Tra sottosuolo e sole

(Non) si diventa ciò che (non) si è.

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Roger Penrose, considerazioni su eleganza matematica ed esperimenti fisici.

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“L’interazione tra idee matematiche e comportamento fisico è stata un tema costante di questo libro. In tutta la storia delle scienze fisiche i progressi sono stati ottenuti trovando il corretto bilanciamento tra le limitazioni, le tentazioni e le rivelazioni matematiche, da una parte, e dall’altra, la precisa osservazione delle azioni del mondo fisico, di solito per mezzo di esperimenti accuratamente controllati. Quando la guida sperimentale viene a mancare, come nell’attuale ricerca fondamentale, questo bilanciamento non funziona a dovere. La coerenza matematica è ben lungi dall’essere un criterio sufficiente per dirci se è probabile che siamo sul “giusto cammino” (e, in molti casi, persino questa richiesta evidentemente necessaria è gettata al vento). Il criterio dell’estetica matematica comincia ad assumente un peso molto più grande di quello che aveva prima; i ricercatori sottolineano che i successi di Dirac, Schrödinger, di Einstein, di Feynman e di molti altri sono dovuti al fatto di essere stati guidati, in misura abbastanza ampia, dall’attrazione estetica delle particolari idee teoriche da loro proposte. Personalmente ritengo che non si possa negare il valore di tali considerazioni estetiche e che esse svolgano un ruolo di fondamentale importanza nella selezione di proposte plausibili di nuove teorie della fisica fondamentale.

Alcuni di questi giudizi estetici possono essere qualche volta semplicemente l’espressione di un chiaro bisogno di uno schema matematicamente coerente; infatti, bellezza matematica e coerenza sono davvero strettamente collegate. A me sembra che la necessità di una simile coerenza, in qualunque modello fisico proposto, sia incontestabile; inoltre, a differenza di molti criteri estetici, la coerenza matematica ha il vantaggio di essere chiaramente qualcosa di oggettivo. In generale, la difficoltà che si ha con i giudizi estetici è che si tende a essere molto soggettivi.

La coerenza matematica, tuttavia, non è qualcosa che, in sé e per sé, può essere facilmente apprezzata. Quelli che hanno lavorato a lungo e duramente su alcune idee matematiche possono trovarsi in posizione migliore per apprezzare la sottile e spesso inaspettata unità che si trova in qualche particolare schema. Quelli che giungono a un tale schema dal di fuori, d’altra parte, ne hanno una visione più confusa e possono trovare difficile apprezzare perché una certa proprietà dovrebbe avere qualche particolare merito, o perché si dovrebbe ritenere che alcune cose siano più sorprendenti – e forse, quindi, più belle – di altre. Tuttavia, vi possono essere circostanze in cui sono quelli provenienti dall’esterno che possono giudicare più obiettivamente; infatti, forse, l’aver passato molti anni su una collezione strettamente focalizzata di problemi matematici nascenti in qualche approccio particolare può portare a giudizi travisati!

Ma coerenza ed eleganza matematica, nella matematica di una teoria fisica, nonostante il loro indubbio valore, sono chiaramente ben lungi dall’essere sufficienti. Le considerazioni fisiche hanno di solito un’importanza molto maggiore; ma, in situazioni in cui la guida sperimentale manca, queste qualità matematiche assumono un’importanza molto più grande. Certamente non sostengo che vi siano risposte semplici a tali questioni; credo che i singoli ricercatori facciano bene a seguire le proprie inclinazioni estetiche, ma non dovrebbero sorprendersi di scoprire che qualche collega rimane completamente indifferente alla supposta magnificenza delle conclusioni a cui sembrano condurre queste inclinazioni. Io ritengo che tali motivazioni estetiche siano una parte essenziale dello sviluppo di qualunque nuova idea importante nella scienza teorica; ma senza i vincoli dell’esperimento e dell’osservazione tali motivazioni portano spesso la teoria molto al di là di ciò che è fisicamente giustificato”.

(Roger Penrose, “La strada che porta alla realtà”, ed . Bur Rizzoli)

“La strada che porta alla realtà” (Roger Penrose)

Penrose

“Nel ventesimo secolo ci sono state due rivoluzioni fondamentali nel pensiero scientifico e, a mio parere, la relatività generale è stata una rivoluzione impressionante quanto la meccanica quantistica (o la teoria quantistica dei campi). Tuttavia, questi due grandi schemi del mondo sono basati su principi che contrastano tra loro. La prospettiva usuale, riguardo al proposto matrimonio tra queste teorie, è che una di esse, e precisamente la relatività generale, debba sottomettersi al volere dell’altra. Sembra opinione comune che le regole della teoria quantistica dei campi siano immutabili e che sia la teoria di Einstein quella che deve piegarsi per adattarsi allo stampo quantistico standard. Pochi suggerirebbero di modificare le stesse regole quantistiche per assicurare un matrimonio armonioso. In verità, lo stesso nome “gravità quantistica”, normalmente assegnato a questa unione proposta, è un’implicita indicazione del fatto che si tratta di una teoria quantistica standard (di campo) quella che viene cercata. Io affermo però che esistono prove osservative in base alle quali il punto di vista della Natura su tale questione è molto diverso!”

(Roger Penrose, “La strada che porta alla realtà”, ed. Bur Rizzoli)

Alcuni mesi fa, alla ricerca di testi divulgativi che mi potessero introdurre ai concetti fondamentali della fisica, e in speciale modo della meccanica quantistica, m’imbattei in “La strada che porta alla realtà” di Roger Penrose. Ricordo che lo vidi su uno scaffale in libreria, lo presi in mano, lessi la presentazione, sfogliai un po’ il poderoso volume e decisi che potevo spendere quelle € 14,90 nella fondata speranza di ricavarne qualcosa di utile. Guardando l’indice e la mole (oltre 1200 pagine) mi ero reso conto di trovarmi di fronte a un progetto ambizioso, cioè, citando dal libro stesso, “rendere accessibili e intriganti i segreti dell’universo, permettendoci di contemplare in un quadro unitario gli elementi che regolano il delicatissimo equilibrio della nostra esistenza”. In altre parole, Penrose, in quest’opera monumentale, ci presenta tutte le principali tappe evolutive della fisica e della matematica. Fin qui le sensazioni iniziali.

Passato dalla contemplazione attiva dell’acquirente alla successiva fase di lettura, mi resi conto, dopo i primi sette – otto capitoli, che l’impresa, per me, era ardua. Riassumendo, posso dire che, giunto a pagina 700 su circa 1200, ne avevo intese al massimo un terzo, saltando spesso interi paragrafi o addirittura capitoli, quando mi accorgevo che non stavo comprendendo nulla. A un certo punto, Continua a leggere…

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