi sembrava di vedere l’incurvarsi dello spazio e del tempo immaginati da Einstein. Era come una magia: come se un amico mi sussurrasse all’orecchio una straordinaria verità nascosta, e d’un tratto scostasse un velo dalla realtà, per svelarne un ordine più semplice e profondo. Da quando abbiamo imparato che la Terra è rotonda e gira come una trottola pazza, abbiamo capito che la realtà non è come ci appare: ogni volta che ne intravediamo un pezzo nuovo è un’emozione. Un altro velo che cade. Ma il salto compiuto da Einstein è un salto forse senza eguale.

Perché? Per prima cosa, perché una volta capito come funziona, la teoria è di una semplicità mozzafiato. Provo a riassumerne l’idea. Newton aveva cercato di spiegare perché le cose cadono e i pianeti girano. Aveva immaginato una «forza» che tira tutti i corpi l’uno verso l’altro: l’aveva chiamata «forza di gravità». Come facesse questa forza a tirare le cose da lontano, senza che ci fosse niente in mezzo, non era dato sapere. Newton aveva anche immaginato che i corpi si muovessero nello spazio, e lo spazio fosse un grande contenitore vuoto, uno scatolone rigido per l’Universo. Un’immensa scaffalatura nella quale corrono diritti gli oggetti, fino a che una forza non li faccia curvare. Di cosa fosse fatto questo «spazio» contenitore del mondo, neppure era dato sapere. Ma pochi anni prima della nascita di Albert, due grandi fisici britannici, Faraday e Maxwell, avevano aggiunto un ingrediente nuovo al freddo mondo di Newton: il campo elettromagnetico. Il campo è un’entità reale diffusa, che porta le onde radio, riempie lo spazio, può vibrare e ondulare come la superficie di un lago, e “porta in giro” la forza elettrica. Einstein, affascinato fin da ragazzo dal campo elettromagnetico, che faceva girare i rotori delle centrali elettriche che costruiva papà, capisce che anche la gravità, come l’elettricità, deve essere portata da un campo: ci deve essere un «campo gravitazionale»; e cerca di capire come possa essere fatto e quali equazioni lo possano descrivere.

E qui arriva l’idea straordinaria, il puro genio: il campo gravitazionale non è diffuso nello spazio, il campo gravitazionale è lo spazio. Lo «spazio» di Newton, nel quale si muovono le cose, e il «campo gravitazionale», che porta la forza di gravità, sono la stessa cosa. È una folgorazione. Una semplificazione impressionante del mondo: lo spazio non è più qualcosa di diverso dalla materia; è una delle componenti «materiali» del mondo. Un’entità che ondula, si flette, si incurva, si storce. Non siamo contenuti in una invisibile scaffalatura rigida: siamo immersi in un gigantesco mollusco flessibile. Il Sole piega lo spazio intorno a sé e la Terra non gli gira intorno perché è tirata da una misteriosa forza, ma perché sta correndo diritta in uno spazio che si inclina. Come una pallina che rotoli in un imbuto: non ci sono forze misteriose generate dal centro dell’imbuto, è la natura curva delle pareti a fare ruotare la pallina. I pianeti girano intorno al Sole e le cose cadono perché lo spazio si incurva.

Come descrivere questo incurvarsi dello spazio? Il più grande matematico dell’Ottocento, Carl Friedrich Gauss, «principe dei matematici», aveva scritto la matematica per descrivere le superfici curve bidimensionali, come la superficie delle colline. Poi aveva chiesto a un suo bravo studente di generalizzare il tutto a spazi curvi di dimensione tre o più. Lo studente, Bernhard Riemann, aveva prodotto una ponderosa tesi di dottorato, di quelle che sembrano completamente inutili. Il risultato era che le proprietà di uno spazio curvo sono catturate da un certo oggetto matematico, che oggi chiamiamo la curvatura di Riemann e indichiamo con R. Einstein scrive un’equazione che dice che R è proporzionale all’energia della materia. Cioè: lo spazio si incurva là dove ci sia materia. È tutto. L’equazione sta in una mezza riga, non c’è altro. Una visione e un’equazione.

Ma dentro quest’equazione, c’è un universo rutilante. E qui si apre la ricchezza magica di questa teoria. Una successione fantasmagorica di predizioni che sembrano i deliri di un pazzo, e invece sono state tutte verificate dall’esperienza. L’equazione descrive come si curva lo spazio intorno a una stella. A causa di questa curvatura, la luce devia. Einstein predice che il Sole devii la luce. Nel 1919 viene compiuta la misura, e risulta essere vero. Non è solo lo spazio a incurvarsi, ma anche il tempo; ed Einstein predice che il tempo passi più veloce in alto e più lento in basso, vicino alla Terra. Si misura, e risulta essere vero. Di poco, ma il gemello che ha vissuto al mare ritrova il gemello che ha vissuto in montagna un poco più vecchio di lui. È solo l’inizio. Quando una grande stella ha bruciato tutto l’idrogeno, si spegne e quanto resta viene schiacciato sotto il proprio stesso peso, fino a curvare lo spazio così fortemente da sprofondare dentro un vero e proprio buco. Sono i famosi buchi neri. Quando studiavo all’università, erano poco credibili predizioni di una teoria esoterica. Oggi sono osservati nel cielo a centinaia. Ma non basta. Lo spazio intero può distendersi e dilatarsi; anzi, l’equazione indica che non può stare fermo, deve essere in espansione. Nel 1930, l’espansione dell’Universo viene effettivamente osservata. E la stessa equazione predice che l’espansione debba essere nata dall’esplosione di un giovane universo piccolissimo e caldissimo: è il Big Bang. Ancora una volta, nessuno ci crede, ma le prove si accumulano, fino a che nel cielo viene osservata la radiazione cosmica di fondo: il bagliore diffuso che rimane dal calore dell’esplosione iniziale. E ancora, la teoria predice che lo spazio si increspi come la superficie del mare, e gli effetti di queste «onde gravitazionali» sono osservati nel cielo sulle stelle binarie, e combaciano con le previsioni della teoria con la sbalorditiva precisione di una parte su cento miliardi. E così via.

Insomma, la teoria descrive un mondo colorato e stupefacente, dove esplodono universi, lo spazio sprofonda in buchi senza uscita, il tempo rallenta abbassandosi su un pianeta, e le sconfinate distese di spazio interstellare si increspano come la superficie del mare... e tutto questo, che emergeva pian piano dal mio libro rosicchiato dai topi, non era una favola raccontata da un idiota in un accesso di furore, o l’effetto del sole della Calabria, un’allucinazione sul baluginare del mare. Era realtà. O meglio, uno sguardo verso la realtà, un po’ meno velato di quello della nostra offuscata banalità quotidiana. Una realtà che sembra anch’essa fatta della materia di cui son fatti i sogni, ma pur tuttavia più reale del nostro annebbiato sogno quotidiano. E tutto questo, il risultato di un’intuizione elementare: lo spazio e il campo sono la stessa cosa. E di un’equazione semplice, che non resisto a ricopiare qui, anche se il lettore non potrà certo decifrarla, ma vorrei che almeno ne vedesse la semplicità: Rab - ½ R gab = Tab . Tutto qui.

Certo, ci vuole un percorso di apprendistato per digerire la matematica di Riemann e impadronirsi della tecnica per leggere quest’equazione. Ci vuole un po’ d’impegno e fatica. Ma meno di quelli necessari per arrivare a sentire la rarefatta bellezza di uno degli ultimi quartetti di Beethoven.

Le tre regole della buona divulgazione

Entusiasmare, chiarire, portare lontano

Luciano Maiani

Sette brevi lezioni di fisica, di Carlo Rovelli è il libro che ognuno di noi avrebbe voluto scrivere. Entrare in una libreria a caso e vedere il libro esposto in prima linea, tra le novità della settimana, ha suscitato in me un misto di entusiasmo e di invidia.

Comunicare le idee e le scoperte che animano il nostro lavoro è il desiderio reale di noi che dedichiamo alla scienza la nostra vita, per vedere riflesso negli altri lo stupore e l’entusiasmo che avevano suscitato in noi quando le abbiamo apprese per la prima volta. Ahimè, il più delle volte lo scopo fallisce, i nostri argomenti si fanno complicati (anche per la preoccupazione del: che diranno i colleghi?) e l’attenzione del lettore si volge ad altro.

Una trappola che Rovelli evita accuratamente, è voler trasformare il lettore in un novello matematico (o fisico o chimico), suggerendo tracce di ragionamenti che dovrebbero fargli ricostruire, partendo da zero, i nostri bellissimi risultati. Che so, la formula di Bohr per l’atomo di idrogeno o la legge di Keplero. Qui già Hawking ci aveva messo in guardia, dicendoci che l’unica formula da usare è E=mc², incomprensibile ai più ma tanto famosa da non suscitare la caduta immediata dell’attenzione del lettore. Innovando su questo, Rovelli lancia un’altra formula di Einstein: Rab -1/2 R gab =Tab , meno famosa e altrettanto incomprensibile, ma è alla fine del capitolo e non fa danno.

Però, proprio qui forse sta il segreto. I libri (o articoli, o lezioni) che molti di noi fanno (o, almeno, che io faccio) sono volti a creare dei proseliti. A suscitare nel giovinetto o nella giovinetta il desiderio di intraprendere la strada che, da giovane, mi fu indicata dai libri di divulgazione del passato (primo fra tutti il libro di Einstein e Infeld, edito da Einaudi, Dio lo benedica, che sta ancora nella mia libreria). È qui che serve (forse) far vedere la forza del pensiero che trasforma le idee in formule concrete da applicare poi al mondo intorno a noi.

Rovelli non cade neanche in questa trappola. Il suo libro è rivolto al lettore colto che vuole farsi un’idea di quello che succede nella scienza. Proprio come noi, scienziati, vogliamo ogni tanto curiosare nella storia o nella filosofia, senza perderci nei dettagli della ragion pratica o del De Bello Gallico.

Regola aurea di ogni seminario (ma vale anche per i libri) è di essere entusiasmanti all’inizio, chiari nel seguito, e di sentirci autorizzati, alla fine, a parlare di cose che neanche noi forse capiamo a fondo. Rovelli segue questa regola e coglie pienamente nel segno. Complimenti.

Hitler e i fisici della zona grigia

Werner Heisenberg, 1925

Nell’analisi di Philip Ball accanto ai Nobel antisemiti Lenard e Stark 

le posizioni ambigue di Planck, Debye e Heisenberg

Vincenzo Barone

"Il Sole 24 ore - Domenica", 12 aprile 2015

Il 7 aprile 1933, il governo nazista, insediatosi da poche settimane (Hitler era diventato Cancelliere del Reich alla fine di gennaio), emanò una legge sui funzionari pubblici, che rimuoveva dall’amministrazione dello Stato – e quindi anche dalle università – le persone di «discendenza non ariana». Fu una data cruciale e drammatica per la scienza tedesca, fino a quel momento la più avanzata al mondo. «Gli ebrei tedeschi – disse Goebbels – possono ringraziare i fuoriusciti come Einstein per il fatto che essi stessi oggi, in modo del tutto legittimo e legale, sono chiamati a renderne conto». Einstein si era allontanato dalla Germania alla fine del 1932, all’indomani della vittoria elettorale nazista, ma dal 1933 in poi fu la puntuale applicazione della nuova legge a svuotare gli istituti e i laboratori universitari dei migliori cervelli della nazione.

Nel volgere di un paio di anni, uno scienziato su cinque fu rimosso dall’incarico o costretto alle dimissioni (nella fisica la frazione fu di uno su quattro): molti premi Nobel persero il posto e lasciarono il paese. Ma che cosa successe a tutti gli altri – agli scienziati che non furono toccati dai provvedimenti antiebraici e rimasero a lavorare in Germania sotto il regime nazista? Con pochissime eccezioni, si verificò quello che Hitler aveva sprezzantemente previsto in un’intervista del 1931: «Credete forse che nel caso di una nostra vittoria la classe media tedesca rifiuterebbe di servirci e di mettere i suoi cervelli a nostra disposizione?».

Tra i fisici «al servizio del Reich» – cui è dedicato un interessante saggio di Philip Ball, appena tradotto da Einaudi - ve ne furono alcuni violentemente antisemiti e attivi sostenitori del nazismo, come Philipp Lenard e Johannes Stark, entrambi premi Nobel, che si distinsero per le loro campagne contro la «fisica giudaica» (rappresentata ai loro occhi soprattutto dalla teoria della relatività). Ma la compagine più folta fu quella di coloro che, senza partecipare direttamente alla vita politica, trovarono forme di accomodamento con il regime, per un mal riposto senso di patriottismo e di fedeltà allo Stato. È su questa «zona grigia tra complicità e resistenza», in cui si mossero personaggi di prima grandezza, che Ball ha scelto di indagare. La sua attenzione si concentra su tre nomi: Max Planck, padre della teoria dei quanti, Werner Heisenberg, uno dei fondatori della meccanica quantistica, Peter Debye, pioniere della fisica molecolare.

Planck e Heisenberg sono figure ben note e ampiamente esplorate. Planck, che all’avvento di Hitler aveva già settantacinque anni, incarnava alla perfezione lo spirito prussiano: rigidamente fedele alle istituzioni, optò per il compromesso e l’inazione, convinto che gli aspetti più odiosi del nazismo si sarebbero attenuati col tempo. Heisenberg, proveniente da una famiglia di tendenze nazionaliste, era l’astro nascente della fisica tedesca, premiato con il Nobel a soli trentuno anni nel 1932. Nonostante non fosse ebreo, fu oggetto nel 1936 di una campagna denigratoria da parte di Lenard, Stark e dei loro accoliti, che lo accusarono sui giornali del partito e delle SS di essere il «fantoccio dello spirito einsteiniano» e un «ebreo bianco». Per risolvere la situazione, Heisenberg mise in campo le proprie influenti relazioni. Sua madre conosceva bene la madre di Himmler, e si recò da lei pregandola di intervenire presso il figlio affinché mettesse a tacere le calunnie. La mossa funzionò: dopo aver chiesto a Heisenberg una risposta scritta alle accuse rivoltegli, Himmler proibì ogni ulteriore attacco nei suoi confronti. Incassata la riabilitazione ufficiale dal capo delle SS, Heisenberg diventò negli anni successivi il più influente scienziato del Reich. Fu sua la responsabilità del progetto dell’uranio, che avrebbe dovuto portare alla realizzazione di un reattore e di un’arma nucleare. L’obiettivo non fu raggiunto, e quando, alla fine della guerra, i fisici tedeschi, rinchiusi nella residenza di Farm Hall in Inghilterra, seppero di essere stati superati dagli americani, che avevano costruito e fatto esplodere la bomba, rimasero increduli, incapaci di riconoscere la propria inferiorità. Nacque allora il mito dell’auto-sabotaggio: gli scienziati avrebbero volontariamente rallentato il proprio lavoro per non mettere nelle mani di Hitler il terribile ordigno. In realtà, come si evince dalle conversazioni a Farm Hall, Heisenberg e colleghi non erano neanche riusciti a calcolare correttamente la massa critica necessaria per fare avvenire la reazione a catena.

Meno conosciuta, e più enigmatica, è la storia di Peter Debye, la cui accurata ricostruzione rappresenta la parte più originale del lavoro di Ball. Olandese di nascita, Debye fu per alcuni anni direttore del prestigioso Istituto Kaiser Wilhelm di Fisica di Berlino (finanziato anche dalla Fondazione Rockefeller), ma nel 1939 abbandonò la Germania e si trasferì negli Stati Uniti, fornendo alle autorità americane informazioni sulle ricerche nucleari tedesche. Questa parabola ha fatto credere a lungo che egli fosse una vittima del regime nazista. Qualche anno fa, tuttavia, sono emersi documenti che attesterebbero la collusione di Debye col nazismo (in particolare, una lettera del 1938 con cui Debye invitava gli ebrei rimasti nella Società tedesca di Fisica a rassegnare le dimissioni). Ne è scoppiato un caso internazionale, e molte istituzioni intitolate a Debye hanno rimosso il suo nome. Ball in realtà ridimensiona la vicenda, mostrando come Debye non fosse un fiancheggiatore del regime, ma un uomo di scienza potente e spregiudicato, “apolitico” nel bene e nel male, interessato solo al successo dei propri progetti scientifici.

Il comportamento della maggior parte degli scienziati che lavorarono nella Germania hitleriana non è interpretabile, a giudizio di Ball, in termini della dicotomia “eroi-malfattori”. Uomini come Planck, Heisenberg e Debye non furono né pro né contro il nazismo: credettero colpevolmente di poter servire la Germania senza al tempo stesso servire Hitler, e di poter separare, in un regime totalitario e criminale, la scienza dalla politica, dimenticando che fare politica – come scrisse una volta Einstein a Max von Laue, l’unico vero antinazista tra i fisici tedeschi rimasti in patria – significa occuparsi delle «faccende umane nel senso più ampio». La loro colpa principale fu l’indifferenza etica: l’incapacità o addirittura il rifiuto – che continuò anche negli anni del dopoguerra – di affrontare la dimensione morale delle proprie azioni. La lezione generale che se ne può trarre – è la conclusione di Ball - è che la “neutralità” della scienza non deve diventare un alibi per il disimpegno: la comunità scientifica «può e deve organizzarsi per massimizzare la sua capacità di agire collettivamente, eticamente e – quando è necessario – politicamente».

Philip Ball, Al servizio del Reich. Come la fisica vendette l’anima a Hitler, Einaudi, Torino, pagg. 292

Ci vuole un fisico bestiale per vincere la sfida in libreria

Il libro di Carlo Rovelli ha venduto 160mila copie

 ed è da settimane in cima alle classifiche

È solo merito dell’autore o abbiamo cominciato a interessarci alla scienza?

Elisabetta Ambrosi

"Il Fatto",  1 aprile 2015

Anche in casa Adelphi gli animi sono ancora increduli: 160.000 (e il numero è in crescita costante) sono le copie che ha finora venduto il libro di Carlo Rovelli, Sette brevi lezioni di fisica, ormai stabilmente in classifica da settimane: ottanta pagine che raccontano in maniera limpida, affascinante e concisa la Teoria della relatività generale di Einstein, la meccanica quantistica, l’architettura dell’universo, le particelle elementari, la gravità quantistica, i buchi neri, infine il modo in cui noi possiamo pensarci nel mondo descritto dalla fisica. “Non nascondo che vedere il libro di Rovelli un po’ sopra Stephen King e un po’ sotto le Cinquanta sfumature fa una certa impressione”, racconta Matteo Codignola di Adelphi, ricordando l’analoga fortuna editoriale del saggio Sei pezzi facili del fisico Richard Feynman.

“QUELLO di Rovelli è un libro emozionante e divertente che comunica a chi legge la sensazione che chiunque può avvicinarsi al mondo della scienza, in genere considerato impervio. Ma il successo di un libro è sempre imprevedibile, anche se va detto che l’Italia è un mercato particolare, dove libri importanti – penso a un autore come Thomas Bernhard – si vendono più che nel paese di origine”. “Una rondine non fa primavera, ma già il fatto che ci poniamo la domanda sul perché questo libro sta avendo tanto successo dovrebbe farci riflettere”, spiega Massimo Bucciantini, storico della scienza all’Università di Siena, autore di libri su Galileo e Keplero e di recente di un saggio sulla storia della statua di Giordano Bruno (Campo dei Fiori. Storia di un monumento maledetto, Einaudi). Lui un’idea chiara delle ragioni di questo piccolo exploit editoriale se l’è fatta e ci aiuta a capire di più. “In primo luogo si tratta di un’operazione editoriale intelligente, a partire dal titolo e in particolare dall’aggettivo ‘brevi’, che fa capire che si tratta di un libro per chi la scienza non la conosce per nulla o quasi. In questo modo il lettore digiuno di fisica viene messo a proprio agio. Il secondo motivo è che a differenza di tanti intellettuali aristocratici l’autore si mette in gioco con un’operazione intelligente di divulgazione. Ben vengano libri così, che spiegano con chiarezza e intelligenza concetti non così semplici. Vorrei ricordare che sono molti i Nobel che una volta smessa la ricerca si dedicano, appunto, alla diffusione e divulgazione scientifica. Il terzo motivo per cui questo libro è importante, e vende, è che declina la scienza non separandola dalla cultura: da noi ancora vige l’idea che la scienza sia solo calcolo, misurazione”.

Ma non basta: ci sono poi anche ulteriori motivazioni che spiegano i motivi del successo di questo piccolo saggio. “È un libro di segno inverso rispetto alla retorica avvocatesca e tribunalizia di questo paese che pervade anche i programmi scolastici e anzi mi piacerebbe leggere un analogo di economia e politica”, continua Bucciantini. “L’altro aspetto vincente del saggio è che in un momento caotico mette in ordine le idee seguendo la chiave della semplicità, e forse un altro motivo per cui si vende è che c’è un grande bisogno di idee chiare e distinte. Infine, è un libro che non ha nessun finalismo, sostiene che la scienza e la fede debbano restare separate e anzi il finale è all’insegna di Lucrezio”.

MOLTO PIÙ scettico, casi editoriali a parte, sulla fortuna della scienza e della divulgazione scientifica nel nostro paese è il pedagogista Benedetto Vertecchi, che pure ha apprezzato il libro di Rovelli. “Non credo che il fatto che un libro abbia successo consenta di fare inferenze sull’impatto che ha davvero nella cultura della popolazione. 160 mila copie sono tante, ma se facciamo un confronto, ad esempio, con il numero di persone che leggono gli oroscopi è facile capire che la cultura scientifica sta messa proprio male. Insomma, va benissimo che ci siano libri che aprano la prospettiva, ma quella occidentale sta diventando una cultura antiscientifica perché si accontenta di pseudoscienza che non richiede alcun pensiero o dimostrazione.

Pensiamo alle infinite medicine alternative che non dimostrano nulla o alle infinite ricette di migliorismo sociale cui non corrisponde alcuna analisi storica: insomma sembra interessare di più il magico che non la capacità di argomentazione e la conoscenza per cause di aristotelica memoria. Altrimenti non ci chiederemmo perché, se andiamo nelle università, troviamo uno studente di fisica per decine di studenti di facoltà di musica o spettacolo”.

L’universo smise di essere un noioso parallelepipedo

1915-2015. 

Il 25 novembre di un secolo fa 

Albert Einstein presentò la teoria della relatività generale

Il cielo non fu più quello che fino ad allora era stato pensato, ma si trasformò in una struttura viva, 

mobile ed elastica, piena di fosse, cunicoli e pendii

E l’uomo a livello cosmico divenne del tutto irrilevante

Paolo Giordano

"Corriere della Sera - La Lettura", 22 febbraio 2015

Credo di avere incubato la fascinazione per la fisica molto tempo fa, da bambino, grazie soprattutto alla relatività generale. Ne conoscevo giusto il nome, com’è ovvio, ma quello era sufficiente a darmi l’idea elettrizzante di un sapere assoluto, «generale» appunto, e avevo visto alcune animazioni rozze nelle quali le masse dei pianeti deformavano la geometria dello spazio: mi avevano sconvolto. I residui di poche parole — «spaziotempo», «relatività», «gravitazione» —, uniti alle istantanee colorate e inquietanti delle nebulose immobili ai confini nell’universo, prevalsero al momento giusto su altre curiosità sviluppate nel frattempo, e io mi ritrovai a studiare fisica all’università.

Dovetti attendere il penultimo anno di corso per addentrarmi nella teoria che mi aveva motivato fin dall’inizio. La relatività generale, sebbene si tratti di un campo non più nuovo, fa ancora parte delle frontiere più avanzate della scienza e richiede un allenamento agonistico per essere affrontata nello specifico. Il professore che teneva i due moduli del corso aveva il vizio di non scrivere alla lavagna. Pretendeva di farci comprendere i calcoli astrusi della relatività da seduto, sviluppando tensori e integrali nell’aria trasparente di fronte a sé. Spesso interrompeva le lezioni con lunghe telefonate in russo, alle quali assistevamo perplessi e rispettosi. Riteneva, come molti iniziati alle scienze più radicali, che avremmo dovuto essere in grado di occuparci da soli delle minuzie dei conti, impresa che io tentai e ritentai in quegli anni, sempre senza una piena soddisfazione.

«È un vero miracolo che i metodi moderni di istruzione non abbiano ancora completamente soffocato la sacra curiosità della ricerca», scriveva Einstein a proposito del proprio accidentato percorso di studi. Ed è altrettanto miracoloso, per me, che l’ammirazione per la sua teoria più grandiosa sia uscita indenne, rinvigorita semmai, dai miei anni universitari e dai tentativi falliti di dominarla, al punto che, a cento anni esatti dal suo concepimento, sento il bisogno di festeggiarla come merita.

Einstein presentò il suo lavoro sulla relatività generale il 25 novembre 1915 davanti all’Accademia prussiana delle scienze. All’epoca era già una celebrità per via dei tre articoli pubblicati nel 1905, tra cui quello sulla relatività ristretta e quello sull’effetto fotoelettrico che gli avrebbe valso il Nobel, ma sarebbe stata la relatività generale a renderlo l’icona indiscussa della fisica moderna, della scienza in genere, del pensiero umano stesso.

Come accade non di rado, Einstein approdò a un risultato capitale partendo da un problema concettuale piuttosto semplice e da una convinzione personale, si potrebbe quasi dire da un principio «di buon senso». Era persuaso che le leggi naturali, le leggi fondamentali della fisica, dovessero essere le stesse da qualunque parte le si osservasse o, per dirla più precisamente, in qualunque sistema di riferimento si effettuassero le misure. Non si trattava di una convinzione nuova per lui. Nell’articolo sulla relatività ristretta aveva mostrato con eleganza come ciò fosse vero per due osservatori che si muovono a velocità costante l’uno rispetto all’altro: il «buon senso» di Einstein valeva, a patto di accettare che la luce viaggiasse a una velocità fissa per chiunque dei due la misurasse. Il problema, tuttavia, sussisteva ancora nel caso di due osservatori che avessero un’accelerazione l’uno rispetto all’altro. Nel 1907, mentre lavorava ancora presso l’Ufficio brevetti di Berna, Einstein iniziò a preoccuparsi di questa possibile estensione.

In uno dei suoi «esperimenti mentali» — che l’iconografia ci ha abituato, forse un po’ ingiustamente, a pensare come divagazioni libere durante il tedio dell’ufficio — Einstein immaginò un uomo in caduta libera insieme ad altri oggetti. Un pensiero poetico, insomma. Immedesimandosi in quell’uomo e levandogli le complicazioni del dove e perché stesse precipitando, dell’aria in faccia, del terrore di morire schiantato, intuì che non ci fosse modo per lui, durante la caduta, di accorgersi dell’esistenza della gravità, nessuna misurazione glielo consentiva. Che l’esperimento mentale tradisse una sinistra carenza di empatia, Einstein si accorse forse in seguito, al punto di scrivere nella sua Autobiografia scientifica : «Se un individuo ha il dono di pensare con chiarezza, può darsi benissimo che questo lato della sua natura si sviluppi maggiormente a spese di altri lati, e determini quindi più la sua mentalità». Comunque sia, grazie alla sua «mentalità» e alla noncuranza per le sorti dell’uomo in caduta libera, Einstein creò la prima sinapsi tra il concetto di accelerazione e quello di attrazione gravitazionale, la base della relatività generale.

Per formalizzare compiutamente la teoria gli ci vollero altri otto anni, i trasferimenti da Berna a Praga, poi a Zurigo e infine a Berlino, la separazione dalla prima moglie Mileva, dai figli, e — qui sta l’eccezionalità dell’impresa — un’immersione in rami sofisticatissimi della matematica, che pochi all’epoca immaginavano potessero rivelarsi utili per descrivere la realtà. Bernhard Riemann, un allievo geniale di Carl Friedrich Gauss, aveva studiato la curvatura delle superfici immerse in spazi a molte dimensioni, e da più parti nel mondo venivano esplorate da anni le proprietà fantasiose delle geometrie cosiddette «non euclidee»: geometrie nelle quali decadono certe ipotesi sullo spazio così come lo sperimentiamo, nelle quali le rette parallele prima o poi s’incontrano, la somma degli angoli interni dei triangoli è diversa da centottanta gradi e percorrendo a piedi un quadrato non ci si ritrova infine al punto di partenza. Sembravano arzigogolii tipici della matematica pura, modelli strampalati, e invece attendevano pazienti di debuttare da protagonisti nel mondo fenomenico.

Einstein pensò allo spaziotempo come a una struttura geometrica che viene deformata, curvata dalla presenza della materia — dall’energia e dalla massa, dalle stelle, dai pianeti, dai gas — e seppe trovare la relazione esatta fra l’ammontare della curvatura e la quantità di materia necessaria a produrla. «Einstein dice che lo spazio è curvo e che causa della curvatura è la materia», sintetizzò Richard Feynman anni dopo. Se fino a un attimo prima l’universo era un noioso parallelepipedo punteggiato di corpi celesti, il 25 novembre 1915 esso si trasformò all’improvviso in una struttura viva, mobile ed elastica, piena di fosse e rigonfiamenti e cunicoli e pendii scoscesi.

Da visualizzare non è semplice, anzi è impossibile. Per quanto dotato intellettivamente, nessun essere umano è in grado di raffigurarsi lo spaziotempo in quattro dimensioni, e ancor meno una sua deformazione. Possiamo sì intuire l’esistenza di una quarta dimensione, quella temporale, attraverso analogie brillanti, ma non certo coglierla appieno. A dispetto delle intuizioni di Einstein e delle elaborate concezioni attuali, il tempo resta per noi una variabile disaccoppiata dallo spazio, newtoniana, qualcosa che scorre in avanti e basta, con esasperante regolarità.

Non solo. Non siamo nemmeno in grado di rappresentare mentalmente un volume di spazio che viene curvato. Sappiamo farlo bene con una superficie — basta pensare all’effetto di una sfera di metallo poggiata su un lenzuolo ben teso —, ma con una dimensione spaziale aggiuntiva siamo già persi. All’immagine «istintiva» della relatività generale mancano, quindi, sempre due dimensioni e ciò è valido per tutti, per Einstein come per ciascuno di noi.

La teoria, al di là dell’ostico formalismo matematico, presenta un bizzarro aspetto democratico: non può essere davvero visualizzata da nessuno. La sua comprensione è sempre assimilabile, con più o meno sofisticazioni, a quella della sfera di metallo che crea una conca nel lenzuolo. Per i fisici moderni, abbandonare in tal senso il conforto della percezione, di quella visiva in particolare, è ormai diventato una prassi. Non solo la relatività generale, ma anche la meccanica quantistica (perfino in misura maggiore) richiedono all’uomo di allentare i lacci dell’intuitività, di chiudere gli occhi e fidarsi da un certo punto in poi della matematica e della sua interpretazione attenta. Certa fisica, in effetti, non la si comprende davvero, piuttosto ci si abitua. Se fossimo minuscoli, molte di quelle che appaiono come elucubrazioni sarebbero per noi ovvie, esperibili, ma così non è. Il Novecento ha segnato in molti ambiti questo passaggio a una «scienza dell’invisibile», di ciò che è troppo elusivo, troppo piccolo, troppo distante per essere acciuffato, se non con il pensiero o l’evidenza indiretta.

Ciò che della relatività generale conquistò tutti, prima ancora del suo significato, fu che era espressa da un’equazione, una sola, elegantissima e apparentemente innocua (per inciso, non si tratta di quella associata a Einstein nei poster, E=mc2, che ha a che vedere con la relatività ristretta, bensì di un’altra dall’aspetto più esotico). I fisici sono facilmente sedotti dalla sinteticità delle formule. Malgrado la compattezza, però, nel momento in cui il fisico malcapitato decideva di «aprire» l’equazione di Einstein, essa si rivelava di una complessità quasi mostruosa, come un nodo di serpenti velenosi, ognuno dotato di parecchie teste. La ricerca di soluzioni, sempre particolari, ha occupato non soltanto i fisici, ma eserciti di computer strapotenti, fino a oggi. E ogni soluzione trovata ha inaugurato una nuova branca della ricerca e una rivoluzione nel nostro modo di intendere il cosmo.

Non esiste altra teoria scientifica che in un unico balzo abbia portato l’uomo così in alto nella comprensione della realtà e al tempo stesso lo abbia annichilito tanto gravemente. Se scoprire che la Terra non era al centro di tutto e il Sole non le ruotava attorno fu un duro colpo alle nostre certezze istintive, è stata la relatività generale a sancire la totale irrilevanza dell’uomo, almeno a livello cosmico. Einstein stesso crebbe con l’idea di un universo costante, immutabile. In pochi decenni la relatività generale ci ha invece informati che l’universo ha avuto un’origine microscopica e drammatica, il Big Bang, e che avrà anche una fine, sebbene sia ancora dibattuto quale; ci ha informati che esso si sta espandendo intorno a noi — sta «lievitando» rende forse meglio l’idea — e lo fa sempre più in fretta; che non solo occupiamo un posto periferico nella nostra galassia, ma la nostra galassia è solo una fra le innumerevoli; che le stelle hanno destini diversi e commoventi e il nostro Sole sarà infine ridotto a una miserevole nana bianca; che balliamo tutti quanti intorno a un buco nero che inghiotte e inghiotte materia, insaziabile, azzerando ogni memoria di ciò che era prima; che ciò che vediamo e sentiamo e tocchiamo non è che il quattro per cento di quello che realmente esiste là fuori, perciò il resto lo chiamiamo Materia oscura o Energia oscura e non abbiamo idea di che accidenti sia.

Proprio in ragione della loro drammaticità, Einstein fu il primo a opporre resistenza a certe conseguenze della sua teoria. Che l’universo avesse avuto un inizio gli sembrava un’assurdità e per tutta la vita trattò i buchi neri come dei meri intoppi matematici di cui sbarazzarsi. Nessuna mente, per quanto geniale, sarebbe disposta ad accettare una tale mole di cambiamenti tutta insieme. Al contrario, per noi è quasi impossibile pensare all’universo senza contemplarne l’inizio esplosivo, guardare il cielo notturno senza essere da qualche parte consapevoli dei buchi neri incastonati nelle sue profondità. Se anche non abbiamo studiato quelle cose, esse si sono imposte in qualche strato della nostra coscienza. La relatività generale, come ogni grande rivoluzione della scienza, è stata anche un gigantesco trauma collettivo e varrebbe forse la pena, oggi, di indagare come abbia influenzato il nostro modo di essere, la fiducia che riponiamo in noi stessi.

Si tratta, con ogni probabilità, anche della teoria che ha generato più equivoci di sempre. Il suo nome, «relatività generale», ha portato molti alla conclusione sbrigativa e superficiale che, secondo Einstein, tutto quanto fosse «relativo». Hans Reichenbach diede al fisico parte della responsabilità di ciò, sottolineando come in ragione della sua scoperta egli fosse diventato «un filosofo implicito», pur rifiutando per tutta la vita un simile ruolo. «Questa è la sua forza e la sua debolezza a un tempo: la sua forza, perché ha reso tanto più concreta la sua fisica; la sua debolezza, perché ha lasciato la sua teoria esposta ai travisamenti e alle interpretazioni sbagliate».

In realtà, se si riflette sul presupposto di Einstein, ovvero che le leggi della natura debbano essere equivalenti da qualunque parte le si osservi, si capisce facilmente come la relatività generale affermi semmai il contrario della sua vulgata più deteriore.

Allo stesso modo, è sbagliato considerare l’impresa di Einstein come la supremazia del pensiero puro, teorico, sulla scienza sperimentale. Lo conferma il fatto stesso che tutte le sue intuizioni muovessero da veri e propri esperimenti, seppure immaginati. Paradossalmente Einstein, l’emblema della ragione che domina la concretezza, era un fisico legato in tutto e per tutto all’empirismo. Si premurò, fin da subito, di trovare delle prove che convalidassero la sua teoria. La prima era già disponibile: si sapeva da tempo che l’orbita di Mercurio intorno al Sole si comportava in maniera anomala, almeno stando alla legge di gravitazione di Newton. Per giustificare le irregolarità nella sua rivoluzione si era perfino ipotizzata l’esistenza di un pianeta aggiuntivo nel nostro sistema solare, Vulcano, peccato che nessuno riuscisse a vederlo. L’anomalia, si scoprì, era un effetto puro della relatività.

L’evidenza schiacciante arrivò nel 1919, quando Arthur Eddington organizzò una spedizione all’Isola di Principe, nel Golfo di Guinea, e lì, durante un’eclissi totale di Sole, fu in grado di fotografare la deflessione dei raggi luminosi, il modo in cui il segnale proveniente dalle stelle giungeva a noi curvato dal campo gravitazionale intorno al Sole.

Ma ci sono aspetti della teoria che attendono ancora un verdetto a cento anni dalla scoperta. Se la relatività generale è vera così come Einstein l’ha formulata, allora devono esistere nel cosmo delle «onde gravitazionali». Di nuovo il cervello s’imbatte in un limite intrinseco nel tentativo di visualizzare queste onde che si muovono nello spaziotempo a quattro dimensioni mettendolo in agitazione, e di nuovo si rifugia nella sfera poggiata sul lenzuolo: lasciate cadere la sfera da una leggera altezza ed essa provocherà delle increspature nel tessuto. Si suppone che onde gravitazionali generate da eventi catastrofici, come la fusione di due buchi neri, ci attraversino in continuazione, deformandoci, ma i loro effetti sono così leggeri da esserci sempre sfuggiti. «Più che a uno specchio d’acqua, lo spaziotempo somiglia a una lastra d’acciaio straordinariamente compatta, che vibra a malapena anche se percossa nel modo più violento possibile» (Pedro G. Ferreira).

Alcune generazioni di fisici sperimentali hanno ormai sacrificato la propria vita alla frustrazione di non riuscire a rilevare le onde gravitazionali. Dai grossi cilindri di metallo sospesi in aria da Joseph Weber si è passati a misurazioni sempre più sofisticate, a scrutare i sistemi binari di stelle relegati ai margini remoti dell’universo, fino a concepire l’esperimento più ardito che l’umanità abbia mai sognato, per certi versi più ardito dell’attuale collisore del Cern. Gli ideatori del Laser Interferometer Space Antenna Project, Lisa in breve, proposero di mandare in orbita intorno al Sole tre satelliti, che avrebbero disegnato un triangolo virtuale con un lato di cinque milioni di chilometri e comunicato fra loro attraverso fasci laser e specchi. Le onde gravitazionali, con il loro passaggio, avrebbero incurvato le traiettorie dei laser, modificandone in maniera lieve gli spettri di interferenza. Gli Stati Uniti si sono però tirati indietro spaventati dal costo dell’impresa, stellare anche quello, e Lisa è stato ridotto alla sua versione europea, eLisa, con bracci di «solo» un milione di chilometri, e il cui lancio è previsto per il 2034.

Pedro G. Ferreira, nel suo libro La teoria perfetta, giura che il nostro sarà il secolo della relatività generale, dopo che il Novecento ha celebrato tutto lo splendore e l’orrore della fisica atomica. Se è vero, ci siamo entrati pieni di domande, la principale delle quali è come sia possibile unificare la gravità con le altre interazioni fondamentali della natura in un’unica visione sintetica, una questione alla quale già Einstein dedicò decenni infruttuosi della sua vita e che tiene la fisica teorica in una delle più lunghe impasse di sempre, una impasse che tuttavia, come accade tanto nella scienza quanto nell’arte, ha prodotto nel frattempo teorie collaterali intrepide e inattese: la teoria delle stringhe, la gravità quantistica e le ipotesi secondo le quali il nostro universo non sarebbe che un piccolo rigonfiamento di un cosmo immensamente più esteso e composito.

È probabile che Einstein, da innovatore profondamente reazionario che era, avrebbe scartato con sprezzo la gran parte di queste congetture. La storia insegna che spesso sbagliò nel farlo. Per noi, che non dobbiamo preoccuparci del rigore delle equazioni, non ha troppa importanza. Possiamo goderci la relatività generale e i suoi costrutti più estremi come un immaginario estatico e potente, bearci di come la ragione umana, attraverso lo sforzo di un uomo e di tutti coloro che lo hanno seguito, abbia saputo cogliere un mistero tanto intrinseco della natura. E forse, per una volta, rallegrarci di vivere in un’epoca che ha almeno questo di speciale: il cosmo che ci circonda non è mai stato così tumultuoso e così grande.

Il tempo ha ripreso a scorrere

Un fisico sovverte le teorie di Einstein, una psicologa e un neurobiologo

 sembrano descrivere il fluire delle ore come un’illusione del cervello. 

Ma una convergenza è possibile

Sandro Modeo

"Corriere della Sera - La Lettura",  25 gennaio 2015

Fino a poco tempo fa, le prospettive della scienza sul «mistero del tempo» si diramavano in due direzioni alternative. Da una parte avevamo la fisica, tendente a presentarlo come un’illusione dei sensi e quindi a negarlo: se per Einstein e Minkowski il tempo non è altro che una dimensione del palcoscenico cosmico (la quarta, inseparabile dalle tre dello spazio), alle invisibili scale quantistiche — a maggior ragione — non esistono direzioni spaziotemporali: l’euritmica «danza delle Ore» del mito greco si frange qui nel brulichio casuale degli atomi. Dall’altra parte, avevamo la biologia, surrogata dall’esperienza, in cui il tempo scandisce le sequenze degli organismi (nascita-sviluppo-riproduzione-morte) in un senso irreversibile: la sequenza retrograda è possibile solo in certe fiction, come nel Philip K. Dick di In senso inverso, dove i morti («bussando» dall’interno delle bare) regrediscono in adulti, bambini e poi feti accolti da ventri materni a loro volta in regressione temporale, fino all’implosione completa.

Ma adesso il quadro sembra complicarsi e — in apparenza — capovolgersi. Un fisico teorico autorevole e originale come Lee Smolin propone un libro «militante»  La rinascita del tempo) in cui sovverte il paesaggio della fisica, reimmettendovi il fluire del tempo come svolta metodologico-filosofica; mentre le scienze cognitive e le neuroscienze (pensiamo a un libro recente della scrittrice-psicologa Claudia Hammond, Time Warped, tempo «piegato» o «distorto» e a uno prossimo del giovane neurobiologo Dean Buonomano, The Brain Is a Time Machine) sembrano descrivere il «senso del tempo» nel cervello come uno spettro di variazioni illusorie nella nostra rappresentazione del mondo esterno.

Per argomentare la sua ambiziosa proposta-break, Smolin costruisce il libro in due «movimenti». Nel primo (più breve) riassume forza e suggestione della visione dominante: quell’«universo-blocco» in cui le leggi fondamentali — dal moto alla gravitazione — preesistono alla materia istruendone le dinamiche. È un universo simile a una rete astratta e immutabile, dove il tempo è traducibile in geometria atemporale e dove (seguendo la cosmologia quantistica di Julian Barbour, l’autore della Fine del tempo ) ogni oggetto o evento è simile a un’istantanea in una «vasta collezione di momenti congelati», dissolvendo — col prima e il dopo — anche i nessi causali tra i fenomeni. Nel secondo movimento (risalendo a intuizioni di Dirac, Wheeler e Feynman), Smolin mostra invece le leggi fisiche soggette allo stesso processo evolutivo («temporale») degli organismi viventi, e in quanto tali inseparabili dalla materia e dalle sue proprietà fisico-chimiche.

In questo modo, le leggi si mutano da fondamentali in «approssimate» ed «emergenti», sempre penultime rispetto ad altre «più» fondamentali: al punto che la loro efficacia, paradossalmente, consiste nell’applicarsi a dinamiche locali (Smolin parla di «troncamenti di natura»), a porzioni perimetrate di universo piuttosto che all’universo intero.

Non tutto, in questo re-ingresso del tempo in fisica, è convincente. Per esempio, l’analogia tra evoluzionismo biologico e cosmologico appare, al momento, sfocata e spericolata: vedi il paragone tra la selezione naturale nelle specie (per mutazioni-variazioni genetiche) e quella tra universi in competizione attraverso i buchi neri e le loro «discendenze» (ce ne sono, nell’universo conosciuto, un miliardo di miliardi), anche se proprio quest’ipotesi è stata di recente vagliata dallo zoologo di Oxford Andy Gardner. Si tratta però di sfocature, sia chiaro, in un libro che ha il merito non trascurabile di riportare nella disciplina una ventata di realismo adulto, dopo lunghe infatuazioni metafisiche, dalle «teorie del Tutto» al multiverso.

Come si diceva, i libri della Hammond e di Buonomano sembrano invece inquadrare il «senso del tempo» nel cervello come configurazione illusoria, fitta di distorsioni e autoinganni. «Sembrano», perché in realtà il loro obiettivo è mostrare come quel «senso» — innegabile — sia tutt’altro che oggettivo; se lo fosse, non avremmo bisogno di orologi e cronometri.

Tutto parte dal fatto che il «tempo interno» è un’applicazione particolare di schemi mentali adattativi (consci e inconsci) più generali e flessibili, selezionati dall’evoluzione per l’orientamento, la fuga/predazione e la riproduzione. A rigore, in effetti, l’unico vero «orologio biologico» di cui disponiamo è la regolazione del rapporto sonno/veglia rispetto alla luce e alla temperatura, la cui base neurale è nell’ipotalamo: orologio peraltro non esclusivo dei mammiferi, dato che lo posseggono anche piante, fiori e persino batteri (certe proteine-orologio che si autoregolano su cicli di 24 ore). Per sotto-orologi più specifici, ricorriamo a un patchwork funzionale prelevato da un ventaglio di aree e circuiti neurali adibiti ad altre funzioni, spesso linkati tra loro: il cervelletto (che presiede al movimento) per valutare i millisecondi; il lobo frontale (memoria di lavoro) per i secondi; i gangli basali (funzioni motorie ed emotività) per discriminare ritmi e affetti della musica; e soprattutto, di nuovo, l’ipotalamo (coinvolto nella memoria a lungo termine) per visualizzare il futuro e predisporre strategie predittive; anche qui, senza particolari privilegi di specie, come mostra il minuscolo colibrì rosso, capace di valutare i 20 minuti necessari a un fiore per caricarsi di nettare prima di affondarvi il becco.

Decisive, nella modulazione di questo patchwork (che intreccia senso dello spazio e del numero, memoria ed emozione) sono le variabili ambientali-culturali: a popolazioni come gli amazzonici Amondawa (che non hanno parole per le unità di tempo, né calendari) si oppongono le nostre società iper-cronometrate, dove tutti siamo come il Bianconiglio di Alice; mentre la rappresentazione mentale di passato e futuro segue le direzionalità del metodo di scrittura: gli occidentali da sinistra a destra, gli arabi e gli ebrei al contrario, i sinofoni in senso verticale, col passato in alto e il futuro in basso.

E altrettanto contano le variabili soggettive oscillanti tra fisiologia e patologia, che si traducono in una vera fantasmagoria di fattori distorsivi del tempo. Alcuni sono immediati: la paura e la malattia lo rallentano, l’euforia o l’attenzione lo accelerano. Altri sono più sorprendenti, come le visioni sinestetiche, in cui i giorni si associano ai colori, i mesi a cerchi anti-orari o a spirali, gli anni a ellissi imperfette. Altri ancora, sono perturbanti: è il caso delle crono-alterazioni nell’isolamento o in certe lesioni cerebrali, dell’«eterno presente» nei bambini iperattivi, del non-tempo negli psicotici.

Del resto, che il tempo abbia una «forma» lo ricorda anche il codice Morse, dove l’alternanza di punti e linee con i relativi intervalli fa emergere le frasi un po’ come i puntini fanno emergere volti o alberi nei quadri di Seurat.

Alla fine di questo percorso incrociato — tra soluzioni aperte e domande inevase — è possibile almeno reimpostare la rotta concettuale. Condividendo la cerniera evoluzionistica, la prospettiva di Smolin e quella di Hammond-Buonomano convergono anche nel descrivere quella dialettica fluida tra cervello e ambiente (esteso dalla stanza in cui siamo alle vastità dell’universo) di cui l’ordine temporale è solo un aspetto, anche se tutt’altro che secondario. Se, come scrive Putnam, «la mente e la realtà costruiscono insieme la mente e la realtà», anche il tempo deve rientrare in questa costruzione. Separati solo per convenzione — in quanto unica e contigua è la materia che li veicola — il tempo «esterno» della fisica e quello «interno» del cervello cercano una difficile sincronia: ma pensare che il primo possa scorrere senza passare per il filtro del secondo, questa sì è un’illusione, se non un’allucinazione.

Fisica teorica. Sembra folle? Ma è la realtà

La teoria dell'inflazione eterna dell'universo dice che lo spazio è infinito, 

popolato da una infinità di galassie e che il Big Bang non è stato l'inizio di tutto

Umberto Bottazzini

"Il Sole 24 Ore", 7 dicembre 2014

Che cosa è la realtà? si chiede Max Tegmark in apertura di questo libro. È uno dei grandi interrogativi che si sono posti pensatori di ogni epoca, e lo spettro delle risposte è quanto mai ampio e affascinante. Tegmark non sta a discuterle, si limita ad una sommaria lista. È un fisico teorico che, dopo un periodo trascorso al Max-Planck-Institut di Monaco e all'Institute for Advanced Study di Princeton, dal 2004 insegna al Mit, e la sua è la risposta di un fisico: «la fisica moderna ha chiarito fin troppo bene che la natura fondamentale della realtà non è quella che sembra». Da qui discende un grappolo di domande sempre più impegnative: se la realtà non è quella che credevamo, cos'è allora? Quali i costituenti ultimi di ogni cosa? Come funziona il tutto e perché? Quale ne è il senso, ammesso che ve ne sia uno? Prima di rispondere, Tegmark ci anticipa la sua convinzione, che non esita a definire «a prima vista folle» e cioè che «il mondo fisico non sia solamente descritto dalla matematica, ma che sia matematica». Insomma, «un gigantesco oggetto matematico di cui noi siamo elementi consapevoli». E per motivare questa convinzione, che porta ad ipotizzare una nuova famiglia di universi paralleli al nostro, ci invita a seguirlo in un lungo percorso intellettuale che coniuga i tratti dell'autobiografia con la storia delle recenti conquiste della cosmologia e l'astrofisica in pagine di agevole lettura e grande fascino. «Mi ritengo molto fortunato a poter passare gran parte del mio tempo a riflettere su domande interessanti», dice Tegmark del suo lavoro. 

Domande come quella che gli ha posto un compagno di asilo di suo figlio: Lo spazio non finisce mai? «Questo ragazzino di cinque anni – confessa Tegmark – mi ha chiesto qualcosa cui non so rispondere!». E in verità, egli continua, nessuno conosce la risposta. È una domanda che a sua volta ne genera numerose altre, attorno alle quali gravita tutta la prima parte del libro. Per cominciare: quanto è grande lo spazio? Nel corso del tempo l'espansione del nostro orizzonte conoscitivo è cresciuta in maniera spettacolare: oggi sappiamo che lo spazio è almeno un miliardo di trilioni (ossia 1021) volte più grande di quello che immaginavano i cacciatori-raccoglitori della preistoria. Nel 1925 l'astronomo americano Edwin Hubble in una conferenza lasciò il pubblico a bocca aperta con l'affermazione che la galassia di Andromeda distava circa un milione di anni luce: ma come nel passato Aristarco e Copernico anch'egli si sbagliava per difetto, e in seguito altri astronomi hanno espanso i nostri orizzonti fino a miliardi di anni luce e oltre. Dal punto di vista matematico, la geometria di Euclide consente di descrivere rigorosamente uno spazio infinito. Ma, dopo la scoperta di geometrie non euclidee, per sapere in quale spazio viviamo la pura logica non basta. «Una delle idee più belle della teoria einsteiniana della gravitazione – sostiene Tegmark – è che la geometria non è solo matematica: è anche fisica». Infatti, le equazioni di Einstein spiegano la gravità come "una manifestazione della geometria". Nella teoria di Einstein lo spazio può essere finito in quanto curvo: in uno spazio del genere, dice Tegmark, «procedendo con una certa velocità e per un tempo sufficiente, finireste per tornare a casa dalla direzione opposta a quella di partenza». Lo stesso Einstein si rese conto che un universo infinito, statico e con una distribuzione uniforme di massa non obbediva alle sue equazioni della gravità e, con quello che definì il suo più grande errore, vi aggiunse un termine supplementare per fare in modo che l'universo fosse statico ed eterno (e invece oggi invece sembra necessario per descrivere l'energia oscura.

Fu il fisico russo Alexander Friedman nel 1922 a rendersi conto che la gran parte delle soluzioni delle equazioni di Einstein non erano statiche, e che la situazione più naturale era quella di un universo in espansione o in contrazione: Friedmann mostrò che per un universo in espansione c'era un istante in cui tutto era concentrato in un punto di densità infinita: «era nato il Big Bang» dice Tegmark ma, per ironia, la risposta della comunità dei cosmologi fu «un silenzio assordante». Lo stesso che accolse cinque anni dopo il lavoro di Georges Lemaître che riottenne i risultati di Friedmann. Dalla teoria del Big Bang di Gamow del 1946, alla scoperta della radiazione cosmica di fondo da parte di Arno Penzias e Robert Wilson, ai più recenti risultati sperimentali collegati ad essa, Tegmark ripercorre le tappe che hanno portato la frontiera delle nostre conoscenze all'indietro nel tempo da 13,8 miliardi (l'età dell'Universo) fino a circa 400.000 anni dopo il Big Bang. Restano numerosi misteri, dei quali forse il più clamoroso da spiegare è che la materia conosciuta dell'Universo occupa solo il 4% e la restante si divide tra energia oscura (il 70%) e materia oscura. "Oscura" nel senso che non si sa cosa sia. Un altro mistero è legato alla teoria del Big Bang: misure estremamente precise dicono che lo spazio è piatto, ma nel modello di Friedmann si tratta di una situazione estremamente instabile e appare misterioso come abbia potuto l'Universo durare così a lungo senza incurvarsi verso un Big Crunch (un Big Bang al contrario) o espandersi verso un Grande Freddo. Una risposta è venuta dalla teoria dell'inflazione eterna, secondo cui il Big Bang non è stato l'inizio di tutto, ma solo «la fine dell'inflazione nella nostra parte di spazio». La teoria dell'inflazione eterna risponde anche alla domanda del bambino: lo spazio è infinito, popolato da un'infinità di galassie e «si è sviluppato a partire da condizioni iniziali generate a caso dalle fluttuazioni quantistiche». Da questo punto si entra nel «regno del controverso», ammette Tegmark, quello dei multiversi paralleli, frutto della previsione di una teoria come quella dell'inflazione. Avventurarsi in quegli universi significa esplorare multiversi in una gerarchia di livelli di crescente diversità: il livello I (le regioni di spazio distanti e non osservabili), il livello II (le regioni post-inflazionarie), il livello III («altrove nello spazio di Hilbert quantistico») e infine il livello IV, un multiverso in cui «tutte le strutture che esistono in senso matematico esistono anche in senso fisico». E quest'ultima è la convinzione profonda di Tegmark, e in 300 pagine prova a convincerci che non è "folle" come sembra a prima vista.

Max Tegmark, L'universo matematico. La ricerca della natura ultima della realtà, Bollati Boringhieri, Torino

“Il bosone non basta: c’è ancora da scoprire il 95% dell’Universo”

La conferenza alla Normale di Pisa per la serie “Virtual immersions in science” 

Dall’elettrone alla super-simmetria: perché la storia delle particelle è aperta

Gabriele Beccaria

"La Stampa -TuttoScienze",  26 novembre 2014

A metà della conferenza Riccardo Barbieri, fisico della Scuola Normale Superiore di Pisa, mostra quanto di più vicino ci sia alla rappresentazione del Tutto. Non è un disegno e non è un grafico. È la «slide» di una lunga equazione.

È l’equazione che racchiude tutte le altre, in grado di spiegare il comportamento delle particelle, i «mattoni» di cui l’Universo è fatto e con cui si crea la realtà. «E’ un quadrante della Natura, le cui leggi si possono scrivere in poche righe con precisione assoluta»: la descrive così Barbieri, ricordando che al Cern di Ginevra c’è chi l’ha fatta orgogliosamente stampare sulla t-shirt. Come un manifesto della potenza della ricerca nel XXI secolo.

E allora si arriva al titolo della sua conferenza, organizzata a Pisa il 12 novembre scorso nell’ambito del programma «Virtual Immersions in Science»: «Dall’elettrone al bosone di Higgs: una storia incompiuta?». Risposta. Sì. La storia è ancora aperta. Moltissimo lavoro aspetta i fisici, mentre si aspetta la riaccensione dell’acceleratore «Lhc». Da una parte c’è il Modello Standard - la teoria che racchiude le particelle e le loro interazioni - e dall’altra c’è la cascata delle scoperte delle particelle stesse: dall’elettrone, individuato nel 1897, fino al bosone di Higgs, rilevato nel 2012 proprio al Cern. Ma nel mezzo galleggiano molti interrogativi senza risposta.

«Ci sono delle ragioni fattuali per cui la storia non è affatto conclusa», ha spiegato Barbieri. E queste hanno a che fare con la «torta cosmica»: oggi gli studiosi che indagano l’Universo ne vedono e capiscono all’incirca il 5%. Appena. Il resto è materia oscura ed energia oscura. Un 95% di realtà alternativa che - almeno al momento - non rientra nelle armonie del Modello Standard. Ed è in questo oceano misterioso che il bosone di Higgs si prende il suo ruolo di protagonista, quello che l’ha reso una star sui media del mondo da quando fu annunciata la prova della sua esistenza, due anni fa.

Lo si capisce quando si comincia a descriverlo, seguendo la logica controintuitiva della fisica dell’infinitamente piccolo. Ricordando come nel mondo sub-atomico particelle e onde non siano distinguibili, Barbieri ha spiegato che il bosone di Higgs rappresenta «un campo», vale a dire «una zuppa, estesa in ogni punto dello spazio e in ogni istante del tempo». E il suo «condensato» - così lo si definisce in gergo - dà origine alla massa delle particelle. Il bosone, quindi, è piccolo, piccolissimo, tanto da manifestarsi con una certa riluttanza perfino nelle collisioni all’interno di «Lhc», ma allo stesso tempo è decisivo per tenere insieme il cosmo nella sua vastità, stelle e galassie comprese.

Il bosone di Higgs appare quindi come la colla perfetta per mettere in comunicazione scale di grandezza opposte. Peccato che «il rompicapo» - come lo chiama Barbieri - resti, eccome. «Il valore di questo campo è stato definito nell’esperimento di “Lhc” . Ma, se vogliamo capirlo, spingendoci oltre il Modello Standard, dai calcoli si ottiene un altro valore, decisamente più grande». Il rompicapo va sotto il nome di «Problema della naturalezza» o «della gerarchia» e cerca di spiegare - senza riuscirci - perché la forza gravitazionale sia tanto insignificante nel mondo microscopico rispetto alle forze elettriche. Insomma: «C’è un evidente conflitto tra valori misurati e valori calcolati». Altissimi nel primo caso, piccolissimi nel secondo caso. «Due facce - osserva Barbieri - di una stessa realtà».

A questo punto qual è la strada da imboccare? «Lhc» sta scaldando i suoi iper-tecnologici motori: 27 km di magneti ad anello, che dal 2015 ospiteranno nuove collisioni di protoni. «Vedremo se scoprirà altre particelle. Ogni volta che si aumenta il regime di energia c’è la possibilità di vedere cose nuove. In produzione diretta». Barbieri è uno dei fisici che lavora alla teoria della super-simmetria ed è questa una possibile risposta al rompicapo dei valori troppo grandi e troppo piccoli: se si trovassero altre particelle, «speculari» a quelle già note, ma decisamente più pesanti, si potrebbe dire di aver messo fine al mistero.

«Il meccanismo che ha nascosto fino a oggi le particelle “super-simmetriche” potrebbe essere analogo a quello che spiega un apparente paradosso: mentre nello spazio vuoto le leggi fisiche prevedono che non ci sia distinzione tra elettroni e neutrini, in presenza del campo di Higgs la “simmetria” tra elettroni e neutrini svanisce e di conseguenza i primi e i secondi riprendono una spiccata identità». Ridiventano particelle decisamente diverse. I primi molto comuni e i secondi molto elusivi.

Mezzo secolo dopo, nella stessa sala della Normale dove entrò per la prima volta, Barbieri ha tenuto la sua lezione, spiegando che quando uno scienziato si trova davanti a un pubblico di non specialisti riemerge sempre una domanda, quella finale: «A cosa serve tutto questo?». E le risposte - ha concluso - «sono due. La prima è classica: a molti follow-up, da Internet alla medicina. Ma io preferisco la seconda: Non lo so!». Poi dopo una pausa termina così: «E’ la curiosità per ciò che è superfluo a renderci pienamente umani».

“Anno 2015, viaggio nella materia all’alba del cosmo”

Antonio Lo Campo

E’ un grande momento per la fisica italiana: mentre si festeggia la nomina di Fabiola Gianotti a direttore del Cern, torna a far parlare di sé «Alice», uno degli esperimenti dell’acceleratore «Lhc». I leader storici del test - tra cui l’attuale coordinatore Paolo Giubellino - sono stati insigniti del premio «Lize Meitner» per la Fisica nucleare, assegnato dalla «Nuclear Physics Division» dell’European Physics Society.

Professor Giubellino, perché «Alice» è considerato così importante?

«Ha realizzato un salto di qualità straordinario nella comprensione del comportamento della materia nucleare a densità e temperature estreme».

Che cosa significa in pratica?

«Le ricerche ci portano informazioni essenziali sulle interazioni forti che governano l’Universo, aprendoci la porta su due aspetti-chiave: come si genera dalla massa dei quark quella delle particelle ordinarie, vale a dire di ciò che ci sta intorno? E, quindi, com’era l’Universo nei primi istanti dopo il Big Bang?».

Che cosa avete scoperto?

«Studiando collisioni tra nuclei di piombo a velocità prossima a quella della luce e raggiungendo temperature di 3 mila miliardi di gradi, siamo entrati nel vivo di un programma che ha impiegato mille ricercatori e ora iniziano ad arrivare i risultati. In queste condizioni è possibile osservare la materia primitiva, com’era prima che assumesse le caratteristiche che presenta adesso, in particolare prima che i quark si riunissero a formare i protoni e i neutroni e, da qui, i nuclei degli atomi».

Com’è questa materia?

«I quark e i gluoni, che in condizioni normali sono intrappolati nel nucleo, si “sciolgono” e si liberano in una “zuppa”. Uno dei modelli teorici che descrive il comportamento in questo stato, chiamato “plasma di quark e gluoni”, era stato descritto per la prima volta proprio da due italiani, Giorgio Parisi e Nicola Cabibbo».

E il futuro? Che cosa promette «Alice» per i prossimi anni?

«Nuovi e più importanti risultati. Da febbraio 2015 inizierà la fase “Alice 2.0” che si prolungherà per il prossimo decennio. L’obiettivo è utilizzare come strumento per l’analisi del plasma una sonda d’eccezione: i quark pesanti, noti come “charm” e “beauty”. Hanno una massa così grande che possono essere prodotti solo nei primissimi momenti delle collisioni, quando sono più violente. Si può così disporre di un “tracciante”, che si muove nel plasma e si combina con altri quark per formare le particelle finali. Potremo quindi studiare direttamente la struttura dell’intero sistema. “Alice”, ma anche “Atlas” e “Cms” si preparano attraverso una serie di migliorie agli apparati sperimentali».

Il vostro obiettivo finale?

«Conoscere in modo dettagliato com’era davvero la struttura dell’Universo nella fase iniziale del Big Bang».

«Trovati sulla cometa i primi mattoni della vita»

Luigi Grassia

Il modulo Philae in questo momento è congelato in un crepaccio buio, su una remota cometa dal nome poco poetico (67P/Churyumov-Gerasimenko), in attesa che il corpo celeste, nella sua orbita, si avvicini alla luce e al calore del Sole e che questo risvegli anche Philae. Nel frattempo gli scienziati a Terra valutano la messe di dati scientifici che il modulo e la sonda Rosetta sono riusciti trasmettere. La novità più intrigante è la probabile scoperta di molecole organiche. I ricercatori vanno cauti, ma uno degli enti spaziali coinvolti nel progetto, cioè l’Agenzia spaziale tedesca, riferendosi ai dati preliminari di uno degli strumenti a bordo di Philae, ha fatto sapere che i primi mattoni della vita sarebbero stati rintracciati sulla cometa, anche se «l’identificazione e l’analisi delle molecole è ancora in corso».

L’identificazione di molecole organiche è una delle maggiori aspettative dalla missione Rosetta, perché si ritiene che le comete abbiano avuto un ruolo importante nella comparsa della vita sulla Terra : i componenti chimici delle future cellule si sarebbero formati nello spazio e sarebbero precipitati negli oceani primordiali usando le comete (nei passaggi periodici) come mezzi di trasporto. Le indiscrezioni dell’Agenzia spaziale tedesca sono autorevoli perché proprio alla Germania è stato affidato l’esperimento «Cosac», che consiste nell’«annusare» e analizzare i gas emessi dalla cometa.

Ma Philae regala anche altri risultati. Il suo braccio meccanico vibrante ha verificato che la cometa ha una superficie di 10-12 centimetri di polveri che ricoprono il ghiaccio. La temperatura del suolo è di 170° sotto zero. I sensori sismici, elettrici e acustici confermano che la cometa al momento non è attiva, ma, quando si avvicinerà al calore del Sole, ci si aspetta che si avviino movimenti delle rocce e del ghiaccio: la speranza è che gli strumenti del modulo si risveglino e possano documentare quel che succede

Ma Philae regala anche altri risultati. Il suo braccio meccanico vibrante ha verificato che la cometa ha una superficie di 10-12 centimetri di polveri che ricoprono il ghiaccio. La temperatura del suolo è di 170° sotto zero. I sensori sismici, elettrici e acustici confermano che la cometa al momento non è attiva, ma, quando si avvicinerà al calore del Sole, ci si aspetta che si avviino movimenti delle rocce e del ghiaccio: la speranza è che gli strumenti del modulo si risveglino e possano documentare quel che succede.

Dare tempo alla scienza

Non possiamo vivere senza ore e minuti, ma al microscopio è tutta una illusione

Il Festival di Genova ruota quest’anno 

attorno a una delle categorie più affascinanti e sfuggenti

Ecco perché dalla teoria di Einstein alla fisica quantica 

abbiamo messo in crisi Newton. E dato ragione a Poirot

Giulio Giorello

"Corriere della Sera", 22 ottobre 2014

C’era una questione che veniva a intralciare le mie ipotesi: i tempi non si accordavano». Questa constatazione di Poirot, l’investigatore creato da Agatha Christie, potrebbe farla sua, sconsolatamente, un Newton condannato a rivivere oggi. Aveva dichiarato che «il tempo assoluto fluisce in modo uniforme senza relazione ad alcunché di esterno»; ma nel 1905 un ventiseienne impiegato dell’Ufficio Brevetti di Berna mostrò che tale «assoluto» svaniva come un fantasma. 

Due osservatori in movimento l’uno rispetto all’altro, Alberto che sfreccia su un treno e Isacco che resta fermo sulla banchina, non riescono ad «accordarsi» nel giudicare contemporanei due eventi, per esempio l’accendersi di un semaforo presso i binari e il passaggio del vagone in cui Alberto è seduto. Qualsiasi segnale i due si possano scambiare, per esempio mediante una pila come nei polizieschi, richiederà sempre un certo tempo per viaggiare dall’uno all’altro. 

Einstein (era lui il bizzarro impiegato) aveva fatto propria l’idea di Galileo che nessun esperimento possa rivelare a un osservatore se l’ambiente in cui si trova sia davvero in quiete o si muova di moto rettilineo uniforme; e vi aveva aggiunto il principio «che la luce si propaghi sempre con una determinata velocità che non dipende dallo stato di moto del corpo che la emette». Il tutto aveva conseguenze che sfidavano il senso comune: le lunghezze «si contraggono», i tempi «si dilatano» per il velocissimo Alberto. Come scrive il fisico e biologo Edoardo Boncinelli: «Perché la formulazione delle leggi della natura risulti la stessa, i diversi osservatori dovranno considerare e misurare valori differenti delle varie grandezze. Si ha una validità assoluta delle leggi e una misura relativa di molte grandezza fisiche, come gli intervalli di tempo e le dimensioni dei corpi». 

Per quanto corra veloce il treno di Alberto, i nostri sensi non percepiscono tale sottile discrepanza: veniamo da una storia evolutiva in cui essi si sono rivelati utili per sopravvivere nelle foreste e asservire ai nostri bisogni l’ambiente circostante, senza preoccuparsi troppo di altissime velocità, come quella della luce (circa 300 mila chilometri al secondo). Ma negli anni Settanta del secolo scorso i ricercatori Usa hanno collocato due orologi ad alta precisione e perfettamente sincronizzati su due jet di linea, poi decollati dallo stesso aeroporto per un giro intorno alla Terra in direzioni opposte. All’atterraggio i tempi segnati dai due orologi non si accordavano più: per uno occorreva sommare alla sua velocità quella di rotazione della Terra, per l’altro occorreva sottrarla. 

A ciascuno, dunque, il suo tempo. Ma l’articolo di Einstein in cui gettava le basi della relatività speciale era solo l’inizio delle peripezie del concetto di tempo. La relatività generale ha reso ancora più complessa la questione, prospettandoci uno spaziotempo che «come un mollusco» viene deformato dalla materia. Inoltre nel dominio del molto piccolo la fisica quantistica ha rivelato il carattere «granulare» delle grandezze pertinenti, a cominciare dall’energia. Non potremmo pensare che a un livello di piccolezza che sfida la nostra immaginazione anche lo spazio sia costituito di grani, o quanti, e che il tempo emerga solo quando si considera un enorme numero di variabili e i loro valori medi? Un po’ come la temperatura di un gas, effetto di superficie del moto disordinato delle molecole che lo compongono? Il tempo non sarebbe altro, dunque, che «conseguenza della nostra ignoranza dei dettagli microfisici del mondo», conclude Carlo Rovelli, tra i maggiori sostenitori della pionieristica concezione della gravità quantistica. 

Eppure, per noi piccoli osservatori in un universo immenso il tempo resta quello che «tutto dà e tutto toglie», come diceva Giordano Bruno nel dedicare il suo Candelaio a un’elusiva signora di nome Morgana. Un grande fisico come John Wheeler ha definito il tempo come «il migliore espediente che la natura ha escogitato per impedire che le cose avvengano tutte in una volta». Ed è per questo che abbiamo la forza della passione, la consapevolezza dell’io.

Einstein nemico della guerra. La sua speranza era Gandhi

Sin dal 1914 il grande fisico si oppose al nazionalismo

Paolo Mieli

"Corriere della Sera", 2 settembre 2014

La più grande idea del Novecento deve tutto alla coerenza e all’ostinazione di intellettuali che seppero sottrarsi ai forti condizionamenti dei tempi in cui vissero. Proprio nel 1914, anno d’inizio del primo conflitto mondiale, l’ebreo svizzero Albert Einstein, dopo una vita tutt’altro che coronata da successi, ebbe qualche primo importante riconoscimento: fu chiamato a Berlino a dirigere il neonato Kaiser Wilhelm Institut per la fisica e fu nominato membro della prestigiosa Accademia prussiana delle scienze. Sua moglie Mileva aveva voluto rimanere a Zurigo con i figli: sarebbero rimasti separati per cinque anni, poi nel 1919 avrebbero divorziato e lui si sarebbe risposato con Elsa Loewenthal, sua cugina. Lì a Berlino Einstein avrebbe trovato amici tra alcuni eminenti colleghi come Max Planck e Walther Nernst. Forse ne avrebbe avuti di più, se non si fosse messo di traverso all’onda nazionalista che contraddistinse l’ingresso del Paese nella Prima guerra mondiale. Un clima, quello interventista, che l’inventore della teoria della relatività definì «da manicomio».

Nell’ottobre del 1914 fu dato alle stampe il celebre manifesto nazionalista dal titolo «Un appello al mondo della cultura», sottoscritto da 93 scienziati, scrittori, artisti e intellettuali che si proponevano di difendere il governo tedesco e «controbattere alla disinformazione sulla Germania». Disinformazione che a loro avviso stava dilagando in tutto il mondo e che meritava adeguate messe a punto. Il manifesto sosteneva che i tedeschi non erano responsabili dello scoppio del conflitto, sorvolando del tutto sul fatto che la Germania aveva da poco invaso il Belgio, devastando per di più la città di Lovanio: neghiamo, dicevano — non senza una certa improntitudine — i 93, che «i nostri soldati abbiano attentato alla vita o ai beni di un solo cittadino belga».

Fu questo un frangente di grande rilievo nella vita di Einstein, peraltro dedicata interamente alla scienza. È quel che sostiene Pedro G. Ferreira nel libro La teoria perfetta, che la Rizzoli si accinge a pubblicare nell’impeccabile traduzione di Carlo Capararo e Andrea Zucchetti. Einstein, scrive Ferreira, «era scioccato da quel che avveniva intorno a lui»; da pacifista e internazionalista qual era, scese in campo con un contromanifesto, «Un appello agli europei», nel quale, assieme a un pugno di colleghi, prendeva le distanze dal «Manifesto dei 93», criticandone duramente i firmatari e sollecitando gli «uomini colti di tutti gli Stati» a «lottare contro quella guerra distruttiva». Ma quell’appello fu bellamente ignorato, tant’è che in Inghilterra nessuno ritenne di fare distinzioni tra i firmatari dei due appelli. Nessuno, tranne lo studioso Arthur Eddington, grandissimo astronomo nonché direttore dell’osservatorio di Cambridge. Allo scoppio della Grande guerra, racconta Ferreira, Eddington fu una delle poche voci che si levarono contro l’ondata di acceso nazionalismo che riguardava non soltanto il suo Paese, ma anche moltissimi suoi colleghi. La situazione che si era creata al momento dell’entrata in guerra della Gran Bretagna «lo aveva gettato nello sconforto». Soprattutto per quel che riguardava le future relazioni tra uomini di pensiero e di scienza.

In una serie di furibondi articoli su «The Observatory», l’organo ufficiale degli astronomi britannici, «le argomentazioni contro la collaborazione con gli scienziati tedeschi» furono sostenute con forza da un gran numero di studiosi. Era come se i loro colleghi tedeschi fossero diventati all’improvviso non degni di essere considerati dei veri scienziati. I rapporti tra i loro mondi d’un tratto si fecero gelidi. L’eminente professore di astronomia di Oxford Herbert Turner non ebbe esitazioni a dire cose senza senso: «Possiamo riammettere la Germania nella comunità internazionale e abbassare gli standard della legge internazionale al suo livello, oppure possiamo escluderla e innalzarli; non esiste una terza alternativa». Tale «era l’animosità nei confronti di tutto quanto era tedesco che al presidente della Royal Astronomical Society, il quale aveva trascorsi tedeschi, venne chiesto di rassegnare le dimissioni». Incredibile.

Eddington «la pensava diversamente e si comportava di conseguenza». Come quacchero era profondamente contrario all’uso delle armi (si rifiutò anche di andare a combattere, ma il governo lo avrebbe dispensato, come vedremo, dal compiere i suoi doveri militari in quanto «persona di importanza per la nazione») ed espresse pubblicamente il proprio dissenso nei confronti dell’insofferenza dei suoi connazionali verso l’intellighenzia tedesca: «Non pensate a un tedesco simbolico», disse, «ma a uno specifico vostro ex amico, per esempio. Chiamatelo crucco, pirata, infanticida e provate a infuriarvi; il tentativo fallirà, tanto è ridicolo».

Eddington, a dispetto della guerra e delle esortazioni all’odio da parte dei suoi colleghi, si tenne in costante rapporto con Einstein. Riceveva, sia pure con «esasperante lentezza», i suoi scritti da Praga, Zurigo, Berlino, tramite un amico astronomo, Willem de Sitter, il quale glieli spediva dall’Olanda. Finché nel 1918 l’Inghilterra, sentendosi in grave pericolo, avviò una nuova ondata di coscrizioni e richiamò anche lui alle armi. Ancora una volta Eddington rifiutò di arruolarsi, adducendo il motivo che doveva prepararsi ad assistere a un’eclissi di sole, quella del 1919, proprio per verificare le teorie del «tedesco» Einstein. Ciò che gli provocò antipatie e insinuazioni da parte di molti colleghi. Uno di loro disse: «Abbiamo provato a pensare che le affermazioni false ed esagerate fatte oggi dai tedeschi fossero dovute a qualche malattia passeggera sviluppatasi di recente; ma un esempio del genere induce a chiedersi se la triste verità non vada cercata più a fondo».

Eddington, in altre parole, sarebbe stato infettato dal contagio del «male germanico». Il tribunale di Cambridge aprì contro di lui un processo, accusandolo di essersi sottratto alla leva, e i giudici lo trattarono in modo assai poco cordiale. Finché intervenne nel dibattimento il grande astronomo Frank Dyson (notissimo per aver introdotto il segnale orario di Greenwich) e spiegò alla corte che solo Eddington avrebbe potuto osservare con profitto l’eclissi del 1919, dalla quale si sarebbe saputo se Einstein aveva ragione. Se cioè Einstein aveva colto nel segno prevedendo che «la luce emessa dalle stelle lontane era destinata a incurvarsi passando in prossimità di un corpo imponente come il Sole». La corte di Cambridge fu convinta da Dyson; di conseguenza si mostrò clemente con Eddington, che così poté lavorare alla preparazione del suo esperimento. E l’osservazione dell’eclissi del 1919 diede risultati straordinari. Sarebbe dunque toccato a Eddington il compito di conferire ad Einstein il primo riconoscimento pubblico su scala mondiale. Il 6 novembre 1919 l’astronomo inglese si alzò in piedi durante una riunione della Royal Astronomical Society e, «in tono monocorde e solenne», descrisse il suo recente viaggio nella piccola isola di Principe, al largo delle coste occidentali dell’Africa. Lì con un telescopio aveva fotografato l’eclissi totale di sole. Misurando le posizioni di alcune stelle dietro il disco solare, aveva scoperto che «la teoria della gravità concepita dal santo patrono della scienza britannica, Isaac Newton, ritenuta esatta per oltre due secoli, era invece sbagliata». Al suo posto, affermò, doveva essere presa in considerazione quella nuova e corretta proposta da Einstein, conosciuta come «teoria della relatività generale». Lì per lì gli astanti non parvero rendersi conto dell’importanza dell’annuncio. Quando Eddington finì di parlare, un fisico polacco, Ludwik Silberstein, gli si avvicinò per dirgli: «Professore, lei deve essere una delle tre persone al mondo che capiscono la relatività generale». Poi, notando che il suo interlocutore indugiava, aggiunse: «Non faccia il modesto». Questi lo fissò e gli rispose: «Al contrario, sto cercando di pensare chi sia la terza».

Il presidente della Royal Society, J.J. Thomson, definì le misurazioni di Eddington «il risultato più importante ottenuto, per quanto riguarda la teoria della gravitazione, dai tempi di Newton». E aggiunse: «Se verrà confermato che il ragionamento di Einstein è giusto — ed è già sopravvissuto a due verifiche molto severe relative al perielio di Mercurio e alla presente eclissi —, allora tale risultato è una delle più alte conquiste del pensiero umano». Il giorno seguente, 7 novembre 1919, la valutazione di Thomson rimbalzò sul «Times» di Londra con un articolo intitolato: «Rivoluzione nella scienza. Una nuova teoria dell’universo. Rovesciate le idee di Newton». Trascorsero altri tre giorni e la notizia raggiunse l’America, dove il «New York Times» titolò: «Luci oblique nei cieli. Trionfa la teoria di Einstein».

Per Einstein, come dicevamo all’inizio, gli esordi erano stati tutt’altro che facili. Mise a punto la teoria della relatività tra il 1905 e il 1907, mentre lavorava come umile perito nell’ufficio brevetti di Brema. I suoi studi al Politecnico di Zurigo era stati «senza infamia e senza lode». E al momento della laurea, allorché il relatore gli impedì di lavorare su un argomento a sua scelta, consegnò una tesi «piuttosto scialba», abbassando a tal punto il suo punteggio che non riuscì a procurarsi un posto come assistente in nessuna delle università presso cui aveva fatto domanda. Dal conseguimento della laurea, nel 1900, a quando finalmente ottenne l’impiego all’ufficio brevetti, nel 1902, la sua carriera non fu che «una sequela di fallimenti». La tesi di dottorato che sottopose all’università di Zurigo gli fu addirittura respinta.

Se riuscì a restare in carreggiata, fu per merito dell’amico matematico Marcel Grossmann che, pur essendo dotato di un ingegno infinitamente minore del suo, era diventato, poco dopo la laurea, professore di geometria descrittiva. L’amico Marcel lo aveva aiutato a non perdersi d’animo. Si deve oltretutto a una raccomandazione del padre di Grossmann se Einstein ottenne il posto all’ufficio brevetti. E con esso i soldi che gli consentirono di continuare a studiare. Le previsioni del 1907 derivate dalla sua teoria generale furono fatte su quella che Ferreira definisce «una base matematica piuttosto striminzita». In effetti Einstein non aveva grande trasporto — se così si può dire — per la matematica che definiva «erudizione superflua», giungendo a sostenere che, da quando i matematici si erano «avventati sulla teoria della relatività», lui stesso non ci aveva «capito più niente». Si diceva «restio a ricorrere alla matematica astrusa che avrebbe rischiato di oscurare gli eleganti concetti fisici che stava cercando di mettere insieme». Uno dei suoi professori di Zurigo definì la presentazione di un suo lavoro «goffa sotto il profilo matematico».

Solo nel 1911 Einstein aveva cominciato a cambiare idea. E nel 1912, tornato ad insegnare a Zurigo, si recò da Grossmann, e lo implorò: «Mi devi aiutare, altrimenti impazzisco». Sarebbe stato solo l’incontro nel 1915 con un autentico genio della matematica, David Hilbert, all’Università di Gottinga, che gli avrebbe fatto cambiare definitivamente idea sulla materia. Aveva però creduto in lui, già nel 1907, il fisico Johannes Stark (che, come vedremo, ai tempi di Hitler gli sarebbe stato ostile), il quale gli aveva commissionato un articolo Sul principio di relatività e le conclusioni che ne derivano . Fu scrivendo quel saggio che Einstein, pur consacrato dalla pubblicazione, si accorse che la sua teoria era ancora imperfetta e aveva bisogno di approfondirla ulteriormente. Ma quel primo successo e l’apprezzamento di Stark fecero sì che nel 1908 ottenesse la nomina a libero docente all’Università di Berna. Come docente si fece una pessima fama: voleva seguire solo le sue ricerche, gli studenti non gli interessavano. Passò poi all’Università di Zurigo e fu lo stesso. Finché nel 1911 riuscì a ottenere una cattedra «senza obblighi di insegnamento» all’università tedesca di Praga. Proprio quello che cercava per potersi rimettere a studiare. Poi fu la Grande Guerra e — fortunatamente per la scienza — il suo nome e le sue idee erano abbastanza note, sia pure in un ambito ristretto, sicché poté entrare in rapporto con persone che, a dispetto delle divisioni provocate dal conflitto, restarono in proficuo contatto tra loro.

La guerra, come si sa, non finì in tutto e per tutto nel 1918, anzi si protrasse, sia pure in altre forme, per una lunga parte del Novecento. Ma i «partigiani della relatività» rimasero uniti. In particolare un eclettico matematico e meteorologo sovietico, Aleksandr Fridman (che, a differenza di Einstein, era stato volontario nella Prima guerra mondiale), e un sacerdote cattolico belga, Georges Lemaitre (anche lui ex combattente), i quali ebbero intuizioni in un certo senso superiori a quelle del maestro. Einstein e Lemaitre si trovarono nell’inverno del 1933 a trascorrere qualche tempo assieme a Pasadena presso il campus del California Institute of Technology, dove il sacerdote era stato invitato a tenere delle conferenze. I due passeggiavano per ore e ore, chiacchierando animatamente sotto gli sguardi curiosi di professori e studenti; il «Los Angeles Times» li descrisse con «espressioni serie sui volti, a suggerire che stessero discutendo dello stato attuale delle faccende cosmiche». In realtà parlavano anche di altre cose che stavano accadendo in quei primi mesi del 1933, a cominciare dall’ascesa al potere in Germania di Adolf Hitler. Il secolo produceva di continuo ideologie destinate ad entrare in conflitto con questa leva di geniali scienziati. I rapporti di Einstein con il nazismo furono pessimi fin dall’inizio. Le sue teorie furono fin dal 1933 bersaglio della Deutsche Physik, rappresentata da Philipp Lenard e dal primo «scopritore» di Einstein, il Nobel Johannes Stark, che parlavano della «fisica ebraica» come di qualcosa che stava «avvelenando la Germania» e andava immediatamente «sradicata dal sistema». Così Einstein e, dopo di lui, Erwin Schroedinger e Max Born, assieme a molti altri, lasciarono la terra tedesca e gran parte di loro si trasferì negli Stati Uniti, dove alcuni avrebbero dato un apporto fondamentale alla costruzione della bomba atomica.

Da quel momento Einstein divenne un signor nessuno per la cultura tedesca: il principale manuale di fisica, Lehrbuch der Physik, addirittura non menzionava neppure il suo nome. Ma, nonostante questa incredibile campagna di disconoscimento, Stark non riuscì a divenire il fisico di riferimento della Germania hitleriana. Ad insidiarlo per quel ruolo emerse Werner Heisenberg, uno dei padri della moderna teoria dei quanti. Heisenberg non era ebreo, ma questo non fermò Stark, che scatenò anche contro di lui la macchina della denigrazione già sperimentata con Einstein: in un articolo per l’organo ufficiale delle SS lo definì «ebreo bianco» e lo accusò di essersi reso «responsabile del declino della scienza teutonica al pari di tutti gli altri che erano stati cacciati». Ma Heisenberg godeva della protezione di Heinrich Himmler (del quale era stato compagno di scuola): il gerarca nazista riuscì a far interrompere la campagna di Stark e a mettere Heisenberg a capo del programma nucleare tedesco. Con grande sgomento dei fisici scappati dalla Germania, i quali ben conoscevano le sue qualità assai superiori a quelle di Stark. Ciò che spinse gli Stati Uniti ad accelerare i piani per la costruzione dell’atomica.

La cosa più incredibile è che le teorie di Einstein furono avversate anche, sul versante opposto, in Unione Sovietica, dove Stalin aveva fissato nel 1938, con lo scritto Il materialismo dialettico e il materialismo storico , le linee guida per la ricerca scientifica nel suo Paese. Ad Einstein in Urss veniva rimproverato il fatto che la sua teoria «generava un universo assurdo con un’origine ben definita, troppo simile al punto di vista religioso» che il pensiero sovietico era tanto smanioso di «estirpare dalla società». Non aiutava certo il fatto che uno dei principali diffusori delle teorie di Einstein fosse un sacerdote, il già menzionato Georges Lemaitre, uno «straniero corrotto appartenente a una società borghese decadente e agonizzante». A dire il vero, osserva Ferreira, «in questo feroce rifiuto del pensiero non sovietico, si dimenticava che l’ipotesi dell’universo in espansione in realtà era stata avanzata per la prima volta da un brillante fisico russo e sovietico, Aleksandr Fridman».

Nel 1952, Aleksandr Maximov, un influente storico della scienza sovietico, pubblicò un articolo dal titolo Contro l’einsteinismo reazionario nella fisica che, pur essendo apparso su uno sconosciuto giornale della Marina dell’Urss di stanza nell’Artico, «Flotta rossa», ebbe una grande eco. Ma provocò reazioni impreviste e fino a quel momento inimmaginabili. Vladimir Fok, discepolo di quel Fridman che era stato sodale di Einstein, replicò con un testo dal titolo Contro la critica ignorante delle moderne teorie della fisica. Prima che fosse dato alle stampe, Fok, Lev Davidovic Landau (il padre dell’atomica russa) e altri fisici russi fecero appello alla leadership sovietica perché rivedesse il giudizio su Einstein e in una lettera privata indirizzata a Lavrentij Berija, braccio destro di Stalin nonché capo del programma nucleare e termonucleare in Urss, lamentarono la «situazione anomala della fisica sovietica», citando l’articolo di Maximov come esempio dell’aggressiva ignoranza che ostacolava il progresso della scienza sovietica. Fok rivelò poi di aver ottenuto l’appoggio di Berija per questo articolo contro Maximov (e probabilmente era vero), ma quest’ultimo riuscì a ottenere che Fok e Landau rimanessero isolati almeno fino al 1954 quando, dopo la morte di Stalin e la fucilazione di Berija, ottennero la riabilitazione (a distanza) di Einstein.

Nel frattempo Einstein, già dalla fine degli anni Trenta, era diventato buon amico di un genio della matematica Kurt Gödel, che si era allontanato da Vienna riparando a Princeton dopo che i nazisti lo avevano malmenato per il suo «aspetto da ebreo». Lo aiutò a diventare cittadino americano, anche se la cerimonia rischiò di andare a monte allorché Gödel scoprì tra le pagine della Costituzione statunitense quella che gli appariva come un’incongruenza logica «che avrebbe potuto consentire al governo del Paese di degenerare in tirannia». E rifiutò di giurare su quel testo. Sono gli anni in cui spunta l’astro di Robert Oppenheimer (il padre dell’atomica statunitense), che non ha grande considerazione del clima di quel campus: «Princeton è una casa di pazzi», scrive al fratello, «i suoi luminari solipsisti risplendono in una desolazione solitaria e senza speranza; Einstein è completamente rimbambito». Forse anche per questo Einstein si opporrà nel 1947 alla sua nomina a direttore dell’Institute for Advanced Study, cercando di favorire il fisico austriaco Wolfgang Pauli. Dopodiché i due strinsero quello che l’autore definisce «un tenue legame di amicizia, cordiale ma non intima».

Negli anni successivi Einstein e Oppenheimer saranno comunque accomunati dall’ostilità ai programmi nucleari americani del secondo dopoguerra per la costruzione della bomba H. Ostilità che costerà il posto a Oppenheimer, accusato di «grave indifferenza per le esigenze di sicurezza del sistema». Ed è questo loro atteggiamento che probabilmente è all’origine della tardiva riabilitazione sovietica di cui si è detto. Einstein, al quale nel 1948 è stato diagnosticato un aneurisma all’aorta (morirà nel 1955), da quel momento viaggia di meno. In compenso scrive lettere. In una, al «New York Times», sostiene di riuscire a vedere nel contesto dell’epoca «solo la via rivoluzionaria della non collaborazione, nel senso di Gandhi». Interessante approdo di un singolare itinerario politico culturale.