Questioni di simmetria, nell’arte come nella scienza: è questo l’argomento da cui parte L’ordine del mondo (Bollati Boringhieri 2013), l’ultimo libro divulgativo pubblicato da Vincenzo Barone. Un tema complesso ma avvincente, che spazia dalla fisica teorica all’estetica, e soprattutto fondamentale per comprendere alcune delle recenti scoperte scientifiche più importanti, come il Bosone di Higgs.

Barone è il protagonista del secondo degli incontri tra pubblico e autori del Premio Galileo 2014, .

Perché un libro proprio sulla simmetria?

Perché si tratta di un argomento centrale nella storia scienza: qualcuno anzi ha detto che la fisica negli ultimi 50 anni è stata essenzialmente uno studio e un approfondimento delle simmetrie, in particolare per quanto riguarda le particelle subatomiche e la struttura della materia.

Ci spiega cosa si intende esattamente per simmetria in fisica?

Una cosa molto semplice per la verità, e cioè che pur nel divenire del mondo e nella varietà dei fenomeni c’è qualcosa che rimane invariato: le leggi di natura. L’affermazione di questo fatto è quello che noi in fisica chiamiamo simmetria. 

Scusi ma questo non si sapeva già?                                   

Certo i padri fondatori della fisica classica, come Galileo e Newton, avevano già l’idea che le leggi naturali fossero un dato permanente e valido in tutto l’universo. Nella sua forma attuale però l’idea moderna di simmetria si afferma con la teoria della relatività: quando Einstein postula che le leggi fisiche siano uguali per tutti gli osservatori, a prescindere dai punti di vista e dai sistemi di riferimento.

Un concetto quindi molto diverso da quello in uso nella geometria.

Eppure anche in geometria la definizione di simmetria risale appena all’800. Euclide, il padre della geometria, non ne parla, mentre Aristotele e Vitruvio ne avevano idea molto più vaga, sostanzialmente vicina a quella di armonia e di proporzione tra gli elementi. La cosa interessante è che, quando dalla geometria passa nella fisica, il concetto di simmetria recupera anche parte della valenza di armonia e di proporzione che aveva nel periodo classico. Ridiventa insomma un attributo estetico, quindi inaspettatamente introduce nella fisica un’idea di bellezza.

Bellezza? Cosa c’entra con la scienza?

Il premio Nobel Paul Dirac ripeteva spesso “le leggi della fisica devono essere dotate di bellezza matematica”; nel 1957 all’università di Mosca incise proprio questa frase su una lavagna, che oggi è ancora conservata come un prezioso reperto.  Ma c’è chi ha fatto di più: il fisico Hermann Weyl ad esempio confidava che tra una teoria vera ma “brutta”, e una bella ma falsa, avrebbe sempre preferito la seconda. Dirac non ha mai definito il suo concetto di bellezza, certi suoi appunti però fanno pensare che questa per lui fosse strettamente connessa con il grado di simmetria. Un altro fisico teorico contemporaneo, Steven Weinberg, ha scritto invece che la bellezza di una teoria, oltre che nella sua semplicità, sta nel senso di inevitabilità che sa darci. Come in alcune composizioni pittoriche – lui stesso fa l’esempio de La sacra famiglia di Raffaello – dove sembra che nessun elemento possa essere tolto o cambiato senza compromettere il tutto.

C’è quindi qualcosa che collega un tempio greco, una sinfonia di Beethoven e la Divina Commedia con una “bella” formula matematica”?

Gli esseri umani sono portati a riconoscere immediatamente le simmetrie nelle forme: anzitutto quella bilaterale, propria del corpo umano e di molti animali, e quella radiale, che caratterizza ad esempio i fiori e una stella marina. Si tratta di una sensibilità innata nell’uomo; sono state ad esempio scoperte delle asce di pietra perfettamente simmetriche fabbricate centinaia di migliaia di anni fa: oggetti percepito come “belli” già dall’Homo Erectus, anche se questo non comportava alcun aumento della loro funzionalità specifica.  

La bellezza quindi come rispetto di regole matematiche?

Certo non è sempre facile comprenderlo, visto che siamo abituati considerare il bello come qualcosa di soggettivo, mentre allo stesso tempo la scienza viene percepita come il regno dell’oggettività assoluta. Vorrei però sottolineare come le simmetrie non siano speculazioni puramente astratte, bensì uno strumento di lavoro concreto per gli scienziati. La simmetria infatti si riferisce a proprietà oggettive delle teorie, verificabili sperimentalmente. Che però possono essere viste anche da un punto di vista estetico. Sono sicuramente una forma di oggettivazione della bellezza: parte di ciò che si intende quando si parla di forma bella.

Perché nel libro scrive diffusamente del bosone di Higgs? Cos’ha a che vedere con la simmetria?

Perché con questa scoperta è stata completata la verifica sperimentale del Modello Standard che spiega tre delle forze fondamentali della natura. La cosa interessante è che questa teoria fondamentale è integralmente basata su alcune simmetrie: una costruzione che comporta effetti positivi, ma anche difetti. Se infatti fosse una teoria rigorosamente coerente il mondo sarebbe evanescente, totalmente privo cioè di massa. Ora la scoperta del bosone permette di valorizzare alcune simmetrie e di “nasconderne” altre,  di metterle insomma sotto il tappeto, evitandone così alcune conseguenze irrealistiche.

Daniele Mont D’Arpizio