Secondavista

Una delle teorie più affascinanti della fisica moderna è senza dubbio la Teoria delle stringhe. La sua attrattività è dovuta in primo luogo al fatto che tenta di superare i contrasti emersi nella fisica moderna e poi, in secondo luogo, per le implicazioni filosofiche che essa comporta.
Il sogno che sembra svelato dalla Teoria delle stringhe, ovvero di una teoria unificata in grado di spiegare ogni cosa nella realtà visibile (e non solo), dall’infinitamente grande all’infinitamente piccolo è, del resto, un anelito della filosofia antica; essa però, nel tentativo di perseguire tale obbiettivo, non ha potuto prescindere dalla formulazione di ipotesi metafisiche “stabilizzanti” su cui poi costruire una teoria in grado di spiegare ogni cosa nell’universo (cosiddetta Teoria del tutto).
La Teoria delle stringhe sembrerebbe riuscire laddove l’antica filosofia della natura ha, per sua “natura”, fallito; infatti la prima ha l’attributo di scientificità di cui difetta, ovviamente, la seconda, anche se, tale affermazione è tutt’altro che ovvia e pacifica.
Nell’ambito della comprensione dell’universo, la fisica moderna si è sviluppata, per molto tempo, nell’ambito di un dualismo (insuperabile) fra Meccanica Quantistica (Planck) e Teoria della relatività (Einstein). E’ proprio a proposito della prima che lo scopritore della relatività formulò la famosa espressione “Dio non gioca a dadi”. La Meccanica Quantistica è rivolta all’indagine dell’infinitamente piccolo (molecole, atomi etc..), mentre la seconda è orientata all’infinitamente grande (stelle, galassie etc..). Per molto tempo le due teorie semplicemente si ignoravano. La gravità e la relativa curvatura potevano infatti essere trascurate quando si studiavano le particelle elementari allo stesso modo in cui le loro dinamiche e caratteristiche potevano non essere considerate se si studiavano i corpi celesti. L’incompatibilità fra tali teorie emerse solo con la scoperta di nuovi oggetti presentanti entrambe le caratteristiche sopra definite, ovvero oggetti infinitamente grandi ed infinitamente piccoli. Si pensi ai “buchi neri” che, pur essendo piccolissimi come dimensione, hanno densità, massa e attrazione gravitazionale immensa. Ebbene, è da tale aporia concettuale che nacque la Teoria delle stringhe.
Pertanto, si è cominciati a pensare ad una nuova teoria che spiegasse ogni genere di fenomeno dell’universo, anche a costo di mettere in discussione alcuni “dogmi” della fisica moderna, primo su tutti la composizione della materia. Infatti, la Teoria delle stringhe, ipotizza che la materia (e non solo) sia formata da corde vibranti sottilissime, infinitamente più piccole degli atomi (miliardi di miliardi di volte), fatte di energia. E’ la forma delle stringhe e la loro vibrazione che determina la natura delle particelle elementari, la loro massa e la loro carica. Tali stringhe, attraverso la loro vibrazione, darebbero perciò luogo a quella che è stata definita la più grande e la più bella sinfonia dell’universo.
L’importanza della Teoria delle stringhe del resto non può essere ricondotta alla sola spiegazione della composizione della materia. Infatti, non bisogna dimenticare che la stessa ha l’ambizione a divenire la Teoria del tutto, ovvero la teoria in grado di spiegare l’universo, le sue leggi, la sua composizione e le forze che in esso operano. Al riguardo, nel corso dello sviluppo della fisica, è doveroso sottolineare che si è assistiti a tentativi di unificazione, alcuni riusciti, altri ancora falliti. Se Maxwell riuscì ad unificare l’elettricità con il magnetismo, Einstein fallì nel tentativo di ricondurre la gravità e l’elettromagnetismo ad un unico sistema di equazioni in grado di spiegare l’operare congiunto delle due forze. Ebbene, in tal senso, la Teoria delle stringhe va ben oltre il tentativo einsteiniano, tentando l’unificazione non solo delle forze sopra citate ma di tutte quelle conosciute, ovvero, anche della forza nucleare forte e della forza nucleare debole. Il problema che si dovette affrontare era dovuto al fatto che, nell’ottica della meccanica quantistica, la gravità non trovava giustificazione in quanto forza molto più piccola rispetto alle altre (nel mondo degli atomi essa diviene trascurabile e comunque incompatibile); le altre tre forze della natura risultavano invece connesse ed addirittura inscindibili nel momento della creazione dell’universo. Tale problema fu risolto dalla Teoria delle stringhe attraverso la formulazione dell’ipotesi dell’esistenza di una particella senza massa (operante nel mondo della meccanica quantistica) in grado di “trasmettere” la gravità.
Da quanto detto sinora, l’idea fondamentale sulla composizione della materia è quindi, in generale, quella di Leucippo e di Democrito, consistente nell’ipotizzare l’esistenza di particelle elementari non ulteriormente scindibili. La Teoria delle stringhe estremizza tale concetto prevedendo nuovi oggetti, infinitamente più piccoli degli atomi, detti stringhe. Un’altra implicazione notevole è che al concetto di particella elementare puntiforme (e quindi senza dimensione) se ne sostituisce un altro, ovvero l’ipotesi che le particelle elementari siano corde o stringhe, dotate quindi di una dimensione.
Del resto, la visione atomista del vuoto potrebbe anche essere rapportata alla moderna concezione dell’antimateria, evidenziando, ancora una volta, l’attualità e l’incredibile acutezza di tesi risalenti ad un’epoca in cui gli unici strumenti a disposizione dei “fisici” (nell’accezione moderna naturalmente) erano la squadra ed il compasso (o giù di lì).
La Teoria delle stringhe avrebbe anche delle proprietà meravigliose. Infatti, con il progredire degli studi in materia, si ipotizzò che la stessa possedesse una proprietà successivamente nota come “supersimmetria”, ovvero una corrispondenza diretta fra particelle di forza (dette anche mediatrici) e particelle di materia. In altre parole, caratteristica della Teoria delle stringhe, sarebbe la presenza di una “simmetria” fra bosoni (fotoni, gravitoni etc..) e fermioni (leptoni, quark etc..). Ciò significherebbe che, date le quattro forze fondamentali della natura (elettromagnetismo, gravità, forza nucleare forte e forza nucleare debole), per ogni particella di materia esisterebbe una corrispondente particella di forza.
Un’implicazione affascinante di tale teorizzazione è che l’unificazione delle quattro forze in un’unica teoria e quindi in un unico sistema può avvenire solo ipotizzando l’esistenza di dieci dimensioni; in particolare, oltre le tre dimensioni “classiche” ed il tempo, esisterebbero altre sei dimensioni entro le quali le stringhe sarebbero definite. Ciò comporterebbe, tra l’altro, l’esistenza di universi paralleli al nostro.
La realtà delle stringhe è piuttosto poliedrica e multiforme. Esistono infatti differenti versioni (proliferazioni secondo alcuni) della stessa, sebbene il nucleo centrale della teoria resti invariato. Vi è tuttavia un’eccezione costituita da una variante precedente la Teoria delle stringhe vera e propria (detta supersimmetrica) nota come “Teoria bosonica delle stringhe” che addirittura ipotizza l’esistenza di ventisei dimensioni. La M-teoria (interessante è anche la discussione sul significato della lettera “M”) ha l’ambizione di unificarle tutte prevedendo, tra l’altro, una dimensione aggiuntiva a quelle postulate dalle altre teorie delle stringhe; essa ipotizza anche la possibile esistenza di aggregazioni di stringhe note come membrane, brane o p-brane (p=1, 2 etc..). Ciò non deve destare stupore considerando che la M-teoria rappresenta l’apice delle riflessioni su un universo fatto di stringhe.
Un’altra fondamentale implicazione filosofica della Teoria delle stringhe è il superamento del modello standard riguardo la spiegazione dell’origine dell’universo nonché, il superamento del concetto di “singolarità” in base al quale, andando sempre più indietro nel tempo, l’universo diverrebbe sempre più piccolo e denso fino a scomparire. Secondo tale concezione, all’atto della creazione (t=0), la temperatura e la massa dell’universo sarebbero state infinite, mentre la dimensione dello stesso sarebbe stata nulla. Se si considera invece la Teoria delle stringhe si osserva che, andando indietro del tempo, una volta superata una lunghezza predefinita (di Planck), le variabili tenderebbero a cambiare; la temperatura e la densità comincerebbero a scendere. Ciò ha portato alla creazione di un nuovo modello cosmologico dove l’Universo (il nostro, dove valgono le nostre leggi fisiche in quanto di universi ce ne sono praticamente un numero infinito) non avrebbe una vera e propria origine, bensì dei cicli di espansione e contrazione. Si tratta di un concetto non nuovo in filosofia. Inoltre, anche in relazione a tale modello, emergerebbe un’altra simmetria; infatti, la Teoria delle stringhe considerando l’universo racchiuso entro n membrane, prevede che le particelle presenti nelle stesse, passando da una membrana ad un’altra, si comporterebbero reciprocamente come materia oscura/visibile a seconda della posizione occupata.
La Teoria delle stringhe è affascinante anche perché implica fenomeni naturali non ancora osservati dall’uomo, pur riservandosi di dimostrarli, quanto meno indirettamente, con l’evolvere dei mezzi a disposizione degli sperimentatori.
La bellezza delle Teoria delle stringhe non abbaglia tuttavia il suo problema maggiore rappresentato dalla verificabilità della stessa. Infatti, per osservare direttamente le stringhe, occorrerebbero strumenti infinitamente più potenti (ancora una volta, miliardi di miliardi di volte) di quelli attualmente disponibili; ciò renderebbe tale teoria non scientifica ovvero, dal punto di vista dello sperimentatore, inconsistentemente ed odiosamente metafisica. Per tale motivazione essa è addirittura accusata di aver sottratto energie (e fondi) allo sviluppo ed alla sperimentazione di teorie alternative, forse anche a causa del fascino (mi si consenta di dire metafisico) che la stessa esercita sugli uomini di scienza. In ogni caso, presso il CERN di Ginevra, si stanno ricercando prove indirette che confermino la Teoria delle stringhe, fra cui le dimensioni extra e la supersimmetria delle particelle.
In ogni caso, se ci si muove in un contesto teoretico popperiano (mi si consenta di dire anti-anti-metafisico o quanto meno anti-neopositivista) nel quale il criterio della verificabilità degli enunciati scientifici è sostituito dal criterio della falsificabilità ci si accorge che la conclusione ingenua contro la Teoria delle stringhe è quanto meno discutibile. Infatti la falsificabilità che caratterizza la Teoria delle stringhe è condizione sufficiente per considerarla non solo non ontologica, ma addirittura scientifica. L’audacia epistemologia popperiana consiste proprio in un “rovesciamento” del “comune modo di pensare” alla scienza, evidenziando che tanto maggiore è il contenuto empirico delle tesi scientifiche e quindi tanto più è rischiosa una teoria, tanto più essa è scientifica. D’altro canto la verificabilità di una teoria non necessariamente la rende scientifica in quanto, può in ogni momento essere falsificata. Del resto, la Teoria delle stringhe sembra soddisfare il requisito della verosimiglianza rispetto alle teorie fisiche tradizionali.
E’ pur vero che l’epistemologia popperiana presenta alcuni punti deboli, evidenziati tra l’altro dallo stesso filosofo austriaco e che le sue tesi potrebbero non essere conclusive in favore dell’accettazione o del rifiuto della Teoria delle stringhe. Tuttavia, se ci si muove nell’ottica neopragmatista di Laucence Laudan, si è a conoscenza che la teoria scientifica migliore è quella che in un dato momento storico risolve il maggior numero di problemi e comunque i più importanti. Ebbene, è proprio questo che fa attualmente la Teoria delle stringhe. In conclusione, quindi, si consenta almeno la sospensione del giudizio riguardo l’attendibilità scientifica della Teoria delle stringhe. Del resto, ai tempi di Democrito, la concezione atomista della composizione della materia non poteva essere verificata, salvo poi rivelarsi vera in seguito alle sperimentazioni successive dei fisici moderni.