Teoria delle Stringhe - scienza o....
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Da molti anni, in quanto appassionato di filosofia della scienza, mi sono “scontrato” con quella che sembrava essere, alcuni decenni fa, la teoria scientifica più rivoluzionaria (al pari della Relatività) della storia umana e che, invece, si è scontrata con la dura realtà.
Ma andiamo per ordine e con….
…Un po' di storia
A metà degli anni 60 un importante scienziato italiano (Gabriele Veneziano) si era posto il problema di una determinata proprietà degli adroni e aveva trovato che una formula matematica vecchia di 200 anni era in grado di rispondere a questo problema, ma non aveva capito il perché. Qualche anno dopo, altri ricercatori (es Susskin) ritennero di trovare una risposta a questo problema ipotizzando che la forza nucleare (precisamente l’interazione forte) fosse causata da infinitesime stringhe (si parla di 10-35 metri, molto più piccole dei Quark che conosciamo) che vibrano.
C’era solo un “piccolissimo” problema: tutti gli esperimenti e le misurazioni non confermavano questa teoria (questa cosa si ripeterà varie volte), per cui fu messa rapidamente da parte.
Nel biennio 1984-86, però, avvenne quella che è conosciuta come “prima rivoluzione delle stringhe”, che consistette nel riconoscere come tutte le particelle esistenti fossero formate da queste stringhe. Anche qui, però, i risultati pratici scarseggiavano (nonostante l’accelleratore LEP, invece, producesse un bel po' di risultati, tra cui il bosone Z e quello W).
La “seconda rivoluzione” ebbe luogo una decina di anni dopo, con l’arrivo della teoria delle super-stringhe (P-Brane, supergravità ad 11 dimensioni, particelle gemelle, ecc) e della teoria M (in grado di unificare tutte e quattro le forze fondamentali, gravità inclusa). Una “teoria del tutto” era (ed è) il Sacro Graal della fisica e per questo motivo molti ricercatori si lanciarono entusiasti in questo settore di ricerca.
Il 2006, a detta di moltissimi fisici, fu un anno di svolta dal momento che furono pubblicati, quasi contemporaneamente, due libri molto critici verso la teoria delle stringhe (a ben vedere, verrebbe da dire). La “comunità delle stringhe” non prese affatto bene la cosa e si scatenò quella che viene ricordata come “Strings War” (Guerra delle Stringhe – bruttissima definizione, ndr). La cosa, purtroppo, sfuggì rapidamente di mano e i due autori dei libri furono duramente attaccati sul piano personale, più che confutare il contenuto delle loro critiche. In sintesi, una brutta pagina nella storia della ricerca scientifica.
La corrispondenza AdS/CFT
Questa guerra lasciò, inevitabilmente, degli strascichi pesanti: ormai era abbastanza evidente a tutti, anche a chi per oltre tre decenni aveva duramente lavorato sulla teoria, che essa NON fosse in grado di portare a casa lo scopo per cui era nata, ovvero “unificare il tutto” e quindi molti decisero di optare per delle “narrazioni minori”, ovvero piccoli avanzamenti in settori secondari della teoria sperando, così, di ritornare, un domani, verso il “centro” della teoria.
Uno dei più prolifici settori secondari fu la scoperta della corrispondenza AdS/CFT (avvenuta nel 1997, ma rimasta per anni collaterale alla teoria vera e propria), ovvero tra lo spazio Anti-De Sitter e la Teoria di Campo Conforme. Cosa significa?? In soldoni lo spazio Anti-DeSitter è il corrispondente dello spazio di DeSitter con il segno invertito (in pratica, essendo lo spazio DeSitter positivo, ci si mette davanti il segno meno). Fino a qui niente di eccezionale, solo che, come al solito, sono i piccoli dettagli a rovinare il tutto: la tazzina di caffè, il nostro soggiorno di casa, il pianeta terra, il Sistema Solare, la Via Lattea e tutto l’universo noto sono spazi DeSitter perfetti (costante cosmologica positiva).
E allora perché mettere il segno meno, creando uno spazio meramente teorico che NON esiste nella realtà? Perché i fisici si sono accorti che, con quel segno cambiato, ci sono delle corrispondenze con teorie scientifiche (Teorie del Campo Conforme) ben note e validate e che la matematica “funziona”. A questo punto però, i fisici delle stringhe, non sapendo come uscire dalla contraddizione (spazio teorico/spazio reale), hanno sostenuto, di volta in volta che “prima risolviamo l’AdS/CFT e poi pensiamo alla realtà” oppure, addirittura, dicendo che “lo spazio Anti-DeSitter e lo spazio DeSitter non sono poi così tanto diversi” (alle scuole medie mi avevano spiegato che se metto il segno meno davanti ottengo l'esatto opposto di un valore/formula, ma i miei insegnanti delle medie non erano teorici delle stringhe, ndr)….
I punti forti
Non si può tacere, ovviamente, che tutto l’impegno profuso non abbia dato risultati (molto spesso interessanti e stimolanti), solo che questi rimangono, purtroppo, limitati alla matematica teorica di altissimo livello e poco più. Certo, la matematica è importante, ma i creatori della teoria puntavano decisamente più in alto.
E quelli deboli
Nonostante centinaia e centinaia di fisici e matematici (alcuni di primissimo ordine) abbiano investito molto tempo e sforzi per sostenere questa teoria, la strada sembra essere arrivata ad un punto morto e questo per alcuni motivi che andremo a vedere.
- Il primo, e forse più pesante, è che la Teoria delle Stringhe, a tutt’oggi, NON ha avuto nessuna conferma sperimentale, né diretta né indiretta. Sono passati 30 anni dalla “seconda rivoluzione”, l’LHC (che è stato, per anni, solida speranza dei fisici delle stringhe) sta funzionando a pieno regime da anni e NON ha ancora trovato traccia di queste fantomatiche stringhe né di particelle gemelle di quelle esistenti (come previsto dalla Teoria). Ogni presa dati ad energie e numero di eventi più alti è un colpo al cuore della teoria.
(anche la teoria del Big Bang, per esempio, non può avere - nè mai avrà - una conferma sperimentale diretta, per ovvi motivi. Per fortuna ci sono letteralmente tonnellate di prove indirette a supportarla)
- Il secondo, altrettanto pesante, è che di fronte a risultati sperimentali che contraddicono la teoria, i ricercatori “sistemano” i calcoli dicendo “potrebbe funzionare”, il famoso “Not even wrong” (neanche sbagliato) di Wolfgang Pauli. Chiarissimo, in tal senso, fu Richard Feynman: “Non mi piace il fatto che non calcolano alcunché... Non mi piace che non verifichino le loro idee... Non mi piace che, quando ci sono disaccordi con un esperimento, essi confezionino una spiegazione, un aggiustamento, per poi dire, "Beh, potrebbe ancora essere giusta".
Un esempio, tra i tanti, è quello delle “stringhe cosmiche”, ovvero delle stringhe che si ritenevano essere rilevabili da piccole variazioni ben determinate del rumore cosmico di fondo: peccato che tutte le misurazioni non abbiano rilevato queste anisotropie. Cosa fare, quindi? Beh, inventarsi delle nuove strutture teorico/matematiche (le D-Brane “stiracchiate”) rilevabili, secondo i teorici, dal rilevatore Ligo, all’interno delle onde gravitazionali. Peccato che né Ligo, né il suo successore (a-Ligo, 4 volte più sensibile del Ligo originario), in anni di prese dati non abbiano mai evidenziato queste strutture teoriche. Cosa fare, ancora? Basta dire che i calcoli situano questi oggetti teorici in campi di rilevabilità talmente sensibili che ancora dobbiamo costruire un rilevatore in grado di darne conto. Not even wrong!!
E’ sempre l’esperimento successivo che deve dimostrare qualcosa e, quando non lo trova, si passa all’esperimento successivo e avanti così. (chissà cosa potrebbero inventarsi se il futuro rilevatore Einstein, decine di volte più sensibile dell’a-Ligo, non dovesse rilevare nulla….). Per uscire da questo loop, alcuni teorici delle stringhe si sono spinti a dire che la teoria non sarà mai dimostrabile da alcun esperimento!!
- Il terzo è che questa teoria non produce previsioni (o, se le produce, sono sempre state sbagliate), ovvero non è in grado di spiegare prima il perché di certi fenomeni. Questo ultimo punto, che sembra minore, è un argomento che taglia le gambe ai teorici che dicono “eh, ma anche il Bosone di Higgs ha avuto bisogno di 50 anni per venire misurato e studiato”. Vero, solo che, nonostante non se ne conoscesse la massa esatta, si sapeva di per certo, attraverso esperimenti indiretti, che esso esisteva e che, lavorando come se esistesse, si potevano fare previsioni verificabili (ovviamente la sua misurazione ha portato ad un altro livello tutti gli esperimenti e le teorie, ma nessuno aveva il dubbio della sua esistenza). Come sfuggire a questo problema? Beh, facile, ipotizzando una quantità pressochè infinita di “stati di vuoto” (i quali sono, semplificando molto, delle descrizioni di come le particelle interagiscono e, in sintesi, di quanti universi possano esistere – noi viviamo in uno di questi): infinite soluzioni possono prevedere, letteralmente, qualsiasi cosa. Infinite risposte rispondono a qualsiasi domanda, effettivamente.
E oggi?
Negli ultimi anni, nonostante i deprimenti risultati della teoria, c’è una nuova speranza, ovvero l’informatica quantistica. I teorici delle stringhe, infatti, ritengono che molti problemi della teoria siano legati alla “calcolabilità” della stessa (come faccio a calcolare una infinità di stati di vuoto?), motivo per cui sistemi di calcolo più potenti (e i computer quantistici lo sono) possono rispondere a domande finora senza risposta. Rimane, ovviamente, il problema dei “dati in ingresso”: se immettiamo congetture sbagliate (e finora, nella teoria delle stringhe, le congetture non sono state la cosa migliore) in un sistema quantistico, lui restituirà risposte sbagliate. Leggendo certi articoli (alcuni involontariamente quasi umoristici, come quello del pi greco calcolato con la teoria delle stringhe) sembra che le linee guida di questa (forse) “terza rivoluzione delle stringhe” siano “buttate dentro qualcosa nel computer, qualcosa ne uscirà”.
Ma quindi, cos’è? Scienza di confine? Religione? Altro?
In questo breve excursus, ovviamente, non sono entrato nei dettagli della teoria (non sono un fisico né un matematico, ho tralasciato molte cose - come le "Swamplands" o la "compattazione" - mentre moltissime altre cose mi sfuggono), ma ho cercato di riassumere brevemente come una idea anche interessante ed innovativa, possa prendere vie “dogmatiche” e trasformarsi, con il tempo, in una sorta di “fede” pseudo-scientifica, anche a costo di andare in contrasto con i dati della realtà.
Ma perché, allora, continuare in questo infruttuoso campo di ricerca?
Per molti motivi: è brutto “buttare a mare” così tanti anni di lavoro (e, soprattutto, finanziamenti), è difficile dire “ho sbagliato”, è difficile ammettere di aver “traviato” tanti giovani ricercatori costringendoli, negli anni, a dedicarsi solo a questo campo di ricerca (se volevano “rimanere nel giro giusto” della fisica teorica), ecc, ecc.
