Il ruolo della fisica nella società

Se potessimo entrare in una di quelle meravigliose macchine del tempo wellsiane, tutte lucide di quercia e vetro, con manici e strumenti in ottone lucidato, e cavalcarla indietro nel tempo nella seconda metà del diciannovesimo secolo, incontreremmo un mondo molto diverso da quello quello di oggi. Soprattutto per gli americani, è difficile concepire un mondo in cui gli Stati Uniti contano relativamente poco sulla scena mondiale. Lo stesso valeva ancor di più per tutti gli altri paesi delle Americhe. Fatta eccezione per Canada e Cuba, l’intero continente aveva ottenuto l’indipendenza politica dall’Europa durante quel secolo, ma era ancora percepito come un’estensione delle culture europee, con un contributo limitato negli affari mondiali.

Il mondo intero era governato, in effetti, da una manciata di paesi dell’Europa occidentale, guidati dalla Gran Bretagna che, anche senza gli Stati Uniti, aveva un impero che copriva circa un quarto del globo. Inoltre, era di gran lunga il principale produttore di macchinari, armamenti e tessuti al mondo, con la Banca d’Inghilterra che deteneva la maggior parte dell’oro utilizzato nel commercio mondiale. Anche la Francia aveva un impero molto grande e così anche alcuni paesi europei molto piccoli, come l’Olanda, il Belgio e il Portogallo. La Germania e l’Italia furono occupate per molti anni durante questo periodo con l’unificazione dei loro paesi sotto un’unica autorità centrale e quindi perse la maggior parte dell’attività di costruzione dell’impero, ma la Germania in particolare stava rapidamente raggiungendo la Gran Bretagna come nazione manifatturiera leader entro la fine di quel secolo.

Guardando le dimensioni di tutti questi paesi europei sulla mappa, ci si può solo chiedere come sia potuto accadere che gestissero la maggior parte del mondo in quel momento. Cosa rendeva la loro influenza così schiacciante quando, solo pochi secoli prima, sembravano sull’orlo dell’estinzione a causa della morte nera? La risposta a questa domanda conduce all’argomento di questo articolo.

Ciò che rendeva allora invincibili le piccole nazioni dell’Europa occidentale furono le applicazioni pratiche delle leggi naturali, contenute nella monumentale sintesi di Newton, Principia Matematica, pubblicato nel 1687. Solo quattro anni prima di tale data, l’Europa occidentale era stata quasi invasa dai turchi ottomani e fu salvata solo dall’arrivo opportuno del re di Polonia, Jan Sobieski, che cavalcò la sua cavalleria in aiuto degli assediati Duca di Lorena e la sua coalizione cristiana, combattendo una battaglia disperata davanti alle porte di Vienna. E appena duecento anni dopo, la marea di invenzioni derivate dall’applicazione delle leggi fondamentali della fisica permise a questi stessi piccoli paesi in via di estinzione di governare il mondo.

Era tutto quello che c’era nella storia? Se avessimo fatto atterrare la nostra macchina del tempo da qualche parte in Inghilterra durante questo periodo, la seconda metà del diciannovesimo secolo, avremmo incontrato condizioni sociali spaventose e, per noi oggi, totalmente inaccettabili. Ma ci sarebbe stato qualcos’altro. La società inglese a quel tempo trasudava una fiducia e una certezza di fondo che oggi possiamo solo invidiare. Stavano cercando la scienza per risolvere tutti i loro problemi semplicemente proseguendo lungo la stessa strada che avevano seguito per oltre cento anni. E per scienza intendevano il modo scientifico di vedere le cose, il che significava non solo costruire migliori macchine a vapore, strade, ferrovie e navi, ma anche migliori sistemi sociali e leggi, fondati non su privilegi ereditari ma sull’utilità per la comunità. Sapevano di avere ancora molto lavoro rimasto, ma sentivano di essere sulla strada giusta e che il ventesimo secolo a venire avrebbe portato grandissimi benefici e soluzioni ai problemi.

Da dove viene questo “modo scientifico di vedere le cose” e perché improvvisamente ha fornito un tale slancio ad alcune nazioni dell’Europa occidentale? La risposta non sta in Newton ma al di là di lui, in Galileo. Galileo fondò la fisica moderna fornendo i postulati assiomatici che definirono questa “via scientifica” per il futuro. In primo luogo ha secolarizzato la scienza rimuovendo Dio dal quadro e installando la natura e le sue leggi al suo posto. La natura era tutto ciò che serviva per spiegare il mondo fisico in termini matematici (scientifici). Poi concentrò il focus della sua nuova fisica sulla materia e sul movimento. Ciò che provoca un cambiamento nel movimento è una forza fisica e queste sono le realtà affrontate da Newton.

Galileo è stato un innovatore rivoluzionario quando si trattava di vedere il mondo. Lo guardò analiticamente, senza sentire alcun legame personale con gli oggetti che stava analizzando. Questo cambiamento rispetto all’esperienza partecipativa del mondo medievale permise a Galileo ea pensatori successivi come Newton di esprimere i fenomeni naturali e le leggi naturali in termini matematici e logici. Le leggi della natura precedentemente impenetrabili venivano spiegate in modi semplici e razionali che la gente comune poteva capire. Potevano vedere che, se si limitava Dio e il mondo superiore a un solo regno di fede, l’unica realtà con cui si doveva fare i conti in natura consisteva negli oggetti fisici che, secondo l’espressione di Lord Kelvin, erano “quantificabili” e “misurabili” .

Entro la fine del diciannovesimo secolo, l’intera natura stava diventando una stanza ben illuminata, con ogni nuovo progresso della scienza che si aggiungeva alla luminosità dell’illuminazione. Ci si aspettava che la fisica avrebbe terminato il suo lavoro teorico molto presto. Come disse lo stesso Lord Kelin negli anni ’80 dell’Ottocento: “Non c’è niente di nuovo da scoprire in fisica ora; tutto ciò che rimane è una misurazione sempre più precisa”.

Ecco, quindi, l’origine di quella fiducia e certezza che erano una caratteristica della società vittoriana, che poteva essere vista in qualsiasi ritratto delle persone grassocce e prospere delle nuove classi ricche di denaro dell’epoca. C’era una completa armonia tra il modo in cui le persone sperimentavano il mondo come l’unica realtà solida e il modo in cui la scienza spiegava questo mondo con leggi prevedibili e logiche, con cause che portavano ai loro effetti calcolabili come certamente palle da biliardo che si scontrano su un tavolo.

Poi venne il ventesimo secolo e la fisica ruppe la barriera atomica. La realtà solida degli oggetti fisici (di cui trattava Newton) si disintegrò nel mondo subatomico delle particelle. È diventato ovvio che queste particelle non erano solo frammenti molto piccoli della stessa materia con cui le persone avevano familiarità. Col passare del tempo e la meccanica quantistica continuava a guadagnare terreno, la realtà stessa dell’esistenza di tali particelle come entità separate divenne dubbia. Uno dei più grandi fisici del ventesimo secolo, Werner Heisenberg, lo mise così:

“Negli esperimenti sugli eventi atomici abbiamo a che fare con cose e fatti, i fenomeni che sono altrettanto reali di qualsiasi fenomeno della vita quotidiana. Ma gli atomi o le particelle elementari in sé non sono reali; formano piuttosto un mondo di potenzialità o possibilità che di cose o fatti”.

Ma qualsiasi oggetto in natura di cui si occupava Newton è semplicemente composto da un numero molto grande di questi “atomi o particelle elementari”. Se questi non sono reali e gli oggetti stessi sono reali, dove inizia la realtà? La realtà è semplicemente una funzione del numero di atomi che puoi mettere insieme? Possiamo cominciare a capire perché non godiamo più di quella sensazione di certezza e fiducia nell’avere le risposte giuste a cui rivendicavano i nostri antenati vittoriani.

Noi ancora, o almeno la maggior parte di noi, sentiamo il mondo come lo sentiva Galileo. Sentiamo ancora che gli oggetti fisici della natura sono l’unica realtà solida, e questo include i gas, che potrebbero non essere visibili ma che sappiamo essere costituiti proprio da quegli stessi “atomi e particelle elementari” la cui realtà, apparentemente, non può più essere presa per scontato. La nostra scienza oggi non riflette più il modo in cui ci sentiamo riguardo al mondo. La vecchia armonia è andata. Tuttavia, la maggior parte di noi ha ancora fiducia nella capacità della scienza di spiegarci il mondo. Ai tempi di Newton, la scienza era facilmente compresa dalle persone istruite. Le sue leggi potrebbero essere insegnate agli scolari. Anche se non poteva davvero spiegare quale fosse la gravità in realtà era, Newton dimostrò matematicamente che il suo funzionamento poteva essere spiegato con successo dicendo che funzionava in proporzione diretta alle masse dei corpi coinvolti e in proporzione inversa al quadrato della distanza tra loro. Oggi la matematica della fisica è diventata così difficile che solo un piccolo gruppo di specialisti può capirla. La gente comune, anche se ha una discreta dimestichezza con la scienza, non può più contribuire al dibattito in termini di lavoro matematico coinvolto.

Tuttavia, la fisica ha ora raggiunto il punto in cui sia nella teoria che nella pratica, ad esempio nella meccanica quantistica, le conseguenze e le implicazioni del lavoro svolto sono filosofiche oltre che matematiche. Questo potrebbe avere l’effetto di riportare questa scienza molto remota e difficile in un’area di dibattito più pubblico. La matematica rimarrebbe, ovviamente, off-limits per i comuni mortali, ma la struttura concettuale che Galileo lasciò in eredità ai pensatori successivi, soprattutto per quanto riguarda la realtà, potrebbe aver bisogno di una revisione e altre oltre ai fisici teorici potrebbero essere utilmente introdotte nel quadro. Galileo, come la maggior parte delle persone colte del suo tempo, conosceva bene i concetti platonici della realtà. Per Platone, la conoscenza da acquisire dal mondo fisico era fugace e inaffidabile, essendo semplicemente il risultato soggettivo delle nostre percezioni sensoriali. La vera, vera conoscenza, che non dipendeva dai sensi umani ed era quindi oggettiva, era per lui una proprietà solo del mondo superiore, divino. Tuttavia, quando Galileo giunse ad enunciare i suoi postulati assiomatici sui futuri metodi scientifici, sentì che materia e movimento – e solo materia e movimento – erano adatti alla scienza perché non dipendevano da alcuna presenza umana o da alcun senso umano. Sentiva che queste due “qualità” erano indipendentemente (e quindi oggettivamente) reali. Il suo pensiero a questo riguardo ha influenzato il corso dell’intero futuro della fisica, sebbene nel tempo non solo la materia e il movimento, ma tutti i fenomeni fisici siano stati considerati come indipendenti (e quindi oggettivamente) reali, come abbiamo visto.

Tuttavia, la fisica, nel suo normale sviluppo negli ultimi cento anni, è giunta a rendersi conto che tutti i fenomeni fisici, percepiti attraverso i sensi, devono essere di natura soggettiva. Anche la materia e il movimento coinvolgono il senso della vista e Galileo sbagliava nel pensare che queste due qualità del mondo fisico potessero in qualche modo essere considerate oggettive, o indipendenti dai sensi dell’uomo. Ma se tutto ciò che percepiamo in natura deve, per definizione, essere soggettivo, allora nessun fenomeno fisico può avere una propria identità o storia indipendente, il che provocherebbe un gravissimo ripensamento sui primi periodi di questa terra, prima della comparsa dell’uomo . Per queste ragioni, sembra ragionevole supporre che i nostri concetti di realtà nella fisica moderna siano quelli che necessitano maggiormente di un nuovo pensiero, in modo che possa essere elaborato un quadro rivisto di concetti, all’interno del quale possa operare la fisica del futuro.

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