SCIENZA E RICERCA

L'infinita curiosità. Breve viaggio nella fisica contemporanea

Vincenzo Barone, ordinario di Fisica teorica presso l’Università del Piemonte orientale, con la sua attività porge un eccellente esempio d’integrazione tra ricerca, didattica e storia della Fisica. È autore di numerose pubblicazioni nel campo della fisica delle interazioni fondamentali, nonché del testo universitario Relatività. Princìpi e applicazioni (Bollati Boringhieri, 2004) e de L’ordine del mondo - Le simmetrie in fisica da Aristotele a Higgs (Bollati Boringhieri, 2013).

Generoso e rilevante, inoltre, è il suo impegno nella divulgazione scientifica: egli fa parte del Comitato scientifico di Asimmetrie, rivista divulgativa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; inoltre collabora col supplemento domenicale de Il Sole 24 Ore; i più recenti suoi saggi sono: Albert Einstein. Il costruttore di universi (Laterza, 2016), La matematica della natura (con G. Giorello, Il Mulino, 2016) e E=mc2 – La formula più famosa (Il Mulino, 2019).

A tali libri si aggiunge questo saggio, frutto di una collaborazione con Piero Bianucci, uno dei più noti giornalisti scientifici e divulgatori italiani, fondatore del supplemento “TuttoScienze” de La Stampa e tuttora direttore della rivista Le Stelle. Questo saggio è il coronamento di un’impresa che ha impegnato i due autori a partire dalla progettazione e organizzazione della mostra “L’infinita curiosità” (Torino, Accademia delle Scienze, 22 settembre 2017 – 18 marzo 2018), un’impresa sostenuta dalla Compagnia di San Paolo nell’ambito del Sistema Scienza Piemonte.

Il saggio conduce il lettore in un viaggio tra l’immensamente grande e l’estremamente piccolo, con qualche sosta a metà strada: un viaggio reso possibile da una strumentazione incredibilmente raffinata sviluppata negli ultimi decenni: potenti telescopi, interferometri laser (sensibili a deformazioni spaziali di 10–18 m/km), interferometri spaziali, microscopi a effetto tunnel, spettroscopi, giganteschi acceleratori di particelle. Nel DNA del libro è l’esigenza di offrire una rappresentazione visiva dell’Universo e della sua evoluzione. Saltano infatti subito all’occhio le immagini, ogni pagina ne contiene almeno una; sono immagini a colori, prevalentemente funzionali all’apprendimento, cosicché la lettura procede agevolmente coniugando la con-prensione del testo, di per sé scorrevole e chiaro, con la per-cezione delle immagini.

Un’altra caratteristica del libro è l’attenzione dedicata agli ordini di grandezza. Già nella premessa una delle ultime immagini presenta una variante della Scala impossibile di Escher- Penrose: una scala di 62 gradini ogni gradino della quale (un po’ come avviene, mutatis mutandis, per la frequenza delle note della scala cromatica del pianoforte) corrisponde a una riduzione delle dimensioni dell’universo per un fattore 10. Il primo gradino, il fondo cosmico (1026 m), rappresenta sia l’ultimo orizzonte raggiunto dall’universo durante la sua espansione sia la debole eco del possente vagito con cui l’universo, “all’indomani” del Big Bang, ci annuncia di essere venuto al mondo; “scendendo”, si esplorano regioni dello spaziotempo via via più piccole; qualche sosta nel mezzo del “pendio” (100 m) e poi giù giù, fino all’ultimo gradino –contiguo al primo!– che rappresenta la schiuma quantistica (10–35 m) di uno spazio discretizzato.

Soltanto a due formule matematiche è concesso di figurare nel libro: la formula di Eulero per i poliedri –incastonata timidamente in una finestra su “La topologia in natura” nell’ambito del capitolo “Forme della materia” –; l’altra formula –dipinta a caratteri cubitali nell’immagine del relitto di una locomotiva in Bolivia– in un ideale concorso di bellezza indetto dalla comunità mondiale dei fisici, molto probabilmente risulterebbe eletta “Formula-Universo”. È la formula alla quale nel novembre 1915 pervenne Albert Einstein, con l’aiuto determinante dei matematici italiani Gregorio Ricci Curbastro e Tullio Levi Civita. È la formula rivoluzionaria della relatività generale, secondo cui, parafrasando John Wedler: la materia e la distribuzione di energia generano il campo gravitazionale (che con la sua energia contribuisce a generare sé stesso) e dicono allo spazio-tempo come curvarsi; la curvatura dello spazio-tempo e il campo gravitazionale dicono alla materia e ai fotoni come muoversi. Non solo il tempo, dunque, ha il ruolo attivo che lo contraddistingue: lo spazio –che dal tempo non può esser disgiunto– non è da meno.

Negli ultimi decenni il dominio di ciò che oggi sembra possibile dire sulla realtà si è dilatato a dismisura; come illustrato nel libro, si è però pervenuti a una constatazione, deludente ma stimolante: la comunità degli astrofisici e dei cosmologi presume che sinora sia stata acquisita una soddisfacente conoscenza pro tempore di circa il 5 per cento dell’Universo. Al restante 95%, costituito per il 26% di materia oscura e per il 69% di energia oscura, è dedicato il capitolo finale “Visioni del Tutto”, che si conclude col paragrafo “Fantasie sul Tutto”.

La parte centrale del libro si sofferma su quel 5 per cento. La relatività ristretta e la dilatazione cinematica del tempo; l’astrofisica e i “Messaggeri del cosmo” (accanto ai raggi cosmici, in primo piano le onde gravitazionali provocate dal sussulto dello spazio causato dalla coalescenza di due buchi neri o di due stelle di neutroni); la relatività generale e la dilatazione gravitazionale del tempo; la meccanica quantistica e in particolare “Le forze della natura” e “le particelle elementari e il Modello Standard”: queste le tappe principali del “viaggio nella fisica contemporanea”, mirante a soddisfare la nostra curiosità. Sfoggiando una elegantissima veste tipografica, il saggio si rivolge a un’ampia varietà di lettori. Vuole esser divulgativo e lo è.

Scritto con esemplare rigore scientifico, costituisce un riferimento sicuro sia per gli insegnanti dei Licei che desiderino perseguire l’aggiornamento stimolato dai nuovi programmi ministeriali sia per i giovani in procinto di intraprendere all’università lo studio della matematica, della filosofia e della fisica. Nel leggerlo, potranno provare il piacere di imparare cose nuove i dottorandi e i ricercatori di queste discipline e anche coloro che, negli anni verdi, abbiano avuto la fortuna e il privilegio di incontrare e ascoltare alcuni dei protagonisti dello sviluppo della fisica contemporanea, citati con ammirazione e devozione dagli autori. Purtroppo il libro non è disponibile nel formato elettronico. Peccato. Questo è un saggio che merita una diffusione ampia e qualificata anche e soprattutto tra i nativi digitali. Sono encomiabili la lungimiranza del Sistema Scienza Piemonte e la generosità della Compagnia San Paolo: perché non completare la loro opera buona donando una copia del libro alle biblioteche di tutti i Licei classici e scientifici e di tutte le Università italiane?

Pubblicato su Il Nuovo Saggiatore

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