|
È questa la «teoria del campo
unificato» che espone, con una serie di equazioni fra loro collegate, le leggi
fisiche governanti le due forze fondamentali dell'universo: gravitazione ed
elettromagnetismo. I1 significato di questa teoria può essere apprezzato solo
quando si pensi che virtualmente tutti i fenomeni della natura sono conseguenza
di queste due forze primordiali. Fino a cento anni fa elettricità e magnetismo -
se pure studiati dal tempo dell'antica Grecia - erano considerati come due
fenomeni distinti. Ma gli esperimenti di Oersted e Faraday, nel XIX secolo,
dimostrarono che una corrente elettrica è sempre accompagnata da un campo
magnetico e, reciprocamente, che in certe condizioni forze magnetiche hanno la
possibilità di indurre correnti elettriche. Questi esperimenti portarono alla
scoperta del campo elettromagnetico, attraverso il quale le onde luminose, le
onde-radio, e tutte le altre perturbazioni elettromagnetiche sono propagate
nello spazio. Perciò elettricità e magnetismo debbono essere considerati come
una sola forza. Eccezione fatta per la gravitazione, quasi tutte le altre forze
presenti nell'universo, forze di attrito, forze chimiche per mezzo delle quali
gli atomi possono unirsi in molecole, forze coesive che legano particelle di
materia di maggiori dimensioni, forze elastiche che permettono ai corpi di
mantenere la loro forma, sono di origine elettromagnetica; esse infatti
implicano l'esistenza della materia, la quale è composta di atomi che a loro
volta sono composti di particelle elettriche; perciò le affinità fra i fenomeni
gravitazionali ed elettromagnetici sono molto notevoli. I pianeti si muovono nel
campo gravitazionale del sole; gli elettroni girano vorticosamente nel campo
elettromagnetico del nucleo atomico. Oltre a ciò la terra è un grande magnete:
un fatto ben noto a tutti coloro che usano la bussola; anche il sole e le stelle
possiedono un campo magnetico.
Tutti i tentativi compiuti per
identificare l'attrazione gravitazionale come un effetto elettromagnetico, sono
falliti. Einstein stesso pensò di esservi riuscito nel 1929 e pubblicò allora
una teoria del campo unificato, che in seguito da lui stesso fu trovata
inadeguata allo scopo. La sua nuova teoria, completata alla fine del 1949,
è molto piu ambiziosa; infatti essa promulga una serie di leggi universali
destinate a comprendere non solo gli sconfinati campi gravitazionali ed
elettromagnetici degli spazi interstellari, ma anche il minuscolo e potente
campo nell'interno dell'atomo. È difficile dire se il grande
obiettivo della teoria del campo unificato sarà del tutto raggiunto; solo
anni di lavoro matematico e sperimentale potranno dirlo. Ma quando il
vasto quadro cosmico sarà interamente rivelato, l'abisso fra macrocosmo e
microcosmo, cioè fra il grandissimo ed il piccolissimo, sarà colmato, e
l'intera costruzione dell'universo si ridurrà ad una struttura omogenea nella
quale materia ed energia si confondono, e tutte le forme di moto, dalla
lenta rotazione delle galassie alle disordinate fughe di elettroni,
diventano semplici trasformazioni della struttura e concentrazione del campo
primordiale.
Poiché lo scopo della scienza è di
descrivere e spiegare il mondo in cui viviamo, Einstein nel definire la
molteplicità della natura entro i termini di una singola armoniosa teoria,
avrebbe raggiunto la sua meta più elevata. I1 significato della parola «
spiegare », però, subisce una restrizione per ogni passo dell'uomo alla ricerca
della verità. Invero la scienza non può ancora « spiegare » che cosa siano
l'elettricità, il magnetismo e la gravità; i loro effetti possono esser misurati
e predetti, ma, per quanto riguarda la loro natura fondamentale, lo scienziato
moderno nulla sa più di quanto era noto a Talete di Mileto, il quale per primo
speculò sulle proprietà elettriche dell'ambra, circa nel 585 a. C. Molti fisici
contemporanei escludono che l'uomo possa arrivare un giorno a scoprire la vera
essenza di queste forze misteriose. « L'elettricità » dice Bertrand Russell,
« non è una cosa come la cattedrale di S. Paolo; è il modo in cui si comportano
i corpi. Quando noi abbiamo detto come i corpi si comportano quando sono
elettrificati, e per quali circostanze essi sono elettrificati, non ci resta
altro da dire ». Fino a poco tempo fa gli scienziati avrebbero riso di una
simile tesi. Aristotele, la cui scienza naturale ha dominato il pensiero
dell'Occidente per duemila anni, era convinto che l'uomo potesse giungere a
comprendere una realtà finale, ragionando sui « principi di per se stessi
evidenti ». Per esempio: è un principio evidente che tutto l'universo ha il suo
posto ben definito, da ciò si deduce che gli oggetti cadono al suolo perché ad
esso appartengono; il fumo sale verso l'alto perché là è la sua sede. La scienza
di Aristotele aveva lo scopo di spiegare « perché » avvengono i fatti. La
scienza moderna è nata quando Galileo cercò di investigare « come » avvengono,
dando cosi origine al « metodo sperimentale », il quale oggi costituisce la base
della ricerca scientifica.
Dalle scoperte di Galileo e da
quelle di Newton, si è sviluppato nella generazione seguente un universo
meccanico costituito da forze, pressioni, tensioni, oscillazioni ed onde. Sembrò
che non esistesse alcun procedimento naturale il quale non potesse essere
descritto in termini di comuni esperienze, illustrate da un modello concreto o
addirittura predetto dalle straordinariamente precise leggi della meccanica
enunciate da Newton. Ma prima della fine del secolo passato si presentarono con
evidenza alcune deviazioni da queste leggi; e benché tali deviazioni fossero
molto piccole, tuttavia esse erano di natura tanto fondamentale, che l'intero
edificio dell'universo meccanico newtoniano cominciò a tentennare. La sicurezza
che la scienza possa spiegare « come » avvengono i fatti, cominciò a vacillare
circa venti anni or sono. Al momento presente ci dobbiamo domandare se lo
scienziato sia in qualche modo in vero contatto con la « realtà » e possa
sperare che ciò avvenga in futuro.
CAPITOLO II
I fattori che primi condussero i
fisici a non aver fiducia in un universo meccanico funzionante tranquillo e
senza scosse, apparvero negli interni ed esterni orizzonti della conoscenza,
nell'invisibile regno dell'atomo e nelle profondità degli spazi intergalattici.
Per descrivere questi fenomeni quantitativamente, due grandi sistemi teorici
furono sviluppati fra il 1900 e il 1927: la teoria dei « quanti », che tratta
delle unità fondamentali della materia e dell'energia, e la teoria della «
relatività », che tratta come un tutto lo spazio, il tempo e la struttura
dell'universo.
Ambedue sono ora considerate come le colonne
del pensiero fisico moderno. Ambedue descrivono fenomeni nei rispettivi campi in
termini di coerenti relazioni matematiche. Esse non rispondono al newtoniano «
come » niente più di quanto le leggi di Newton rispondessero all'aristotelico «
perché ». Esse, per esempio, forniscono equazioni, le quali con grande
precisione definiscono le leggi che governano la radiazione e propagazione della
luce. Ma il vero meccanismo per cui l'atomo irradia luce e per il. quale la luce
è propagata attraverso lo spazio, rimane sempre uno dei piu grandi misteri della
natura. Allo stesso modo le leggi che governano il fenomeno della
radioattività permettono agli scienziati di predire che in una certa
quantità di uranio un dato numero di atomi si disintegra in un dato tempo. Ma proprio quali atomi si disintegrino e come essi siano scelti per
essere distrutti, questi sono problemi ai quali per il momento non si sa dare
una risposta .
Nell'accettare una
descrizione matematica della natura, i fisici sono stati obbligati ad
abbandonare il mondo comune dell'esperienza, il mondo della percezione dei
sensi. Per comprendere il significato di questo abbandono, è necessario
oltrepassare la fragile frontiera che divide la fisica dalla metafisica.
Quesiti comprendenti le relazioni fra l'osservatore e la realtà, fra
soggetto ed oggetto, hanno assillato i filosofi fino dall'alba della
ragione. ventitre secoli fa il filosofo greco Democrito scriveva: « Dolce
ed amaro, freddo e caldo, come pure tutti i colori, tutte queste
cose esistono solo come opinione e non nella realtà; ciò che veramente
esiste sono i corpuscoli immutabili, gli atomi, e i loro moti nello spazio
vuoto. Anche Galileo era conscio del carattere puramente soggettivo delle
qualità del senso come colore, gusto, odore e suono e notava che esse non
possono essere ascritte agli oggetti esterni più di quanto non lo sia il
solletico o il dolore prodotto toccando tali oggetti.
Il filosofo inglese John Locke
cercò di penetrare nella « vera essenza della sostanza » separando quelle che
egli chiamava le qualità primarie della materia da quelle secondarie. In tal
modo egli considerava forma, moto, solidità e tutte le proprietà geometriche,
come qualità reali o primarie, inerenti all'oggetto stesso, mentre le qualità
secondarie, come colori, suoni, gusti, sarebbero semplici proiezioni sugli
organi del senso. L'artificiosità di questa distinzione apparve evidente ai
pensatori più moderni.
"Io sono capace di
provare" scriveva il grande matematico tedesco Leibniz "che non solo la luce,
il colore, e cose simili, ma anche il moto, la forma, e lo spazio non sono altro
che qualità apparenti". Come il nostro senso visivo, per esempio, ci dice che
una palla da golf è bianca, cosi la visione aiutata dal nostro senso del tatto
ci dice che essa è inoltre rotonda, liscia e piccola, qualità che,
indipendentemente dai nostri sensi, non hanno più realtà di quella da noi
definita, per convenzione, come bianca.
In tal modo i filosofi e gli scienziati
giunsero gradatamente ad una sorprendente conclusione: poiché ogni oggetto non è
che la somma delle sue qualità, e poiché le qualità esistono solo nella mente,
l'intero universo obiettivo, costituito da materia e da energia, da atomi e da
stelle, esiste solo come una costruzione della coscienza, un edificio di simboli
convenzionali a cui i sensi dell'uomo hanno dato forma.
Come afferma Berkeley, nemico acerrimo
del materialismo: "Tutto il coro celeste e l'insieme degli oggetti terrestri,
in una parola tutti quei corpi formanti la poderosa costruzione del mondo, non
hanno alcuna sostanza senza la mente... Fino a tanto che essi non siano da me
percepiti e non esistano nella mia mente o in quella di ogni altra creatura,
essi o non debbono avere alcuna esistenza oppure sussistono solo nella mente di
qualche spirito eterno". Einstein ha condotto questo ragionamento logico fino ai limiti estremi dimostrando che anche spazio e tempo sono forme di intuizione,
le quali...
Continua... |
MESSAGGIO PUBBLICITARIO
|
Le
figure di seicento grandi uomini di ogni epoca santi, filosofi e re, sono
scolpite sulle pareti di marmo della chiesa di Riverside a New York; si ergono
in rigida immobilità, sorvegliando spazio e tempo con fermo sguardo immortale.
Un pannello inquadra i geni della scienza - quattordici - collegando attraverso
i secoli Ippocrate, morto nel 370 a. C., ad Albert Einstein, morto nel 1955.
