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30set/180

La fisica a caccia della vita

Intervista allo scienziato George Ellis  di Ida Bozzi (Corriere 30.9.18) “«Ecco una questione fondamentale: i processi di meccanica quantistica svolgono un ruolo importante nella biologia? Ci sono indizi che le cose possano stare proprio in questo modo». Lo scienziato sudafricano George Ellis illustra quello che la ricerca può (e non può dire) sull’esistena. E auspica una maggiore integrazione tra discipline umanistiche e scientifiche”

“”Il grande mistero dell’universo siamo noi. Non solo lo spazio profondo o l’origine del cosmo, che pure sono frontiere della conoscenza. Ma noi, la nostra coscienza e biologia, il motivo per cui siamo qui. Ce ne parla una grande mente della fisica, lo scienziato sudafricano George Ellis, professore emerito di Sistemi complessi all’Università di Cape Town in Sudafrica, e per molti anni docente di Fisica del cosmo alla Sissa, Scuola internazionale superiore di studi avanzati di Trieste. Proprio alla Sissa, Ellis è atteso il 2 ottobre per inaugurare un nuovo super-istituto, l’Ifpu, Institute for Fundamental Physics of Universe, che prevede la collaborazione di quattro grandi istituzioni scientifiche per studiare la fisica dell’universo con modalità e progetti d’avanguardia. In vista dell’incontro di Trieste, città cui è molto legato anche per i ricordi personali («io e mia moglie eravamo buoni amici di Margherita Hack e Aldo de Rosa»; in particolare Ellis ammirava Hack «sia come scienziata e direttore dell’Osservatorio di Trieste, sia come donna forte che ha avuto molto coraggio nell’esprimere le sue opinioni»), il professore spiega quali sono le sfide della Fisica, tra limiti e spiragli per la conoscenza.
Cominciamo dai limiti. Che cosa può e non può fare la scienza, in particolare la fisica?
«La scienza è molto potente, nella sua sfera d’indagine propria: osservazioni molto precise di oggetti distanti (in astronomia) o di piccoli oggetti (usando microscopi), e misure molto precise ripetibili in laboratorio o con collider di particelle e, più recentemente, in biologia molecolare e neuroscienze. Tuttavia ci sono due tipi di limiti a ciò che la scienza può fare. Intanto, ci sono i limiti fisici: i telescopi misurano la radiazione degli oggetti che possiamo vedere, ma ci sono vaste regioni dell’universo che non possiamo vedere (nessuna particella ci porta informazioni in modo più veloce della luce). Poiché l’universo ha un’età limitata (da quando è diventato trasparente alle radiazioni), non possiamo vedere oggetti più lontani di 42 miliardi di anni luce, né dimostrare affermazioni su ciò che potrebbe esistere oltre. Usiamo i collider di particelle per “vedere” su scale molto piccole, ma c’è un limite anche per le energie che possiamo usare nei collider, per dimensioni e costo (pensate al Cern). In particolare non possiamo testare le teorie della gravità quantistica».
Ma c’è un altro problema.
«Il secondo limite è più fondamentale. Molti aspetti di ciò che esiste non sono suscettibili di osservazioni o esperimenti ripetibili e precisi, questioni di grande importanza per l’umanità, come la natura della bellezza o l’esperienza dell’amore o l’esistenza del bene e del male: lo sono per alcuni aspetti, ma il loro nucleo non lo è. Non ci sono test sperimentali per il bene e il male, o la bellezza e la bruttezza, o la qualità della letteratura. Forse non rappresentano la conoscenza umana, ma piuttosto l’esperienza umana; ciò non diminuisce la loro importanza per noi. E c’è il problema più profondo che la scienza deve affrontare».
E quale sarebbe?
«Se mai ci sarà una completa spiegazione scientifica del difficile problema della coscienza: perché possiamo provare qualia (cioè aspetti qualitativi dell’esperienza, ndr) come verde e rosso, dolore, fame, sapore di sale? Il mio punto di vista è che non risolveremo mai il problema in modo scientifico. Impareremo molto sui correlati neurali della coscienza ma non risolveremo il problema di come la coscienza possa venire in essere. Ci sono molte sfide nella scienza: la natura della gravità quantistica è una questione chiave. Abbiamo due teorie principali (teoria delle stringhe e gravità quantistica dei loop) e molte altre (come la teoria degli insiemi causali). Difficile testarle sperimentalmente, o verificare se stanno andando nella giusta direzione (ad esempio, non c’è nessun test diretto per tutte le dimensioni superiori supposte nella teoria delle stringhe). E un’altra questione è: i processi di meccanica quantistica svolgono un ruolo importante in biologia? Ci sono indizi che possa essere così. Insieme al premio Nobel Philip Anderson, considero questi problemi di emergenza fondamentali (l’emergenza in fisica e in altre discipline è una proprietà per cui il “tutto” ha caratteristiche che le parti da sole non hanno, ndr)».
Le prossime sfide sono la materia oscura e l’energia oscura?
«Sono questioni irrisolte molto importanti in cosmologia. Possiamo rilevare entrambe, attraverso i loro effetti, ma vogliamo sapere che cosa sono, ed è molto più difficile. La materia oscura può essere testata in molti modi, cosa che si sta facendo ora. Ma l’energia oscura è così debole che forse può essere verificata solo attraverso i suoi effetti astrofisici e cosmologici, che non ci dicono di che cosa è fatta. Il sistema solare è troppo piccolo per il rilevamento diretto. Nuove sfide sono sorte con il rilevamento di onde gravitazionali dalle collisioni di buchi neri e stelle di neutroni. È una prodezza tecnica meravigliosa. Esplorare come la teoria si rapporti a queste osservazioni è una sfida chiave per l’astronomia multi-messaggero: sarà uno degli obiettivi principali del nuovo Ifpu di Trieste».
Torniamo a parlare della vita. Siamo destinati a non sapere perché la vita esiste?
«È una proprietà misteriosa dell’universo, il fatto di essere di natura tale da permettere alla vita di esistere — essere bio-friendly. Da un punto di vista cosmologico, potrebbe essere altrimenti, con nessuna vita possibile nell’universo (ad esempio perché in quell’universo non esistono stelle o pianeti, o elementi pesanti come carbonio e fosforo). Un’ipotesi scientifica per spiegarlo è assumere che il nostro cosmo faccia parte di un multiverso: miliardi di parti in espansione come quella in cui viviamo, ciascuna con diverse proprietà fisiche, in modo che alcune siano bio-friendly anche se la maggior parte non lo sono (per noi non osservabili perché fuori dal nostro orizzonte visivo). È una buona spiegazione filosofica, ma è insoddisfacente in termini scientifici perché non puoi provarla. E non risolve il problema del perché la vita possa esistere. Anzi, lo stesso problema si pone anche per il multiverso: perché consente universi in cui la vita può esistere? Sarebbe risolto se potessimo dimostrare che, qualunque meccanismo abbia creato gli universi, doveva crearli necessariamente bio-compatibili, ma non abbiamo alcun controllo scientifico su quale potrebbe essere un tale meccanismo — se pure quest’idea ha senso. Alla fine, perché l’universo consente alla vita di esistere non è problema risolvibile scientificamente».
Quindi non lo sapremo mai?
«Secondo me non si dovrebbero prendere in considerazione solo i dati scientifici, ma anche molti altri dati sulla natura dell’esistenza, come la presenza della bellezza e della bruttezza, dell’amore e dell’odio… Ciò esiste e anch’esso dà informazioni sulla natura dell’universo, perché l’universo è di natura tale da rendere possibile la sua esistenza. I dati scientifici catturano solo parte della realtà, come ha notato ad esempio Arthur Eddington. Il resto di tale esperienza consiste anche di dati sulla natura dell’esistenza e di possibilità che possono verificarsi nell’universo; per esempio, gran parte della storia umana è guidata dalle idee, più che da fisica o biologia, come è stato spiegato nel libro Sapiens di Yuval Noah Harari».
Forse la prossima sfida della scienza potrebbe essere un ripensamento filosofico del mondo.
«Infatti: gli scienziati devono riflettere attentamente sulla relazione con la filosofia. Esiste attualmente una sofisticata filosofia della scienza che coinvolge gli scienziati su alcune questioni fondamentali».
La fisica quantistica è molto difficile; forse gli scienziati dovrebbero essere, anche, filosofi.
«Concordo moltissimo: i fisici devono impegnarsi con la filosofia, ma il tipo giusto di filosofia! Tra l’altro, io non penso che la meccanica quantistica sia troppo difficile per i filosofi stessi; molti di loro sono davvero ben preparati e ne discutono a un livello sofisticato: mi vengono in mente David Albert, Tim Maudlin, David Wallace, Shelley Goldstein, Simon Saunders…».””

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