L’argomento discusso in queste pagine
è sommamente importante e include molte argomentazioni che mi sembrano decisive,
sebbene la mia trattazione sia certamente inadeguata.
Obiettivo dell’indagine è la conquista
del punto d’appoggio attorno al quale ruotano molte e varie scienze ed
in particolare la Fisica, architrave delle scienze naturali, intesa nel senso
più ampio.
Questo articolo sarà pubblicato nella
sua forma completa a tempo e luogo, quando avrà trovato un assetto stabile ed
una sede idonea; per momento è offerto all’attenzione del pubblico attraverso
lo strumento della Rete, allo scopo di ottenerne un ritorno, forse utile
alla stesura definitiva.
Prego il lettore di essere indulgente
verso un tentativo di palingenesi della Fisica che per ora è puramente
embrionale; e nello stesso tempo di non voler rinnegare la profondità dei ragionamenti
che seguono: perché in essi, o in qualcosa di non troppo lontano da essi, è
nascosto il futuro della Fisica.
Premetto queste righe di compendio,
esteticamente non opportune, per evitare che quanto segue possa essere frainteso
o interpretato fantasticamente o addirittura sopravvalutato, e finisca relegato
nel campo delle cose astruse e, pertanto, indecidibili.
Poche righe saranno sufficienti a
chiarire l’obiettivo.
Partiremo dalla definizione,
apparentemente ovvia, della Fisica come scienza delle esperienze: non
tutte, perché si dovranno escludere quelle intrinsecamente soggettive; pertanto
la Fisica è la scienza di quelle esperienze alle quali si possa attribuire oggettività.
L’indagine su che cosa sia oggettivo
ha apparenza filosofica, ma è strettissimamente fisica ed è una delle questioni
sulle quali non è dato sorvolare; essa ci aiuta a tracciare i confini ed
a stabilire il campo di applicazione della Fisica.
Per prima cosa associamo
all’oggettività di un’esperienza tre caratteristiche: la realtà, l’esprimibilità,
la comunicabilità.
L’attributo di realtà esclude
le esperienze puramente ideali (quale ad esempio l’ascensore relativistico) o i
sogni, o le allucinazioni: tutto ciò non può contenere alcuna genuina informazione
fisica; l’attributo di realtà implica l’esistenza, non la semplice possibilità.
L’esprimibilità impone che
ciascuna esperienza fisica possa essere compiutamente descritta attraverso un
linguaggio coerente, ordinario o formale o matematico, ma soprattutto finito e
limitato.
La comunicabilità impone che
l’esperienza fisica possa essere condivisa tra tutti gli osservatori che le
attribuiscono realtà, ossia che i linguaggi dei singoli osservatori siano traducibili
l’uno nell’altro senza contraddizioni: un esempio luminosissimo – ma
logicamente imperfetto – di comunicabilità lo troviamo nel tensore metrico
della Relatività Generale.
La nostra tesi è che, a partire da
questi soli requisiti, di natura puramente logica e linguistica, sia possibile
edificare per intero la Scienza Fisica, non soltanto quale scienza del
possibile ma, molto più strettamente, dell’esistente.
Allo stesso modo noi conosciamo in
forma esistenziale, e non puramente possibilistica, i vasti regni
dell’Aritmetica, i quali sono assai più complessi e dettagliati di qualsiasi
realtà fisica si voglia ipotizzare.
Non possiamo dire lo stesso della
Geometria perché la Geometria, a differenza dell’Aritmetica, ha bisogno di
un sistema di riferimento.
Il nostro discorso richiede un lettore
attento, e capace di profondità; lo sviluppo, per forza di cose, dovrà essere graduale.
In attesa di quanto diremo in seguito
con maggiore proprietà, possiamo spingere la sintesi fino all’estremo, a
rischio che l’enunciato si faccia rozzo; “poiché qualsiasi linguaggio
che formalizzi le nostre esperienze ha natura intrinsecamente aritmetica anche
la Fisica, così come noi possiamo conoscerla, deve avere natura aritmetica”;
rozzo, ma perfettamente vero.
Lo sforzo che vogliamo compiere sarà
di prendere pienamente sul serio – e formalizzare matematicamente –
l’affermazione antichissima che la Parola umana è tutto: ogni cosa esistente si
deve poter ricondurre alla Parola, o Discorso, o Logos.
Tesi che ha trovato un gran numero di
sostenitori nel corso della Storia, da Eraclito al famosissimo e suggestivo
incipit (per così dire) evoluzionistico di Giovanni Evangelista, ma non
una formalizzazione scientifica.
Una scienza qual è la Fisica, che si
pone come obiettivo l’intero Universo, ed insieme tutti i suoi dettagli,
è diversa da ogni altra – talché la chimica, o la biologia, o la medicina, o
l’ingegneria o persino l’economia (se esistesse) non sono se non suoi rami.
Una tale scienza, come la Terra di
Anassimandro, non ha qualcos’altro su cui appoggiarsi, e non può
pervenire al suo scopo se pretende di lasciare in sospeso oppure addirittura ignorare
le sue proprie questioni fondamentali.
L’assunto che esista, per sé stessa,
una Fisica sperimentale che funziona, indipendentemente dalle speculazioni
o dalle sottigliezze dei filosofi, è un approccio tecnologico, non
scientifico.
Quando ci si propone di spiegare tutto,
realmente e senza eccezioni, occorre prima dotarsi degli strumenti necessari a
spiegare tutto; una scienza che ignori o rimuova i suoi
problemi principali non è sufficiente allo scopo: per arrivare a spiegare tutto
è necessario saldare le due discipline, Fisica e Filosofia, e farne un corpo
solo.
Diversamente la scienza procederebbe
su una sorta di campo minato, dove giacciono sepolti a fil di terra paradossi e
contraddizioni, nei quali di tanto in tanto – oggi più che mai – ci si imbatte.
Le mirabili conquiste tecnologiche cui
ci ha condotto la Fisica sperimentale dovrebbero suscitare in noi, in misura più
o meno pari, orgoglio terrore e modestia.
Ma sovente (soprattutto nelle menti
meno forti, credo) quest’ultima cede il posto all’arroganza: la quale si
esprime in parte nella convinzione di aver realmente acquisito la verità,
in parte nella sottovalutazione di ogni ragionamento posto ad un livello più
elevato della pura e semplice sperimentazione, in parte nello spregio della
Filosofia, soprattutto antica.
Concludo con due cenni che saranno
ampiamente trattati nel seguito.
1) Le dottrine fisiche correnti non
rispettano i requisiti di realtà, esprimibilità, comunicabilità.
2) I detti tre requisiti, come ho dovuto
constatare con grande sorpresa (ed un certo disappunto, perché credevo di star
facendo cose spiccatamente moderne), sono la copia esatta delle
tre tesi di Gorgia da Lentini, redatte nel V secolo aC:
invito il lettore a leggerle in originale.
Il grande Filosofo enunciò le sue tesi in
forma negativa, sicché asseriva che nessuna esperienza fisica può soddisfare ad
alcuno dei tre requisiti: ed anche in questo (tre risposte negative) avrebbe
ragione, se non ci fosse un altro – e più duro – pregiudizio da sfatare.
L’importanza di una riflessione
teorica, in linea di principio, è direttamente proporzionale ad una qualche
potenza della sua semplicità, perché nulla è fondamentale se non è semplice.
Qui si vuole mostrare che, per quanto
complessi possano essere gli sviluppi della dottrina che vogliamo disegnare, il
punto di partenza è quasi elementare ed agevolmente comprensibile da tutti.
Pertanto sarà nostro scopo primario
formulare le esigenze della ricerca fisica nella forma più semplice possibile;
inoltre, non appena inevitabilmente gli oggetti del nostro studio si
complicheranno, dovremo addurre con precisione le ragioni che ci avranno
frodato della semplicità.
Uno dei possibili punti di partenza
della nostra indagine è suggerito dall’evidente contrasto tra la Teoria della
Relatività Generale e la Meccanica Quantistica, conflitto ben noto da oltre un
secolo, verso il cui superamento non si sono compiuti sinora passi risolutivi.
Con il passare del tempo la riflessione
mi ha portato a considerare che persino se il detto contrasto fosse appianato
da una Teoria universale, la quale unificasse i due rami d’indagine, il disagio
della Fisica non scomparirebbe del tutto.
Una siffatta Teoria Universale sarebbe
governata – per definizione – da leggi sempre valide ed atte a spiegare ogni
aspetto osservabile della realtà.
Come vedremo più accuratamente nel
seguito, se esse fossero tutte necessarie, cioè se nessuna di esse fosse
negabile senza contraddizione, la Teoria sarebbe in realtà priva di leggi
ovvero, come amiamo dire in questo contesto, sarebbe tecnicamente anomica
e sotto molti profili (ma non tutti) sarebbe completamente appagante.
Se invece qualcuna delle sue leggi
fosse negabile la Teoria universale sarebbe propriamente galileiana e sarebbe
esposta, in ogni momento, a qualche smentita sperimentale.
Inoltre le leggi trovate (anzi
semplicemente constatate) apparirebbero gratuite, come già allo stesso
Newton si mostrava a volte gratuita la sua propria Gravitazione Universale,
della quale egli infatti intendeva cercare le cause.
Di conseguenza la ricerca non
creazionista, pur in presenza di una Teoria Universale, sarebbe costretta ad
indagare sulle cause delle leggi universali poste a base della Teoria e
così ad infinitum.
In ogni caso resterebbe da spiegare
soprattutto l’infinita molteplicità delle configurazioni compatibili, che
implica il suo intrinseco distacco dalla realtà, cioè la sua attitudine
ad investigare piuttosto il proprio possibile che il reale così
com’è: scopriremo che il baratro è incolmabile, in quanto deve essere fatto
risalire alla dicotomia (che mostreremo non risolubile) tra Razionale e Reale.
Come il lettore vedrà, un minimo
retrogusto creazionista non si potrà eliminare; ma non è certo un creazionismo
tribale: lo definirei piuttosto creazionismo gödeliano.
Uno studioso non specializzato che si
lasci sedurre dall’ambizione di risolvere il conflitto tra Relatività e
Quantistica si volge, per istinto, a cercare qualche forma di generalizzazione
della quale ciascuna delle due dottrine sia un caso particolare o, almeno,
un’approssimazione.
La Teoria della Relatività Generale è
un capolavoro intellettuale ed estetico alla cui generalizzazione si aprono gli
infiniti percorsi della Geometria.
Per parte sua la Meccanica Quantistica
è anch’essa densa di forza intellettuale, ma non appare esteticamente
soddisfacente: attualmente ha la forma di ciò che chiameremo una teoria
interpolante o interpolare, onusta di epicicli, fatta più o meno ad hoc
per spiegare i fatti sperimentali ma priva di un principio ispiratore semplice.
La mia deformazione professionale
(contratta nei vari decenni di lavoro trascorsi a costruire linguaggi estremali
per le macchine) mi ha indotto ad essere pessimista – ex post saggiamente –
intorno alla possibilità di risolvere la questione, cioè di trovare la giusta
generalizzazione, per via geometrica.
Fatto prudente dalle dure fatiche già
attraversate per altro scopo, non ho osato affrontare il versante geometrico
dell’impresa: se anche le mie capacità mi avessero concesso di approdare a
qualcosa, troppo grande era la paura di produrre piuttosto una parodia
che una generalizzazione della Teoria della Relatività.
L’abitudine e l’attitudine hanno
convogliato le mie riflessioni verso una direzione profondamente diversa, quasi
diametralmente opposta, additatami dall’assuefazione a cercare, dappertutto,
minimi e massimi.
Anche in questo caso ho inseguito una
visione estremale della generalizzazione, che consiste nel tentativo di
identificare la forma più ampia possibile che le teorie fisiche possano
assumere, della quale le due Teorie in esame (e tutte le altre passate e,
prevedibilmente, future) siano casi particolari.
Naturalmente due teorie mutuamente incompatibili
non possono essere (validamente) casi particolari di un’altra più generale, ma
l’una o l’altra o entrambe possono esserne riconosciute, al più,
approssimazioni.
La ricerca della più generale tra le
possibili generalizzazioni, oltre la quale la mia mente non riesce ad
intravedere passi ulteriori, si conclude con l’affermazione che le percezioni,
osservazioni, misurazioni appartenenti a qualsivoglia dottrina fisica si
riconducono sempre a proposizioni.
Un siffatto risultato appare
immediato, ovvio, sostanzialmente banale, e pertanto ozioso; e così per molti
anni io stesso ho creduto che fosse.
Le novità sorgono non appena si
cominci a tentare la formalizzazione di un così elementare enunciato; ho
scoperto molto tardivamente che ciò equivarrebbe a risolvere il sesto problema
di Hilbert, ma in un senso radicalmente divergente rispetto al pensiero di chi
lo ha formulato.
Dovremmo cominciare con il dare
definizioni formali ed accettabili di Fisica, Osservatore, Fenomeno,
Percezione, Linguaggio, Espressione, Comunicazione.
Questi non sono (come qualcuno
potrebbe azzardare) problemi puramente filosofici, all’esterno dei quali è
possibilissimo sviluppare, del tutto indipendentemente, la Fisica
(sperimentale): sono le questioni matematiche di base alle quali deve
far fronte qualsiasi affermazione di natura fisica; e la presente trattazione è
un discorso di Fisica, non di Filosofia (che pure nacque come Fisica, sebbene
adesso nessuno rammenti).
Formulare le dette definizioni, sotto
molti aspetti, è proibitivamente difficile e coincide, forse, con l’intero
sviluppo della Fisica.
Anzi la tesi di fondo di questo
scritto è che esse, con la sola postulazione di una parte finita dell’Aritmetica,
siano necessarie e sufficienti per l’edificazione dell’intera Scienza Fisica, non
soltanto del Possibile ma soprattutto del Reale, senza che si debba chiedere
l’intervento di alcuna legge di natura.
In accordo (ma, contemporaneamente, in
contrasto) con il pensiero di Kant, la nostra indagine mostrerà, ed in qualche
punto dimostrerà, che la Fisica è una scienza sintetica a priori, tanto
quanto l’Aritmetica.
Per il completo sviluppo della dottrina
mancano purtroppo uno o due anelli fondamentali, i quali consistono (se si vuol
esser brevi) nello sconfiggere nomi e verbi in maniera appropriata,
ossia nel ricondurre all’aritmetica pura quelli che abbiano carattere primitivo.
Per il mio temperamento non avrei
pubblicato nulla senza aver prima completato la struttura: se non fosse l’età
avanzata, che agita sempre più da vicino la prospettiva della morte, e mi
impone prudenza.
Potrebbe forse essere un male che
certe impostazioni vadano perdute soltanto perché incomplete, poiché non è dato
sapere quanto tempo potrebbe essere richiesto per ricostruirle – osservato che
siamo in ritardo di almeno 2500 anni rispetto alle prime formulazioni delle
tesi-chiave.
Dunque il risultato che segue è
parziale, ma contiene elementi decisivi.
Lungo il percorso troveremo una
risposta soddisfacente – qualcuno dirà soltanto plausibile – ad
una domanda cruciale: “perché la Fisica, in qualsiasi modo la si voglia
studiare, è complicata?”
La nostra indagine è un embrione, e per
ora non andrà lontanissimo; ma già ai primi passi, quando ancora ci si muove
sul terreno dell’ovvietà, comincia una serie di notevoli sorprese.