La fisica è in un vicolo cieco, serve un nuovo Einstein

Il lavoro di Albert Einstein ha così rivoluzionato la fisica che è difficile discuterne senza scivolare nell’agiografia. In effetti, la sua genialità è così leggendaria che il suo cognome è diventato sinonimo di “genio” e il suo cervello è stato preservato per essere studiato.
Eppure, anche se Einstein è stato innegabilmente un genio, non si può guardare indietro al corso della storia della scienza senza accorgersi che le tessere erano già tutte lì, sistemate e in attesa che qualcuno come lui iniziasse ad ordinarle. Parte della genialità di Einstein è stata proprio nel nel rendersi conto di questo.
Avi Loeb, professore di fisica all’Università di Harvard con una rubrica regolare su Scientific American, ritiene che le rivelazioni sulla fisica di Einstein, prima o poi sarebbero state sviluppate da altri anche se Einstein non fosse nato. “Ci sarebbe voluto forse ancora qualche decennio“, ha chiarito Loeb. “Molte delle cose di cui Einstein era personalmente responsabile – ci sono almeno 10 pietre di paragone in fisica in cui ognuna di esse è un importante risultato intellettuale sarebbero state scoperte da persone diverse, credo“, ha continuato Loeb. “Questo dimostra il suo genio“.
Loeb sta fornendo consulenza su un progetto pubblico che celebra la vita e il lavoro di Einstein all’Università Ebraica, che ospita un archivio dei documenti di Einstein. Il progetto, “Einstein: Visualize the Impossible“, dovrebbe essere una mostra online interattiva per coinvolgere il pubblico sul lavoro di Einstein. Come collega fisico, il lavoro di Einstein e la sua vita pesano da anni nella mente di Loeb, motivo per cui era interessato a partecipare al progetto.
Considerando l’eredità di Einstein, però, Loeb dice che dobbiamo fare i conti con ciò che è cambiato e ciò che non è cambiato nel mondo della fisica. Nel 1890, quando Einstein era al college, la conoscenza della fisica era molto limitata rispetto ad oggi. La meccanica quantistica, la materia oscura, la fisica nucleare e la maggior parte delle particelle fondamentali erano sconosciute e gli astronomi sapevano poco della natura dell’universo – o addirittura che c’erano altre galassie al di fuori della nostra. Al giorno d’oggi, molte delle più grandi scoperte della fisica avvengono in virtù di alcuni degli strumenti scientifici più grandi e costosi mai costruiti: osservatori di onde gravitazionali , per esempio, o il Large Hadron Collider al CERN.
Dato il panorama della fisica odierna, potrebbe esistere di nuovo un fisico simile a Einstein, qualcuno che, diciamo, lavora in un ufficio brevetti, meditando tranquillamente sulla natura dello spazio-tempo, ma le cui rivelazioni fanno sì che gran parte del campo venga completamente ripensato?
Loeb ha detto che “Ci sono alcune nuvole scure in fisica: alcuni pensano che dobbiamo solo capire quali particelle formano la materia oscura, ma si tratta solo di un’altra particella. Ha qualche debole interazione, e questo è praticamente tutto. A mio parere, però, ci sono ottime  possibilità che ci manchino alcuni ingredienti molto importanti che un ricercatore brillante potrebbe riconoscere nei prossimi anni“. Loeb ha anche affermato che il potenziale per una svolta rivoluzionaria della fisica oggi “non è minore di un tempo, anzi, in realtà, è più grande adesso di quanto non fosse ai tempi di Einstein.
“La teoria della relatività speciale di Einstein“, ha spiegato Loeb in un’intervista, “ha rivoluzionato la nostra nozione di spazio e tempo. Il fatto che lo spazio e il tempo sono entità che sono ammassate insieme e che la velocità della luce è la velocità massima, e, e che puoi convertire la massa in energia, che è dimostrato dall’energia nucleare in particolare. In seguito, ha dato i contributi estremamente importanti alla meccanica quantistica e, naturalmente, ha sviluppato la teoria generale della relatività che ha pubblicato nel novembre 1915, 105 anni fa. E sorprendentemente, esattamente cento anni dopo, nell’agosto 2015, le onde gravitazionali sono state rilevate dall’esperimento LIGO – e hanno dimostrato che non solo le onde gravitazionali esistono, che sono increspature nello spazio e nel tempo previste dalla teoria di Einstein, ma anche che l’origine di queste onde gravitazionali sono soprattutto i buchi neri, che sono anche una previsione della teoria di Einstein”.
Ovviamente Einstein era molto visionario, ma in un certo senso aveva anche colleghi, persone come Karl Schwarzchild e Edwin Hubble, che stavano facendo un lavoro che lo avrebbe aiutato a testare e correlare le sue teorie.
La cosa più importante su Einstein è che, non solo ha deviato dal sentiero battuto e ha inventato idee originali, ma l’ha fatto più volte. E con questo ha contribuito all’evoluzione all’umanità.
Sembra che la fisica sia cambiata tra i giorni di Einstein e ora. La maggior parte dei principi fisici alla base del nostro universo sembrano essere stati ben definiti e testati nel modello standard della fisica delle particelle o relatività e gravitazione. E molti progressi avvengono ora grazie ai dati di enormi team che lavorano su strumenti finanziati dal governo. Dato il panorama della fisica, è davvero possibile che al giorno d’oggi ci possa essere qualcun altro come Einstein, qualcuno in grado di rivoluzionare l’intero campo? O una cosa del genere non sia più possibile?
Oggi abbiamo esperimenti molto più grandi e molti più dati in alcuni campi. Ma abbiamo ancora bisogno di persone che ripensino al progetto della fisica, che pensino che i presupposti fondamentali su cui tutti gli altri stanno lavorando potrebbero essere sbagliati. Abbiamo bisogno di un pensiero critico. E ci sono alcune nuvole scure all’orizzonte, proprio come 150 anni fa. Allora era la radiazione del corpo nero. E all’epoca i ricercatori pensavano: “beh, dobbiamo solo chiarire quella nuvola oscura, e poi finiamo la fisica“. [Nota del redattore: negli anni 1890, il fatto che gli oggetti brillassero di colori diversi mentre si riscaldavano era uno dei grandi misteri della fisica. Si è rivelato essere correlato alla meccanica quantistica, il cui studio ha provocato una rivoluzione in corso nella fisica].
Anche in questo momento ci sono anche delle nuvole scure. Ad esempio, c’è la natura della materia oscura , o la natura della costante cosmologica, o che non sappiamo da dove il vuoto prende la sua energia. “Molti pensano che questi sono solo piccoli dettagli, che dobbiamo solo capire quali particelle formano la materia oscura, è solo un’altra particella. Ha qualche debole interazione, e questo è praticamente tutto. E l’energia oscura è solo la densità di energia del vuoto“. Secondo Loeb, c’è la tentazione di sostenere che, sistemati questi particolari, potremo stappare lo champagne e celebrare la fine della fisica.
Secondo Loeb, però,  ci sono ottime possibilità che ci manchino alcuni ingredienti molto importanti che una persona brillante potrebbe riconoscerli nei prossimi anni o nei prossimi decenni.
Quali sono alcune delle “nuvole scure” della fisica?
Una delle sfide è l’unificazione della meccanica quantistica e della gravità. Quindi hai questa enorme contingenza della teorie sulle stringhe che potrebbe fornire lo spunto per questa unificazione ma che, tuttavia, non ha fornito previsioni concrete che possano essere testate da esperimenti negli ultimi 40 anni. [ Nota del redattore: la teoria delle stringhe unifica la meccanica quantistica e la gravità, ma, come dice Loeb, non è verificabile per quanto ne sa chiunque].
[I teorici delle stringhe] stanno ancora sostenendo di essere i fisici più intelligenti – anche se non stanno facendo fisica, perché la fisica consiste nel testare le idee contro la realtà, con esperimenti. L’unico modo per mantenere l’umiltà è riconoscere che c’è qualcosa di superiore alle tue idee, che è la natura. Ed è un’esperienza di apprendimento in cui non dovresti sapere tutto in anticipo.
Einstein non stava cercando di essere apprezzato, ed è per questo che lavorava in un ufficio brevetti. Ma le sue idee erano giuste. E in un certo senso era ingenuo in quel senso, ma questo è l’approccio giusto: dovremmo sempre imparare da Einstein.
La supersimmetria, ad esempio, era un’idea sostenuta da decenni ormai. [Nota del redattore: la supersimmetria è la teoria secondo la quale per ogni particella fondamentale esiste una particella “partner”; quindi per l’elettrone, ci sarebbe un “selettrone” supersimmetrico, e per il quark superiore, ci sarebbe uno “squark” supersimmetrico e così via. Si teorizza che la materia oscura sia composta da una di queste particelle. Eppure nessuna delle particelle supersimmetriche è stata mai osservata] E le persone hanno celebrato questa idea e si sono dati dei premi. Il Large Hadron Collider del CERN avrebbe dovuto rilevare le particelle supersimmetriche più leggere, e non è così. Non ci sono prove per la supersimmetria.
Quindi ovviamente quello che la gente dice è: “oh, forse è dietro l’angolo“. Ma è già escluso: le versioni più naturali della supersimmetria sono escluse. Quindi ecco un’idea che è stata celebrata come parte del mainstream – non solo celebrata, ma era la base per la teoria delle stringhe. Così l’hanno messa come un mattone fondamentale: “Sappiamo che esiste, mettetela come un mattone in fondo alla torre che stiamo costruendo chiamata teoria delle stringhe, chiamata teoria delle superstringhe . E supponiamo di sapere che è completamente banale, gli sperimentatori alla fine lo troveranno, non abbiamo nemmeno bisogno di pensarci – mettiamolo come un elemento costitutivo della nostra torre“.
Invece non esiste. Il LHD [Large Hadron Collider] non l’ha trovata. Allora, hanno detto: “ok, le particelle massicce che interagiscono debolmente sono materia oscura, ma per decenni non hanno trovato nulla”. [Nota del redattore: una teoria importante per spiegare la materia oscura è che consiste di particelle pesanti ma che interagiscono raramente con la materia normale, sebbene rimbalzino su se stesse e abbiano un’interazione gravitazionale. La maggior parte dei principali esperimenti alla ricerca della materia oscura stanno tentando di trovare questo tipo di particella massiccia debolmente interagente, o WIMP in breve].
Ora dovremmo chiedere ai ricercatori per quanto tempo continueranno a cercare WIMP, queste particelle che interagiscono debolmente, poiché i limiti sono ordini di grandezza inferiori alle aspettative? La risposta, solitamente, è che continueranno a cercare WIMP finché avranno dei finanziamenti.
Quindi, nell’approccio mainstream, c’è questa testardaggine di attenersi alle idee in cui si crede anche se si sono incancrenite e non portano a nulla. E chiunque si discosti dalla linea generalmente accettata viene escluso e messo da parte.
Chiunque consideri qualsiasi teoria diversa salla teoria delle stringhe per unificare la meccanica quantistica e la gravità viene messo da parte, anche se non ci sono prove ragionevoli che confermino la teoria delle stringhe. Quindi il potenziale attuale per una svolta che davvero rivoluzionaria non è più piccolo – in realtà è più grande in questo momento di quanto non fosse al tempo di Einstein. È solo che la pressione sociale è più forte.
Quindi abbiamo bisogno – abbiamo un disperato bisogno di un altro Einstein. Non c’è dubbio.