Ora sono diventato Morte, il distruttore di mondi – L’inevitabile dimensione politica della scienza

PRECISAZIONI

Precisazione numero uno: La famosa frase “Now I am become death, the destroyer of worlds” non è stata coniata da Oppenheimer ma è presa dal testo Hindu Bhagavad-Gita, in un passo in cui Arjuna prega Krishna, incarnazione della divinità Vishnu, di rivelare la sua forma divina, “armata di molte armi”; quando Krishna-Vishnu si mostra a Arjuna, attribuisce a se stesso il modo d’essere di Kalah, divinità della morte[1].

Precisazione numero due: Robert Oppenheimer dichiarò – in una intervista del 1965 - di aver pensato a quel passo del Bhagavad-Gita il 16 luglio 1945, nel momento in cui vide la luce abbagliante e il fungo della prima esplosione atomica di test levarsi in cielo. Nel testo Hindu Arjuna paragona lo sfolgorio di Vishnu a “migliaia e migliaia di soli [che] sorgessero insieme nel cielo”.

Precisazione numero tre: Quando Oppenheimer si attribuisce questo pensiero - nel 1965 - la parabola delle sue considerazioni morali sulla bomba – sulle bombe, compresa quella a idrogeno – ha compiuto il suo ampio arco e si è fermata in una posizione decisamente anti-militarista e contraria alla corsa agli armamenti nucleari.

CHI ERA ROBERT OPPENHEIMER? PERCHÉ NE PARLIAMO OGGI?

Julius Robert Oppenheimer nasce a New York nel 1904 e, dal 1922 (a 18 anni!) studia fisica a Harvard con P. W. Bridgman; a Cambridge, con E. Rutherford e J. Thomson; a Gottingen, con Max Born, suo supervisore di dottorato, dove conobbe e studiò con Heisenberg, Jordan, Dirac, Fermi e Teller; a Leiden con P. Ehrenfest; a Zurigo, con W. Pauli. Dal 1929 fu di nuovo negli Stati Uniti, alla Berkeley e al Caltech.

La sua attività scientifica fino al 1942 è proteiforme e lascia segni importanti sia sul versante teorico che su quello sperimentale della teoria quantistica e di alcuni aspetti dell’astrofisica. Pare che abbia la capacità di vedere i nessi tra lavoro sperimentale e lavoro teorico[2] e generare nuove idee per sviluppare teoria e applicazioni.

Nel 1942 – nonostante il suo vissuto politico di iscritto al Partito Comunista – il governo statunitense gli affida la direzione del Progetto Manhattan, con l’obiettivo dichiarato di realizzare la prima bomba a fissione nucleare.

Il progetto – guidato da Oppenheimer e che vedeva coinvolti i più importanti fisici di quei tempi - portò alla costruzione del primo ordigno di test – il gadget – fatto esplodere il 16 luglio 1945 nel deserto del New Mexico.

Poco meno di 15 giorni dopo, due bombe vere realizzate dal Progetto Manhattan e chiamate Little Boy e Fat Man, distrussero le città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki uccidendo istantaneamente più di 200.000 persone e ferendone gravemente altrettante, con effetti sulla salute di motlissimi altri, che ancora vengono curati dalla sanità giapponese.

Questi tre eventi segnarono il termine della Seconda guerra mondiale e l’inizio dell’escalation degli armamenti nucleari in molte nazioni, armamenti che ancora oggi vengono irresponsabilmente sventolati come minaccia distruttiva e con atteggiamento di sfida in alcuni conflitti locali.

Parliamo di Robert Oppenheimer perché è l’uomo che ha organizzato e, con caparbia e genio, gestito il Progetto Manhattan.

Ne parliamo proprio ora perché nacque centoventi anni fa, il 22 aprile, e perché il film di Cristopher Nolan, che ne racconta alcuni tratti della vita, dal dottorato a Cambridge nel 1926 al Premio Enrico Fermi nel 1963, ha appena vinto 7 Oscar, 5 Golden Globe e 7 premi Bafta. Proprio il film – molto ben documentato - di Nolan ci serve come punto di appoggio per raccontare Oppenheimer.

Ne parliamo anche perché Oppenheimer è un personaggio emblematico:

  • è di confine tra l’immagine ideale della scienza neutrale e la realtà spesso disconosciuta della sua dimensione politica,
  • è in bilico, altalenante, tra morale procedurale e morale sostanziale.

L’INEVITABILE POLITICITÀ DELLA FISICA

Nel 1942, Oppenheimer aderisce – stupito dal fatto di essere stato scelto dal governo a dispetto dei suoi modi spesso fuori dalle regole e del suo impegno politico di orientamento comunista – con determinazione e passione al Progetto Manhattan e realizza, guidando militari, civili e scienziati, la più imponente struttura teorica, sperimentale e applicativa che la fisica abbia mai visto: 130.000 persone coinvolte, 2 miliardi di dollari investiti, 3 anni di lavoro e una new town dedicata in cui scienziati, civili e militari convivono e lavorano confinati.

La sua motivazione sembra avere tre teste, come il cane Cerbero della teogonia di Esiodo.

La prima testa è la convinzione che la scienza sia un vettore di progresso, che abbia un carattere incrementale di continuo avanzamento verso la conoscenza più ampia e completa; il Progetto di realizzazione della Bomba, per Oppenheimer, rappresenta l’irripetibile opportunità di sviluppare conoscenza teorica e sperimentale con il più eccezionale gruppo di scienziati viventi e con risorse quasi illimitate.

La seconda testa è la visione del potenziale generativo di bene collettivo che Oppenheimer attribuisce alla scienza, in particolare alla fisica; ancora una volta, il Progetto Manhattan può, nella visione di Oppenheimer, permettere lo sviluppo di tecnologie e opportunità di grande importanza per l’umanità; nel corso delle lezioni Reith alla BBC, nel 1953, Oppenheimer dice:

«

il progresso della scienza non si arresterà finché ci saranno uomini. Sappiamo che il nostro lavoro è tanto un mezzo quanto un fine. Una grande scoperta appartiene al mondo della bellezza; e la nostra fede — la nostra quieta e insopprimibile fede - è che la conoscenza sia un bene in sé e per sé. Ma è anche uno strumento; è uno strumento per i nostri successori, che la useranno per indagare qualcos'altro e piú profondamente; è uno strumento per la tecnologia, per le attività pratiche, e per il destino dell'uomo (Oppenheimer R., Scienza e pensiero comune, 2023, p. 91)

  »

La terza testa della motivazione-Cerbero di Oppenheimer è l’apparente necessità di arrivare a fare la bomba prima dei nazisti, prima di Hitler; necessità amplificata dalle congetture strumentali e poco documentate, sullo stato dell’arte dei fisici del Reich, ed evidenziata nel film di Nolan:

«Oppenheimer (a E. Lawrence)
Lo so bene qual è il fottuto progetto, Lawrence! Sappiamo tutti della lettera di Einstein e Szilard a Roosevelt. Lo avvertono che i tedeschi potrebbero fare la bomba. E io lo so cosa significa per i tedeschi avere la bomba»
(Nolan C., Gadget – sceneggiatura finale di Oppenheimer, p. 42).

«Oppenheimer (al colonnello Groves)
State parlando di trasformare la teoria in una vera e propria arma più rapidamente dei Nazisti»
(Cit. p. 51)

In queste tre posizioni contestuali si mostra il carattere di confine di Oppenheimer.

All’inizio del progetto – coglie il carattere inevitabilmente politico della scienza: è uno strumento di progresso che non si pone in modo neutrale e serve obiettivi etici[3] e politici, con un innegabile valore morale, sconfiggere il male, rappresentato da Adolf Hitler e dai nazisti.

Nel corso del progetto, di fronte alle obiezioni morali di scienziati e amici che intravedono il pericolo rappresentato dall’enorme potere distruttivo della Bomba e dubitano della moralità del loro ruolo nella realizzazione, la risposta di Oppenheimer è di confine: da un lato fa leva sul valore morale della sconfitta di Hitler; dall’altro, si affida all’ideale di neutralità della scienza, dei cui potenziali effetti negativi lo scienziato non si deve occupare; l’uso corretto e moralmente accettabile dei risultati della ricerca e applicazione scientifica è un problema della politica, non della comunità scientifica: «come dovrebbe fare Truman a rassicurare il popolo americano? » gli chiede L. Strauss e Oppenheimer risponde: «Limitando la diffusione delle armi atomiche attraverso il controllo internazionale dell’energia nucleare» (Cit. p. 107-108)

Al momento dell’esplosione – narra lui stesso – ha l’intuizione di stampo Hindu del suo carattere di distruttore di mondi.

Infine, al termine della guerra – la cui fine è attribuita alla bomba realizzata da Oppenheimer e dai suoi colleghi di Los Alamos, alla distruzione “dimostrativa” delle due città giapponesi e alle più di 400.000 vittime tra morti e feriti – viene travolto dalla responsabilità del massacro che ha contribuito a compiere.

IL PERICOLO DELLA MORALE PROCEDURALE

Un’etica formale, o procedurale, «giudica la moralità di un’azione non prendendo in considerazione scopi o conseguenze, ma solo la conformità dell’azione alla legge», a obiettivi predefiniti, per esempio, da una disciplina professionale o da un programma politico.

Differentemente, l’etica sostanziale identifica i principi morali

«

prendendo in considerazione scopi o conseguenze, […] in cui la legge morale non può essere separata dal particolare (le inclinazioni, gli scopi, le situazioni pratiche) perché è solo dalla loro sintesi che nascono i concreti doveri e le reali azioni morali (Heller A., Per un’antropologia della modernità, 2009, pp. 54-71)

  »

Arrivare ad avere la bomba prima dei nazisti è una azione e un dovere morale perché incarna il principio sostanziale di evitare di mettere in mano ad un capo di stato ritenuto folle e capace di tutto, qual è Hitler, un’arma che può distruggere intere nazioni.

È questo principio morale che Oppenheimer usa come traduzione per reclutare gli scienziati nel Progetto Manhattan.

Al contrario, usare il Progetto e costruire la bomba per fare progressi nell’esplorazione della fisica subatomica e per testare nella pratica teoria e matematica della fisica quantistica è senza ombra di dubbio affidarsi a un’etica procedurale: è rispondere ad una legge, quella del progresso scientifico, senza prendere in considerazione le conseguenze; è separare la morale dal particolare, è evitare di confrontarsi con la realtà morale, di farsi domande.

Il film di Nolan – raccogliendo i temi della bio “American Prometeus” di K. Bird e M. J. Sherwin (2005) - propone due momenti emblematici che sottolineano come il Progetto fosse pervaso e fondato su un’etica procedurale, cieca alle conseguenze: il primo è la conversazione tra Hans Bethe e Oppenheimer sul rischio che l’esplosione nucleare, mai fatta prima, possa diventare incontrollata e mettere a fuoco tutta l’atmosfera terrestre,

«Bethe: Le probabilità di una reazione nucleare incontrollata sono vicine allo zero;
- O.: Vicine allo zero?
- Bethe: Oppie, questa è una buona notizia;
- Oppie: Puoi rifare ancora i calcoli?
- Bethe: Avrai la stessa risposta. Finché non facciamo davvero detonare una di queste cose, la migliore rassicurazione che puoi avere è questa: (sbatte le carte) vicine allo zero»

La probabilità di distruggere l’atmosfera terrestre e cancellare la vita dal pianeta in pochi istanti è quasi nulla, e questo quasi nulla è sufficiente per archiviare l’eventualità e procedere con il Progetto della bomba.

Questo è il rischio di affidarsi ad un corpus disciplinare e di adottare un’etica procedurale. Si perde di vista il senso morale, si evitano le considerazioni sulle conseguenze, rassicurati dai dettami della disciplina, riportati nella comodità della deresponsabilizzazione dello scienziato.

Il secondo momento emblematico è la riunione dopo l’annuncio del lancio della bomba in Giappone: tutti – scienziati, tecnici, militari e civili di Los Alamos – vengono presi da un orgasmo di gioia, di delirio e di orgoglio patriottico; è la vittoria nella guerra, è – soprattutto – il successo del Progetto messo in pratica. L’etica procedurale della scienza neutrale annulla le conseguenze dell’azione e fa scordare la dimensione politica della stessa scienza.

Oppenheimer, di fronte alle persone del Progetto Manhattan:

«Alzo le mani in un gesto teatrale e vittorioso – la folla acclama…
“Il mondo ricorderà questo giorno […]
sono orgoglioso di quello che avete realizzato […]
sono sicuro che ai giapponesi non è piaciuto
”» (Cit. pp.139-140)

CONCLUSIONE

Spesso gli scienziati credono ciecamente nel mito del progresso scientifico e nella neutralità della scienza, e si rifugiano nella propria zona di tranquillità, abdicando al ruolo di soggetti morali e lasciando nelle mani della politica o del business tutte le responsabilità dell’uso delle tecnoscienze che creano.

Sono convinto che dimenticare il ruolo nativamente politico, morale e sociale delle tecnoscienze e dei loro creatori sia un comportamento moralmente grave e socialmente pericoloso, che mette fuori gioco la comunità scientifica, asservendola al potere.

Dalla scenografia di Oppenheimer (Cit., p. 143 – 145)

ANTICAMERA DELLA STANZA OVALE, ALLA CASA BIANCA – DI GIORNO

Sollievo, gentile formalità, guardo sul tavolino:
Time magazine con me in copertina: "PADRE DELLA BOMBA ATOMICA”.

ASSISTENTE

Il Presidente Truman la riceve ora.

INTERNO, STANZA OVALE

Truman si alza dalla scrivania per stringermi la mano -

TRUMAN

Dr Oppenheimer, è un onore.

OPPENHEIMER

Signor Presidente. Segretario Byrnes.

TRUMAN

Come ci si sente ad essere l’uomo più famoso del mondo?

TRUMAN (CONT’D)

Lei ha aiutato a salvare molte vite americane. […]

La sua invenzione ci ha permesso di riportare i ragazzi a casa.
La nazione è in debito con voi.

 

Mi torco le mani una con l’altra, profondamente a disagio...

OPPENHEIMER

Signor Presidente, sento di avere le mani sporche di sangue.

 

Truman mi guarda in modo diverso. Si toglie il fazzoletto bianco dal taschino sul petto della giacca e me lo offre -

 

TRUMAN

Lei pensa che a qualcuno a Hiroshima o a

Nagasaki gliene freghi qualcosa di chi ha costruito la bomba?

Loro badano a chi l’ha sganciata.

Io l’ho fatto.

Hiroshima non ha a che fare con Lei.

 

 


NOTE

[1] Il nome della divinità Hindu, Kalah, in sanscrito significa tempo. Argomento delicato.

[2] In quest’ordine: alcuni aspetti del suo lavoro suggeriscono l’importanza delle divergenze sperimentali per generare nuove determinazioni e variazioni delle teorie. Questo tema è sviluppato da M. Hagner e H.J. Rheinberger in Experimental Systems, Objects of Investigation and Spaces of Representation, In Experimental Essays, edited by Heidelberger M. and Steinle F., 355–73. Baden-Baden: Nomos, 1998

[3] Attenzione, dico “etici” e non morali, la morale è già definita, qui si tratta di perseguirne degli obiettivi.


Quando un esperimento non basta: il regresso dello sperimentatore

Un risultato sperimentale da solo è sufficiente per dare credibilità ad a un asserto scientifico?

Sì, secondo l’epistemologia classica. La conoscenza prodotta in un laboratorio è “la realtà” perché gli scienziati, seguendo il metodo scientifico, riescono a cogliere la rappresentazione esatta del mondo. Ma chiunque abbia messo piede in un laboratorio di biologia, fisica, chimica ecc. si accorge che questa è una rappresentazione idealistica e normativa della scienza ideologica. Basti pensare a quante volte all’interno di un gruppo di ricerca gli scienziati discutono davanti a un esperimento, prodotto da loro o da altri laboratori, o si confrontano di fronte a un risultato sperimentale che non è in linea con quanto si aspettavano.

Dunque, cosa succede nel momento in cui risultati di un esperimento sono in disaccordo con una teoria già consolidata?

Secondo il sociologo della scienza Harry Collins, un risultato sperimentale non è sufficiente per dare credibilità a un asserto scientifico. Nel suo libro Changing Order (1985) ha analizzato una controversia scientifica avvenuta verso la fine degli anni ’60 e inizi degli anni ‘70 sulla rilevazione delle onde gravitazionali.

Collins osserva come nel 1969 il fisico Joseph Weber affermò di essere riuscito a rilevare grandi quantità di radiazioni gravitazionali. Progettò personalmente il suo rilevatore, costituito da una grossa barra in lega di alluminio sulla quale poteva misurare le deformazioni e le vibrazioni provocate dalle onde attraverso dei rilevatori. Molti scienziati non credettero alle affermazioni di Weber, perché in quel periodo la maggior parte della comunità scientifica era d’accordo nel sostenere che i corpi massivi in movimento producessero onde gravitazionali ma con intensità molto deboli, dunque difficilmente rilevabili. Non solo. Lo strumento progettato da Weber presentava alcune criticità. Un primo aspetto critico era che rilevatori registravano delle vibrazioni e non le onde gravitazionali; dunque, non erano in grado di distinguere fra vibrazioni causate da radiazioni gravitazionali e vibrazioni causate da altre forze o fonti di disturbo. Nel 1969 Weber affermò di aver rilevato sette picchi al giorno non generati da fonti esterne di rumore. Queste affermazioni furono accolte con scetticismo dalla comunità scientifica perché si trattava di una quantità troppo alta di radiazioni rispetto alle teorie cosmologiche dell’epoca. Nonostante ciò, Weber riuscì comunque a convincere altri scienziati a prendere seriamente in considerazione i suoi risultati, anche se non ufficialmente accreditati. Dunque, non basta semplicemente riportare i risultati di un esperimento per trasformarne l’esito in un fatto scientifico consolidato in grado di “uscire dai confini” del laboratorio che lo ha prodotto. Infatti, nel 1972 altri laboratori avevano costruito altre barre in lega di alluminio per captare le radiazioni gravitazionali: in questo momento inizia quello che Harry Collins chiama regresso dello sperimentatore, ovvero un ciclo di interdipendenza tra teoria ed evidenza.

Lo scienziato che proverà a replicare l’esperimento di Weber dovrà alla fine confrontarsi con una serie di iscrizioni grafiche su carta prodotte da un registratore. Il problema sarà capire se fra quelle iscrizioni ci sono dei massimi che rappresentano impulsi di onde gravitazionali, oppure semplicemente segni prodotti dal rumore. La posizione maggioritaria della comunità scientifica dell’epoca riteneva che quei picchi non fossero causati da onde gravitazionali, e per accettare questa tesi bisognava replicare l’esperimento di Weber.

Se però le repliche dell’esperimento avessero dato un risultato negativo, sarebbe stato giusto pubblicare i risultati sperimentali e affermare che non c’erano grandi flussi di gravità da trovare? E di conseguenza dichiarare errate le affermazioni di Weber?

La risposta non è semplice, perché il risultato negativo di un esperimento potrebbe essere dovuto anche a ragioni diverse (per così dire “esterne”) da quelle relative al contenuto dell’asserto scientifico stesso, che l’esperimento vorrebbe provare. Ad esempio, l’amplificatore utilizzato nella replica dell’esperimento potrebbe essere diverso, o meno potente, rispetto a quello utilizzato da Weber. Infatti Weber sosteneva che i suoi rivali non avessero preparato l’esperimento nel modo più appropriato per lo studio di un fenomeno così sfuggente. Anzi, la mancanza di risultati poteva essere dovuta all’imperizia dei rivali di Weber, che non potevano certo vantare la sua esperienza nella progettazione di strumenti così sofisticati

In questo caso le onde gravitazionali esisterebbero realmente ma lo strumento usato in quel particolare esperimento potrebbe non essere in grado di rilevarle e lo scienziato, nel registrare la non esistenza dei flussi gravitazionali, mostrerebbe la propria incompetenza a livello tecnico-sperimentale.

Dunque, se non si conosce il risultato, il corretto svolgimento dell’esperimento non può essere valutato facendo riferimento soltanto al risultato sperimentale perché non c’è un consenso su cosa sia considerato un “risultato corretto” o sull’esistenza di un fenomeno. Per cui la domanda da porsi diventa “qual è il risultato corretto?”.
Afferma Collins:

« 

La conoscenza del risultato corretto non può fornire la risposta. Il risultato corretto è la rivelazione delle onde gravitazionali o la non rivelazione delle onde gravitazionali? Dal momento che l'esistenza delle onde gravitazionali è il punto in questione, è impossibile conoscere la risposta all'inizio. Quindi, quale sia il risultato corretto dipende dal fatto che ci siano o no onde gravitazionali che colpiscono la Terra attraverso flussi rivelabili. Per scoprirlo, dobbiamo costruire un buon rivelatore di onde gravitazionali e guardare. Ma non sappiamo se abbiamo costruito un valido rivelatore fino a che non lo abbiamo messo alla prova e ottenuto il risultato corretto. Ma non sappiamo quale sia il risultato corretto fino a che... e così via, ad infinitum (Collins e Pinch, 1995, Il Golem. Tutto quello che dovremmo sapere sulla scienza, p. 132).

»

L’attività sperimentale può essere valutata facendo riferimento al risultato soltanto se si riesce ad interrompere questa spirale. Nella maggior parte dell’attività scientifica (che Kuhn chiamerebbe “scienza normale”) questa catena circolare viene interrotta perché sono già noti i limiti entro cui un esperimento si può considerare “corretto”. Invece, nelle controversie in cui il regresso dello sperimentatore non può essere evitato, gli scienziati ricorrono ad altri criteri per valutare la qualità di un esperimento, che sono indipendenti dal risultato stesso dell’esperimento. Collins, intervistando gran parte degli scienziati coinvolti nell’attività di ricerca sulle onde gravitazionali, ha messo in luce gli elementi che entrano in gioco per valutare gli esperimenti e i risultati sperimentali degli altri scienziati:

1- fiducia nelle capacità sperimentali e nell'onestà dello scienziato, basata su una precedente collaborazione di lavoro;
2- la personalità e la capacità intellettiva degli sperimentatori;
3- la fama dello scienziato ottenuta attraverso la gestione di un grande laboratorio;
4- l’aver o meno lavorato nel settore dell'industria o in un ambiente universitario;
5- il curriculum di uno scienziato, in relazione ai suoi eventuali precedenti fallimenti;
6- «Informazione confidenziale», cioè riservata e non destinata ad essere divulgata all’intera comunità scientifica;
7- lo stile dello scienziato e la sua capacità di presentare i risultati;
8- l'«approccio psicologico» dello scienziato all'esperimento;
9- l'importanza e il prestigio dell'università d'origine dello scienziato e di quella dove lavora;
10- il grado di integrazione dello scienziato in svariate reti di collaborazione scientifica;
11- la nazionalità dello scienziato.

Dunque, quando i risultati di un esperimento sono in disaccordo con una teoria consolidata, la pratica scientifica non segue mai soltanto criteri metodologici nel decidere se a essere sbagliato sia l’esperimento o la teoria. Ma anche criteri sociologici, come quelli appena elencati. Dunque, fare scienza richiede sia un’abilità retorica che tecnica (Collins 1995). ). Al termine di una controversia vengono definiti quali sono gli “esperimenti validi” – ad esempio gli esperimenti che rilevano le onde gravitazionali o quelli che non le rilevano – stabilendo così la competenza di alcuni scienziati a discapito di altri. In altre parole,

« 

Riuscire (...) a definire che cos'è un buon rivelatore di onde gravitazionali, e determinare se le onde gravitazionali esistono, sono lo stesso processo. Gli aspetti sociali e scientifici di questo processo sono inscindibili. È questo il modo in cui viene risolto il problema del regresso dello sperimentatore (ivi, p. 136).

» 

In conclusione, il concetto di regresso dello sperimentatore ha il merito di aver messo in luce come la veridicità di un asserto scientifico dipenda anche da “meccanismi di risoluzione” (ivi, p. 143)(in grado di chiudere una controversia) che generalmente non vengono considerati come costitutivi dell’attività scientifica, perché non fanno parte di argomentazioni di natura tecnica, ma elementi sociali. Tuttavia, senza questi la scienza non potrebbe esistere.

Come andò a finire la controversia sulle onde gravitazionali?
In questo modo: Joseph Weber e le onde gravitazionali – Vittime illustri di modi ideologici di fare scienza.


Il libero arbitrio oltre il dibattito filosofico – Incontri con le scienze empiriche

L’idea che l’essere umano disponga di una volontà libera e che, quindi, possa autodeterminarsi e controllare le proprie azioni, fa parte del bagaglio di intuizioni su cui poggiano le nostre pratiche quotidiane.

Si può certamente sostenere che l’idea del libero arbitrio non solo condizioni il senso che attribuiamo alla nostra esistenza, ma soprattutto guida le nostre pratiche sociali quotidiane, arricchendole di significato.

Dal punto di vista del “senso comune” il libero arbitrio è un concetto utilizzato per definire la libertà di agire di cui gode l’essere umano, concetto che permette di dire che «noi siamo liberi e non possiamo non esserlo» e che «è semplicemente ovvio che noi godiamo della libertà. Secondo questa intuizione, non c’è dubbio che noi controlliamo, in molti casi, le scelte e le azioni che compiamo, che di esse portiamo la responsabilità e che, dunque, possiamo dirci arbitri del nostro destino» (De Caro 2004, Il libero arbitrio - Una introduzione, p. 3).

Si tratta, secondo il senso comune della libertà di un soggetto che si percepisce come causa delle proprie azioni, che si autodetermina, in termini di possibilità di iniziare, mettere in atto e controllare dei comportamenti adeguati a produrre un’azione, sia nel senso che le azioni sono manifestazione di un’individualità, di un Sé costituito da un insieme di valori che guidano coerentemente le decisioni e, pertanto, le azioni.

Tuttavia, molti pensatori hanno messo in discussione tale intuizione, in quanto apparentemente incompatibile con le conoscenze che abbiamo del mondo naturale, spianando così la strada ad un dibattito che mantiene vivo l’interesse speculativo.

Ad esempio, in aperto contrasto con il senso comune troviamo la teoria del determinismo causale, che sostiene l’idea che ogni evento sia necessitato da eventi e condizioni antecedenti ad esso, in accordo alle leggi di natura (Hoefer 2016, Causal Determinism). Ogni evento dell’universo sottostà, quindi, a processi deterministici, è il prodotto di una concatenazione causale che non lascia spazio ad alcuna incertezza.

In quest’ottica, anche l’essere umano dovrebbe essere soggetto a tali processi deterministici ed essere inserito in una concatenazione causale definita.

In modo molto radicale e polarizzato, «la questione del libero arbitrio si può dunque porre come un’alternativa tra due scenari: uno nel quale gli esseri umani sono vincolati in modo ferreo, come fossero automi, ad agire e a scegliere in un certo modo; l’altro, nel quale gli esseri umani sono agenti che hanno la possibilità di determinare il proprio destino» (De Caro 2004, p. 6).

Tra le principali posizioni a favore di una concezione ampia del libero arbitrio c’è quella libertaria: il libertarismo è «la concezione secondo la quale la libertà è possibile soltanto in un mondo indeterministico» (De Caro 2004, p. 89). La posizione libertaria non solo sostiene l’esistenza del libero arbitrio, ma rappresenta anche la posizione teorica considerata più vicina all’immagine pre-filosofica della libertà offerta dal senso comune.

Oggi proviamo a vedere in che modo la riflessione filosofica si è avvicinata alla meccanica quantistica, e come abbia tentato una interpretazione dei risultati empirici come giustificazione dell’indeterminismo libertario.

La meccanica quantistica fu sviluppata nel 1900 a partire dalla teoria dei quanti di Max Planck. Secondo questa teoria «l’energia delle radiazioni non viene emessa o assorbita dalla materia per valori continui ma solo per multipli interi di una certa quantità, data dal prodotto della frequenza della radiazione per una costante, detta di Planck» (Benanti, 2018, Un secolo di novità complesse, p. 19).

Da qui, Niels Bohr sviluppò una descrizione dei fenomeni subatomici che non poteva che portare all’inevitabile rottura con la meccanica classica, poiché – secondo questa descrizione - i fenomeni subatomici non possono essere studiati secondo un modello deterministico ma solo probabilistico.

Emerge, inoltre, l’idea che la realtà stessa non abbia una natura stabile e univoca, poiché le modalità di osservazione incidono significativamente sul comportamento degli oggetti osservati.

Il tentativo di utilizzare la meccanica quantistica per legittimare l’indeterminismo libertario si basa proprio sull’idea che in natura vi siano dei fenomeni che si realizzano sulla base di meccanismi stocastici e, quindi, non deterministici.

Tuttavia, affinché tale proposta sia sottoscrivibile bisogna chiarire due questioni:

  • in primo luogo, se l’indeterminismo descritto a livello microscopico sia effettivamente tale ed abbia qualche effetto a livello macroscopico;
  • in secondo luogo, in che modo tale indeterminismo riesca a garantire il libero arbitrio nell’essere umano. Infatti, che gli eventi del mondo si realizzino su base probabilistica e non deterministica, non implica affatto che anche la nostra mente funzioni secondo un meccanismo di questo tipo.

1. Possibili effetti a livello macroscopico dell'indeterminismo microscopico

Per affrontare il primo punto dobbiamo ricordare che l’approccio probabilistico alla descrizione del comportamento di particelle subatomiche può essere interpretato in almeno tre modi:

  • secondo l’interpretazione più diffusa, definita “interpretazione di Copenaghen”, le equazioni della meccanica quantistica descrivono integralmente come funziona la realtà fisica, ovvero «sono probabilistiche perché il mondo è fondamentalmente indeterministico» (Levy 2007, Challenges for the 21st Century, p. 224).
  • Al contrario, interpretazioni alternative affermano che il carattere probabilistico di tali equazioni deriva dalla mancanza di osservazioni adeguate o della conoscenza di variabili nascoste. Pertanto, l’universo sarebbe interamente regolato da meccanismi deterministici, ma i nostri strumenti non sono adeguati a coglierli (Ibid).
  • Altri autori, invece, hanno evidenziato il fatto che, pur ammettendo che i processi indeterministici postulati dalla meccanica quantistica siano veri, probabilmente questi non hanno «ricadute significative al livello macroscopico» e, pertanto, «è ragionevole ritenere che al livello macroscopico la tesi deterministica sia approssimativamente vera e che, dunque, gli eventi macroscopici in genere, e le nostre azioni in particolare, manifestino comportamenti sostanzialmente deterministici» (De Caro, p. 18).

Pertanto, sebbene la meccanica quantistica si sia rivelata uno strumento efficace per predire accuratamente certi fenomeni osservabili, è difficile affermare che possa essere una dimostrazione della verità dell’indeterminismo.

Addirittura, De Caro ci mette in guardia sul fatto che – se pure si trovassero dei riscontri a favore della tesi dell’indeterminismo nella meccanica quantistica - non «è impossibile (come ci ha insegnato la storia della scienza) che in futuro tale teoria venga abbandonata e rimpiazzata da una teoria esplicitamente deterministica» (2004, p. 18).

2. L’indeterminismo può essere una garanzia per il libero arbitrio?

Proviamo ora ad affrontare il secondo punto: in che modo la meccanica quantistica possa rappresentare un sostegno per le teorie indeterministiche del libero arbitrio.

Anche su questo troviamo opinioni contrastanti: una volta, infatti, accettate le premesse che il mondo sia regolato da processi indeterministici e che questi abbiano una qualche influenza causale anche al livello macroscopico, non è chiaro in che modo sia giustificabile il libero arbitrio.

Infatti, se anche le nostre azioni fossero causate da processi probabilistici condizionati dall’indeterminismo subatomico, questo non implica necessariamente che siamo liberi di fare ciò che vogliamo. Addirittura, il fatto che le nostre azioni possano essere condizionate da eventi randomici sembra piuttosto indebolire, e non rafforzare, il nostro libero arbitrio poiché non c’è possibilità di controllare le proprie azioni (Levy 2007, p. 224). Detto in altre parole, «se fosse vero l’indeterminismo le azioni umane, al pari di tutti gli altri eventi, sarebbero fisicamente indeterminate; nulla, dunque, ne determinerebbe il verificarsi – a fortiori, nemmeno gli agenti» (De Caro 2004, p. 19).

Una strategia alternativa consiste di servirsi della meccanica quantistica per costruire un’analogia con il libero arbitrio. Di fondo, per chi si occupa della questione della libertà dell’essere umano, poco importa «se la tesi del determinismo scientifico universale sia vera» (Ivi, p.16). Ciò che conta è se la nostra mente funzioni sulla base di processi deterministici o meno.

Evidentemente, la questione è ben lontana dall’essere risolta.

Quello che viene suggerito dall’evidenza empirica è che sembrano essere presenti - a diversi livelli dell’attività cerebrale - meccanismi sia deterministici che stocastici e questo non mette la discussione su un binario univoco ma, al contrario, sembra alimentare la controversia.


Joseph Weber e le onde gravitazionali - Vittime illustri di modi ideologici di fare scienza

Dopo la storia del medico ungherese Ignác Semmelweis (raccontata qui), trattiamo oggi un altro esempio1 di vittima illustre di un modo ideologico di fare scienza2: il caso del fisico statunitense Joseph Weber (1919 – 2000). Egli fu uno scienziato brillante e stimato, ma emarginato.

L’inizio

Negli anni ’60 Weber costruì il primo prototipo di rilevatore di onde gravitazionali, un fenomeno fisico la cui esistenza era stata predetta più di mezzo secolo prima dalla teoria della relatività di Albert Einstein. Secondo l’equazione di campo – l’equazione fondamentale della relatività generale – il repentino cambiamento di massa di un corpo produrrebbe delle increspature nello spazio-tempo. Secondo Einstein, queste perturbazioni ondulatorie dovevano essere estremamente diffuse nell’universo, ma allo stesso tempo molto difficili da rilevare perché straordinariamente flebili.

Lo strumento costruito da Weber, in un seminterrato del suo dipartimento dell’Università del Maryland, era costituito da cilindri di alluminio della lunghezza di 2 metri e del diametro di un metro; al passaggio di un’onda gravitazionale, questi cilindri ne avrebbero registrato il transito grazie a una variazione di 10-12 millimetri (in proporzione, e per intenderci, è come se la distanza dal sole alla stella più vicina variasse del diametro di un capello umano!). Weber aveva investito anni della sua carriera nella costruzione di questi rilevatori, trascorrendo mesi in laboratorio e imparando a conoscerli in ogni dettaglio. All’inizio degli anni Settanta, lo scienziato statunitense pubblicò i primi risultati e disse di aver registrato un primo alto flusso di onde gravitazionali. 

La pubblicazione di Weber fu fin da subito accolta con molto scetticismo. I risultati infatti contenevano una fondamentale contraddizione: sebbene la conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali fosse una prova a sostegno della teoria di Einstein, l’intensità delle onde che Weber aveva registrato era invece molto più alta del previsto e suggeriva, sempre secondo la teoria della relatività, che l’universo avrebbe dovuto avere una vita estremamente corta e ciò era considerato, dalla comunità dei fisici, molto improbabile. 

Dilemmi scientifici e metodologici

Qui sorge il primo dilemma: la teoria della relatività era stata confutata o confermata dalle osservazioni di Weber? Secondo Weber la teoria della relatività era stata confermata, ma richiedeva qualche aggiustamento per non fornire previsioni sulla vita dell’universo molto poco verosimili. Secondo i critici dell’esperimento, al contrario, l’intensità delle onde gravitazionali registrata era semplicemente incompatibile con la relatività e quindi le osservazioni di Weber dovevano, necessariamente, essere errate.

Per smentirle, nell’arco di qualche anno, una mezza dozzina di gruppi di ricerca costruì dei rivelatori simili a quelli dell’Università del Maryland, con l’intento di ripetere l’esperimento e invalidarlo. E così fu. Nessun altro rivelatore aveva riprodotto gli stessi risultati ottenuti da Weber. 

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Ed ecco il secondo rompicapo: i critici di Weber, che avevano smentito le sue osservazioni per riabilitare la relatività, non avevano forse contraddetto la relatività stessa con il mancato rilevamento delle onde gravitazionali? E come decidere chi tra Weber e i suoi rivali avesse preparato l’esperimento nel modo più appropriato per lo studio di un fenomeno così sfuggente? Certo, risultati negativi si erano ripetuti più volte, ma questo non significava necessariamente che le onde gravitazionali non esistessero. Anzi, la mancanza di risultati poteva essere dovuta all’imperizia dei rivali di Weber, che non potevano certo vantare la sua esperienza nella progettazione di strumenti così sofisticati. Se è vero infatti che molti scienziati si trovavano d’accordo nel ritenere poco credibili le affermazioni di Weber, le ragioni del loro scetticismo erano tuttavia molto differenti – e talvolta in contraddizione – fra loro. In particolare, il fisico della IBM Richard Garwin aveva opposto una decisa resistenza alle conclusioni di Weber per principio; e solo per rendere il suo attacco ancor più convincente aveva effettuato delle misurazioni che avevano inferto colpi decisivi all’ipotesi di Weber. 

Un abbandono prematuro

La contesa durò per tutto un decennio, periodo durante il quale Weber si impegnò a dimostrare come ciascun esperimento “rivale” fosse in qualche modo vittima di fallacie metodologiche. Così egli tentava, a sua volta, di screditare coloro che lo avevano attaccato. 

A partire dall’inizio degli anni Ottanta, la maggioranza della comunità scientifica perse interesse per la ricerca delle onde gravitazionali. Questo fenomeno, infatti, non solo si era dimostrato difficile da individuare, ma aveva anche reso ardua la carriera di molti brillanti fisici che vi si erano dedicati, a causa della penuria di fondi e dello scetticismo generale dovuto alle continue controversie interne alla comunità.

L’inaspettata conferma

Fu soltanto alla fine degli anni Novanta che una nuova generazione di antenne interferometriche, il cui design manteneva alcuni elementi cardine degli strumenti progettati da Weber, rilanciò la caccia alle onde gravitazionali. L’annuncio della scoperta salì agli onori delle cronache il 1 febbraio 2016, quando in una conferenza stampa congiunta di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-waves Observatory) e Virgo (il nome di un ammasso di galassie nella costellazione della Vergine), due gruppi di ricerca che avevano collaborato al progetto, annunciarono che nel settembre del 2015 avevano misurato le onde gravitazionali scaturite dalla collisione di due buchi neri distanti a circa 1 miliardo e 300 milioni di anni luce dal sistema solare. Ironia della sorte, le tracce di uno degli eventi più rari dell’universo avevano colpito i nuovissimi rilevatori dopo soltanto due settimane dalle loro attivazione, concludendo così in un tempo brevissimo una caccia che durava da un secolo e si pensava potesse protrarsi per molti altri decenni ancora.

Addirittura, il Nobel

Al giorno d’oggi, dopo la conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali che è valsa il premio Nobel nel 2017 a Kip Thorne, Barry Barish e Rainer Weiss (nel frattempo Weber era morto nel 2000, avvolto da un’amarezza inconsolabile)3, all’interno della comunità scientifica esiste un consenso pressoché generale; anche se il consenso potrebbe non essere assoluto, tuttavia esso ha ormai raggiunto un livello tale per cui sarebbe molto difficile per un fisico scettico (sulle interpretazioni dei dati raccolti da Ligo e Virgo) essere ritenuto sufficientemente credibile da permettergli di pubblicare un articolo scientifico su una rivista prestigiosa.

La lezione (ancora non appresa) per una scienza ideologica

L’esperimento di Weber aveva fornito dei risultati che si trovavano solo parzialmente in accordo con la teoria della relatività di Einstein, a partire dalla quale l’esperimento era stato progettato. Infatti, da un lato, l’esistenza delle onde gravitazionali sembrava fornire una conferma empirica della relatività; dall’altro, l’esubero di onde gravitazionali rispetto a quelle predette poneva non pochi interrogativi. Neanche la costruzione da parte di altri sei gruppi di ricerca di altrettanti strumenti per controllare l’attendibilità delle misurazioni di Weber risolse il rompicapo. E questo è inconcepibile per una scienza ideologica, che non accetta di convivere con le contraddizioni.

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Peraltro, secondo Weber le rilevazioni effettuate dai suoi colleghi non rappresentavano una sconfessione della sua ipotesi perché, a suo parere, erano i nuovi rilevatori a non essere attendibili (reliable). I rilevatori di onde gravitazionali sono infatti strumenti delicatissimi e nessuno degli altri fisici possedeva le competenze (che aveva acquisito lui) per costruirli in così breve tempo. Il fatto che questi nuovi strumenti non confermassero l’esistenza delle onde gravitazionali era, secondo Weber, semplicemente frutto della imperizia dei suoi colleghi. 

 

Nondimeno, gli scienziati dovevano confrontarsi su un nuovo problema: che cos’era a non funzionare? Quale degli esperimenti andava rigettato? Se gli scienziati avessero seguito il falsificazionismo popperiano (un altro pilastro, forse inconsapevole, di una scienza ideologica), avrebbero dovuto rigettare la teoria della relatività, fino a quel momento ritenuta corretta, poiché in disaccordo con la misurazione dell’intensità delle onde gravitazionali. Ma così non fu. E questo è molto interessante, soprattutto per i seguaci di Popper…

 

 


NOTE

1 Tratto dal volume di Giampietro Gobo e Valentina Marcheselli, Sociologia della scienza e della tecnologia. Un’introduzione (2021).

2 Per ”ideologico“ intendo quell’atteggiamento pre-costituito (e la relativa pratica) per cui una qualsiasi idea, proposta o procedura che non rientri in determinati schemi pre-definiti non viene accolta nemmeno come possibilità, e di conseguenza non le viene attribuito lo status di ipotesi possibile su cui sospendere cautelativamente il giudizio.

3 https://www.science.org/content/article/remembering-joseph-weber-controversial-pioneer-gravitational-waves


Mai fidarsi della bellezza - Inganni e illusioni di un criterio scientifico

La bellezza può essere una splendida guida per lo sviluppo di formalismi matematici, ci suggerisce in questo blog Matteo Donolato (Che bella equazione! – Il ruolo della bellezza nelle scienze) seguendo il pensiero di P. Dirac.

Ai fisici teorici, in particolare, piace maneggiare teorie e oggetti matematici “belli”, addirittura considerano l’eleganza come un criterio di successo delle formulazioni teoriche, delle spiegazioni della realtà, delle descrizioni dei sistemi fisici.

Tuttavia sembra necessario essere cauti, perché a volte la bellezza matematica può nascondere dei tranelli.

Un bel formalismo matematico, infatti, ha il pregio di rendere la descrizione della realtà più semplice, più maneggevole, apparentemente più efficace e più elegante, ma, spesso, non rappresenta la realtà nel suo modo di essere effettivo, nei suoi comportamenti fenomenici.

Proviamo a fare qualche esempio:

  • Il primo può essere l’identità di Eulero: è bellissima, compatta e semplice; comprende una serie di elementi che ricorrono in tutte le matematiche e geometrie – euclidee e non – ma, poiché è un’identità, non significa altro che un oggetto è identico a sé stesso, seppur descritto in modi diversi.

Esattamente come Hesperus e Vesperus, la stella del mattino e la stella della sera; nomi diversi per la stessa cosa, vista da angolazioni diverse, ma pur sempre una e una sola cosa è: il pianeta Venere.

L’identità di Eulero racconta di come la bellezza matematica possa diventare un formalismo di nessuna utilità nella pratica scientifica e applicativa.

È opportuno ricordare Husserl[1], quando accusava Galileo e, con lui, molta scienza della modernità, di realismo metafisico, di aver dimenticato – inseguendo i formalismi idealizzati – il contatto con il mondo delle cose reali.

Un secondo esempio – dobbiamo però per un attimo dimenticare che è stato falsificato nel ‘600 – è il modello geocentrico aristotelico-tolemaico dell’universo con la terra, con noi/io al centro di tutto. Cosa c’è di più bello, simmetrico, elegante, appagante, soprattutto per chi lo ha disegnato, di questo modello? Secondo il punto di vista antico  era anche efficace nella rappresentazione della realtà. In parte anche per il nostro punto di vista: nella nostra esperienza quotidiana, non pare anche a noi di essere fermi, con il cielo che ci gira intorno?

Come sappiamo, però, questo schema non ha retto il confronto con i paradigmi successivi; per cui, è “caduto” ed è stato sostituito da un altrettanto elegante modello (quello di Newton) basato su un formalismo matematico, anch’esso, come ci dice Matteo Donolato, di grande bellezza: la legge della gravitazione universale.

Ecco, quindi, il terzo esempio: la legge di gravitazione universale si basa su un “oggetto scientifico”[2] misterioso e mai dimostrato: la forza di attrazione gravitazionale, cioè un’azione a distanza tra due corpi macroscopici.

“Oggetto” che è stato a sua volta sostituito, nella teoria della relatività, dalla nozione di campo gravitazionale. Che fa a meno della forza.

Il quarto ed ultimo esempio di bellezza teorica e matematica, nel campo della fisica delle particelle, è la Teoria supersimmetrica delle stringhe (o supersimmetria); questa teoria è in grado – grazie a dei formalismi matematici giudicati molto eleganti da quasi tutti i fisici – di descrivere il mondo dei bosoni e dei fermioni, e converge nella Teoria del Tutto: un tentativo di unificazione delle teorie quantistica e relativistica.

La “supersimmetria” – teoricamente – permetterebbe anche di aver a che fare con quantità e numeri vicine all’unità, che molti fisici definiscono “naturali”; e di evitare di far uso del cosiddetto “fine tuning”, cioè di aggiustamenti della teoria – assimilabili alle cinture di protezione di Lakatos – a fronte di casi particolari e risultati non allineati con le previsioni.

La teoria della supersimmetria, però, non sembra dare frutti sperimentali. Nessuno dei suoi risultati riesce a essere testato, con ovvio fastidio dei fisici che hanno puntato sulla sua produttività potenziale.

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Al contrario, possiamo fare degli esempi di formalismi “non così belli” che – almeno per ora – sono di successo e (abbastanza) testati sperimentalmente.

Il modello che descrive una cosa apparentemente banale come i pennacchi di fumo (avete presente quelli che escono dalle ciminiere?) è costituito da un sistema di equazioni che - già in una approssimazione semplificata - riempiono almeno due pagine di un normale libro di testo – solo come formalismo matematico.

Purtroppo, un pennacchio di fumo non può essere descritto con formule prese dalla geometria solida; è, invece, un oggetto di grandissima complessità in cui compaiono più di un centinaio di fattori e termini e ancora non ne è descritta completamente la struttura. È più brutta di un orco delle favole. Ma funziona piuttosto bene.

In fisica delle particelle, il "Modello standard", teoria che resiste da alcuni anni e che ha numerosi riscontri sperimentali – non ultima la rilevazione del bosone di Higgs, previsto anni prima e ora “trovato” e misurato sul campo – è abbastanza orribile, se misurata con il criterio della bellezza e dell’eleganza: più di 25 particelle “elementari”, tra cui: 6 fermioni detti quark; 8 gluoni privi di massa; 6 leptoni, che non partecipano alle interazioni forti; il fotone; 3 bosoni massivi; in ultimo il bosone di Higgs, massivo, neutro elettricamente e funzionale a dare massa a fermioni e bosoni. Tutti questi suddivisi in tre generazioni, in funzione della massa; inoltre, le generazioni non sono definite da criteri matematici a priori ma solo dalla necessità di “far funzionare” il modello (se mi si passa la semplificazione). “Vi delude che il modello standard sia così brutto?” dice Sabine Hossenfelder[3]

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Sembra, quindi, estremamente pericoloso per i fisici, per i naturalisti - e direi persino per gli economisti - che desiderano descrivere in maniera realistica l’universo, affidarsi a dei formalismi molto belli.

Pericoloso perché il mondo e l’universo, nel loro presentarsi sono per lo più disuniformi, presentano continuamente singolarità, sfuggono al principio di omogeneità.

I casi eleganti come, ad esempio, le strutture polimorfe oggi chiamate frattali, sono eccezioni notevoli; tanto che uno strutturalista nato nella matematica come Roger Caillois, li presenta e li esalta proprio come eccezionalità, come fenomeni notevoli.

I salti, le catastrofi, le singolarità, sono la norma della realtà.

In fisica e nelle scienze naturali è meglio non fidarsi - e non affidarsi - alla bellezza matematica.
Si rischia di perdere la strada…

 

 

NOTE

[1] E. Husserl, La crisi delle scienze europee e la fenomenologia trascendentale, Il Saggiatore, Milano, 2015

[2] L. Daston, Biographies of scientific objects, The University of Chicago Press, Chicago and London, 2000

[3] S. Hossenfelder, Sedotti dalla matematica, Raffaello Cortina Editore, Milano, 2019, pag. 182


Che bella equazione! – Il ruolo della bellezza nelle scienze

«My work always tried to unite the true with the beautiful;
but when I had to choose one or the other,
I usually chose the beautiful»[1] (H. Weyl)

 

INTRODUZIONE

L’obiettivo di questo articolo è di riflettere sulla bellezza, una tematica apparentemente semplice e ordinaria ma che si rivelerà, nel corso dell’esposizione, un nucleo problematico da indagare attentamente.

Iniziamo la nostra disamina con una sezione filosofica, per sottolineare che siamo davanti a una questione complessa, che presenta sfumature concettuali profonde e antiche. Successivamente, analizzeremo questo tema da un punto di vista scientifico, con l’intento di mostrare come la bellezza entri a pieno diritto nei discorsi della scienza.

Lo scopo di questo scritto è di decostruire una narrazione ingenua, limitante e simil-scientista, che vede bellezza e scienza come due argomenti lontani e slegati, che non si incontrano mai, come due rette parallele. Mostreremo come tale separazione sia puramente convenzionale, contingente.

 

1. BELLEZZA E FILOSOFIA

In filosofia, l’analisi della bellezza ha origini antiche; questo tema viene indagato dall’estetica, una disciplina filosofica di ampio respiro che abbraccia numerose tesi e nuclei concettuali come, per esempio, «la produzione e i prodotti dell’arte»[2] o «il giudizio di gusto su di essi»[3].

Platone (427 ca.-347 ca. a.C.) sostiene che la bellezza è collegata all’ordine, alla proporzione e all’armonia; inoltre, la descrive come «la manifestazione più evidente del bene che permea tutte le cose»[4].

Nel Simposio, sviluppa l’idea secondo cui la bellezza attragga Eros (Amore), indicato come un “demone”, un’entità semidivina «sospesa fra cielo e terra»[5]; quindi, «l’amore viene stimolato dalla bellezza, […]: essa è il fine dell’amore, ciò verso cui l’amore riversa il suo slancio»[6].

Nel Fedro, inoltre, Platone afferma che la bellezza sensibile permette all’anima di ricordare l’idea di bellezza, perfetta e divina, ammirata prima dell’incarnazione. Pertanto, la bellezza del mondo fisico, nonostante sia molto lontana dalla compiutezza dell’idea, permette che lo spirito si elevi: «uno, al vedere la bellezza di quaggiù, ricordandosi della vera bellezza mette nuove ali»[7].

Per Platone esistono diverse tipologie di bellezza, ognuna delle quali occupa una posizione gerarchica distinta: sul gradino più basso incontriamo la bellezza del corpo mentre in cima troviamo la bellezza in sé, «idea eterna e immutabile di cui partecipano tutte le cose belle, sia fisiche sia spirituali»[8].

Plotino (205 ca.-270 ca. d.C.), figura centrale del neoplatonismo, «approfondisce e sviluppa la riflessione platonica sul bello, esposta nel Fedro e nel Simposio, associando il bello alla perfezione del mondo ideale»[9]; inoltre, questo autore dedica due trattati alla tematica della bellezza e la sua visione viene a volte qualificata come una “metafisica del bello”[10].

Nel testo enneadico Sul bello, in disaccordo con Platone, Plotino critica l’idea della bellezza considerata nei termini di armonia e proporzione delle parti, specificando che essa si trovi invece in qualità e oggetti semplici, poiché «ogni allontanamento dall’unità verso la molteplicità equivale a una perdita di perfezione»[11].

D’altra parte, Plotino condivide con Platone l’idea che la bellezza abbia valore anagogico, quando afferma che la bellezza sensibile è una tappa del percorso di purificazione dell’anima, cammino che la deve portare sempre più in alto nella scala dell’intelligibile: «compito dell’anima è […] di distogliere gradualmente la propria visione da quei corpi che non sono altro che “immagini e tracce e ombre” della vera fonte della bellezza, e, rientrando in sé, risalire verso quell’Uno […] circondato da ogni parte dal Bello, un “Bello che dispensa la bellezza a tutte le cose […]”»[12].

Pertanto, «è […] attraverso Plotino che si comprende come, nell’Antichità in generale, sia sempre più difficile, e spesso arbitrario, separare il problema della bellezza […] dalle costruzioni metafisiche in cui esso si inserisce»[13].

Infine, neanche per Edmund Burke (1729 ca.-1797) il bello può essere determinato secondo le categorie di armonia e proporzione, perché «l’ordine e la convenienza tra le parti sono […] qualità colte dall’intelletto, là dove l’effetto della bellezza è molto più immediato e sensibile»[14].

Burke contrappone la bellezza a un altro concetto, il sublime: la prima genera l’amore, «una passione […] sociale, intersoggettiva»[15], mentre il secondo dà origine al terrore, un’emozione collegata «alla tendenza di ogni individuo alla propria autopreservazione»[16]. Le divergenze, però, non terminano qui, in quanto il bello «nasce dalla visione di cose piccole e delicate, e dal contatto con tutto ciò che è liscio, levigato, sinuoso»[17]; al contrario, il sublime si origina, per esempio, dalla visione di spazi molto ampi (oceani, montagne ecc.) o dal «sentimento dell’infinito»[18].

 

2. SEMIR ZEKI E LA NEUROESTETICA: UNO STUDIO

Il neurobiologo Semir Zeki è ritenuto l’iniziatore della neuroestetica, «un filone di ricerca nell’ambito delle neuroscienze che indaga le basi neurali e cognitive dell’esperienza estetica»[19].

In una sua ricerca, pubblicata nel 2014, un gruppo di matematici doveva esprimere il proprio giudizio estetico rispetto a sessanta equazioni, mentre ne veniva registrata l’attività cerebrale per mezzo della risonanza magnetica funzionale (fMRI). I risultati dell’esperimento hanno mostrato, in particolare, l’attivazione di una specifica area nel cervello dei soggetti analizzati, una zona dove «c’è sempre attività neuronale quando si ha esperienza di bellezza»[20], a prescindere dalla sua fonte (un quadro, un brano musicale, un’equazione ecc.). La regione individuata è connessa alle emozioni e viene indicata come «campo A1 della corteccia orbito-frontale mediale (mOFC)»[21]; specifichiamo inoltre che «più la formula è considerata bella e più intensamente si attiva quest’area»[22].

I risultati dell’esperimento non sorprendono i matematici; per esempio, Colin Adams afferma: «“quando vedo una bellissima costruzione matematica, […], provo la stessa sensazione di quando osservo qualche forma di arte che mi colpisce”»[23]. Gli fa eco Daina Taimina, la quale ritiene che le belle soluzioni matematiche «“suonano come una melodia”»[24].

Infine, l’indagine condotta dal professor Zeki ha rivelato che non tutte le equazioni sono belle allo stesso modo: alcune risultano più attraenti di altre. Infatti, nonostante la soggettività che può intervenire in un qualunque giudizio estetico, i partecipanti alla ricerca hanno mostrato quasi unanimemente la propria preferenza per un’equazione in particolare, l’identità di Eulero[25]:

e + 1 = 0

Secondo Adams, tale formula «“richiede complessivamente non più di sette simboli per essere scritta: è sbalorditivo”»[26]. Per i matematici essa rappresenta «una combinazione irresistibile, perché lega cinque costanti fondamentali con tre operazioni aritmetiche basilari»[27].

 

3. UN «ESTETA DELLA SCIENZA»[28]: PAUL DIRAC E IL “PRINCIPIO DI BELLEZZA MATEMATICA”

Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) è uno dei più importanti fisici del Novecento. Nato a Bristol, Nobel per la Fisica nel 1933, tra i suoi numerosi contributi ricordiamo, per esempio, la «sintesi tra relatività speciale e meccanica quantistica»[29]; inoltre, la sua equazione[30]

(ið – m) ψ = 0

ha previsto l’esistenza di una nuova particella, il positrone[31], la cui scoperta empirica ha aperto il mondo dell’antimateria alla fisica contemporanea.

In questo articolo ci concentriamo su una delle sue “credenze fondamentali”, ovvero il «principio di bellezza matematica»[32], un concetto che, per Dirac, detiene «una duplice funzione: di guida euristica e di criterio valutativo»[33]. Cosa si intende con “bellezza matematica”? Lo stesso Dirac, in uno scritto del 1939, specifica che essa non si può spiegare con precisione ma aggiunge che, nel coglierla, «gli studiosi di matematica non hanno alcuna difficoltà»[34].

Convinto che i criteri estetici dirigano la ricerca scientifica, il fisico inglese non esita a difendere la bellezza delle equazioni anche in caso di contrasto con i dati empirici: «è più importante che le equazioni siano belle piuttosto che in accordo con gli esperimenti»[35].

Quando in fisica si deve elaborare una nuova teoria, Dirac sostiene che, prima di tutto, bisogna individuarne l’impalcatura matematica, ma questa scelta deve seguire una direzione precisa: «bisognerebbe lasciarsi guidare da considerazioni di bellezza matematica»[36]; in un testo successivo, scrive che «se si lavora con il proposito di ottenere equazioni dotate di bellezza, e si possiede un’intuizione davvero solida, si è sicuramente sulla strada del progresso»[37]. In caso di reiterato disaccordo tra ipotesi ed esperimenti, per Dirac si può modificare la teoria, purché se ne sviluppi una con struttura matematica di ancora maggior bellezza.

Dirac elogia la relatività di Einstein: secondo lui, la teoria einsteiniana «ha introdotto – in una misura che non ha precedenti – la bellezza matematica nella descrizione della Natura»[38]. Lo scienziato di Bristol sostiene come sia stata proprio la sua bellezza a permettere alla relatività di ottenere credito presso i fisici. Inoltre, Dirac afferma che Einstein «era guidato solo da considerazioni relative alla bellezza delle equazioni»[39], e che «tutto il suo modo di procedere tendeva alla ricerca di una teoria bella»[40].

In uno scritto del 1979, Dirac elenca alcuni esperimenti che hanno confermato la teoria di Einstein, ma a un certo punto si chiede come ci si debba muovere in caso di contrasto fra questa concezione scientifica e le sue verifiche empiriche. Egli rifiuta nettamente l’idea che la relatività possa essere errata, perché «chiunque apprezzi la fondamentale armonia che esiste tra il modo in cui funziona la Natura e alcuni princìpi matematici generali non può non sentire che una teoria di tale bellezza ed eleganza deve essere sostanzialmente corretta»[41], a prescindere dal fatto che essa sia in sintonia (o meno) con le osservazioni.

Dirac – secondo il fisico Freeman Dyson – «“ancor più di Newton e di Einstein, usò il criterio di bellezza come un modo per trovare la verità”»[42].

 

CONCLUSIONI

All’inizio del nostro percorso abbiamo usato l’immagine delle rette parallele per illustrare la concezione da decostruire, quella che considera scienza e bellezza come due argomenti disgiunti. Questo lavoro ha mostrato come, anziché conferire di rette parallele, si dovrebbe parlare invece di una vera e propria rete epistemologica per spiegare gli intrecci e i collegamenti che uniscono impresa scientifica e filosofia estetica.

Scienziati e scienziate sono esseri umani e anche loro hanno bisogno di quella cosa tanto familiare eppure così misteriosa, ovvia e sfuggente allo stesso tempo, che è la bellezza. Può sembrare una banalità, ma la visione odierna della scienza ha offuscato simili ragionamenti, col risultato di farci separare ambiti che si arricchiscono a vicenda, se li facciamo comunicare.

A questo punto della trattazione, al lettore o alla lettrice è forse rimasta in sospeso una domanda fondamentale: “dunque, che cos’è la bellezza matematica?”. Rispondiamo a tale quesito avvalendoci della legge di gravitazione universale di Newton:

 

Dove:
“F” designa la forza d’attrazione,
“G” è la costante di gravitazione universale[43],
“m” indica le masse dei due corpi che dobbiamo considerare,
“d” rappresenta la loro distanza (espressa al quadrato).

Questa formula mostra che la forza d’attrazione gravitazionale tra due corpi aumenta al crescere delle loro masse, mentre diminuisce all’aumentare della loro distanza. Semplice e logico, vero? Anche la chiarezza fa parte del fascino di questa legge fisica.

Perché tale equazione è così bella? Prima di tutto, si trova scritta in una forma compatta ed elegante, senza risultare eccessivamente contorta né dal punto di vista del significato, né tantomeno da quello del significante.

La sua ampia efficacia empirica rende questa formula particolarmente versatile, anche al giorno d’oggi. Essa serve a spiegare fenomeni fisici che valgono sia sul pianeta Terra sia nell’Universo, dal momento che unisce le leggi di Galileo (che riguardano i fenomeni terrestri) con quelle di Keplero (valevoli invece per il macrocosmo); inoltre, grazie a questa legge, «Newton è in grado di inquadrare e spiegare un’amplissima serie di fenomeni, […] riuscendo anche a risolvere una gran quantità di questioni fisiche e astronomiche rimaste fino ad allora senza una risposta adeguata»[44].

Studiare le equazioni matematiche nella loro storicità le rende meno enigmatiche, più attraenti e più “umane”, perché sono umani coloro che le hanno formulate nei secoli, con le loro idee e visioni del mondo.

A tal proposito, sarà curioso sapere che Newton si occupò anche di ambiti che attualmente non rientrano nella scienza ufficiale come, per esempio, l’alchimia; questi interessi possono aver influenzato il lavoro scientifico di questo autore. La sua legge di gravitazione universale è, in un certo senso, “magica”; infatti, tale equazione prevede che due corpi interagiscano senza che ci sia contatto diretto tra loro, un’idea inconcepibile per Cartesio o Leibniz e che Newton stesso faticava ad accettare, ma «la nascose dietro al formalismo matematico con la sua indubbia efficacia»[45]. Al giorno d’oggi, grazie al concetto di “campo”, questo fenomeno ci appare come qualcosa di assodato, ma all’epoca era un’intuizione rivoluzionaria.

Semplicità, chiarezza ed efficacia, insieme alle considerazioni espresse fin qui, concorrono a rendere affascinante un’equazione matematica, ne eliminano quell’impressione di freddo distacco e la trasformano in qualcosa di vivo e appassionante.

Chiediamoci ora: un quadro, un brano musicale, una statua o un’equazione sono davvero entità così diverse? Sono magnifiche espressioni che generano bellezza, un sentimento umano profondo e necessario, che influenza il nostro quotidiano, orienta le nostre scelte e, last but not least, ci fa stare bene.

 

NOTE

[1] Dyson, F. (1956). Obituary of Hermann Weyl. Nature 177, 457–458, citato in: Frontiers | The experience of mathematical beauty and its neural correlates (frontiersin.org)

[2] estetica nell'Enciclopedia Treccani - Treccani

[3] Ibidem.

[4] Ubaldo Nicola, Atlante illustrato di Filosofia, Firenze-Milano, Giunti Editore, 1999-2005, p. 566.

[5] Franco Bertini, Io penso, Bologna, Zanichelli editore, 20222, vol. I, p. 233.

[6] Ibidem.

[7] Platone, Fedro, in Tutte le opere, a cura di E. V. Maltese, premessa di G. Caccia, Roma, Newton Compton editori, 20102, p. 945.

[8] Franco Bertini, op. cit., p. 233.

[9] Riccardo Chiaradonna, Plotino, Roma, Carocci editore, 2009, p. 71. Corsivi dell’autore.

[10] Ibidem.

[11] Paolo D’Angelo et al., Estetica, a cura di E. Franzini e A. Somaini, Milano, Raffaello Cortina Editore, 2002, p. 71.

[12] Ibidem.

[13] Ivi, p. 11.

[14] Ivi, p. 125.

[15] Ibidem.

[16] Ibidem.

[17] Ivi, p. 126.

[18] Ivi, p. 125.

[19] Il senso della mente per la bellezza: intervista con Semir Zeki - Le Scienze

[20] Sesso, bellezza ed equazioni - Il Sole 24 ORE

[21] Ibidem.

[22] La bellezza delle formule matematiche | Lost in Galapagos (corriere.it)

[23] Il senso dei matematici per la bellezza delle equazioni - Le Scienze

[24] Ibidem.

[25] https://sciencecue.it/formula-matematica-identita-eulero/17295/

[26] Il senso dei matematici per la bellezza delle equazioni - Le Scienze

[27] La bellezza delle formule matematiche | Lost in Galapagos (corriere.it)

[28] La fisica tra verità e bellezza - Il Sole 24 ORE

[29] Ibidem.

[30] Questa è la versione corretta, seppur semplificata dell'equazione di Dirac, in cui la derivata parziale è "tagliata" (ð). In notazione più completa può essere scritta così: (iγμμ - m) ψ = 0. La versione popolare (∂ + m) ψ = 0 è errata. Per approfondimenti: https://www.fe.infn.it/~bettoni/particelle/Lezione4-5.pdf

[31] Il positrone è l’antiparticella dell’elettrone; positroni ed elettroni hanno stessa massa e stesso spin, ma le rispettive cariche elettriche sono di segno opposto. Previsto teoricamente da Dirac nel 1928, il positrone è stato scoperto empiricamente da Anderson nel 1932.

[32] Paul A. M. Dirac, La bellezza come metodo, prefazione e a cura di V. Barone, Milano, Indiana Editore, 2013, p. 24.

[33] Ibidem.

[34] Ivi, p. 84

[35] Ivi, p. 104.

[36] Ivi, p. 87.

[37] Ivi, p. 104.

[38] Ivi, p. 84.

[39] Ivi, p. 175.

[40] Ibidem.

[41] Ivi, pp. 174-175. Corsivo dell’autore.

[42] È la matematica, bellezza! - Il Sole 24 ORE

[43] 6,67⋅10-11N⋅m2kg-2

[44] Newton in "Enciclopedia della Matematica" - Treccani

[45] Entanglement quantistico e viaggi nel tempo? - Controversie

 

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Entanglement quantistico e viaggi nel tempo?

Recentemente, un gruppo di fisici di Cambrige[1] ha simulato un loop temporale tra presente e passato, legato agli effetti dell’entanglement quantistico, che ha permesso di simulare un effetto nel passato di una azione fatta nel presente.

L'entanglement è un fenomeno quantistico, in cui delle proprietà fondamentali quantistiche sono condivise tra due o più particelle, come se fossero “gemellate” e si comportano in modo coordinato, anche se si trovano a grande distanza. In altre parole, due particelle sono “entangled” (intrecciate) se nascono da un medesimo processo e sono descritte da uno stesso stato quantico globale; rimangono, però, separate e hanno carattere indefinito finché “non viene fatta una misura”.

La cosa straordinaria è che una azione su una particella provoca lo stesso cambiamento anche nelle altre “gemelle”.

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Il tema dell’entanglement fu uno dei punti di culmine della lunga controversia che oppose da una parte Albert Einstein e dall’altra i quantisti - in particolare, Niels Bohr e, più tardi, J.S. Bell – sulla validità dei principi della meccanica quantistica.

È una controversia che oppone due diverse visioni del mondo e della scienza, quella, per semplificare, moderatamente realista di Einstein e quella più formalista dei fisici quantistici della Scuola di Copenhagen – Bohr, Pauli, Heiseneberg.

Visioni diverse che, oggi, sono ancora oggetto di discussione filosofica, storica e sociologica e anche, seppur meno esplicitamente, scientifica.

Discussione filosofica che Newton eluse già nel ‘600: la legge di gravitazione universale ipotizza, infatti, l’azione a distanza, cioè la possibilità che tra due oggetti ci sia un’azione senza che vengano a contatto, ma la nascose dietro al formalismo matematico con la sua indubbia efficacia. Newton lasciò cadere la questione per non essere accusato di magia.

Anche oggi, la parapsicologia, o scienza del paranormale, si fonda su queste (controverse) premesse.[2]

 

L'esperimento

Nell'esperimento, il team ha simulato l'entanglement di due particelle quantistiche. Una di queste particelle è stata poi utilizzata in un esperimento separato. Dopo aver completato questo esperimento, i ricercatori hanno acquisito nuove informazioni che avrebbero influenzato le loro azioni precedenti. A questo punto, hanno manipolato la seconda particella per alterare retroattivamente lo stato passato della prima, cambiando così l'esito dell'esperimento. Questa manipolazione è stata possibile grazie all'entanglement quantistico, che ha permesso ai ricercatori di "comunicare" con il passato, tornando indietro nel tempo.

 

Immaginario e suggestioni

I media si sono subito lanciati a immaginare viaggi nel tempo; ma non è ancora e non è proprio questo.

La simulazione eseguita non è la prima di questo genere, ed è particolarmente significativa per due motivi:

1) il modello è replicabile;

2) le simulazioni sono misurabili.

Ciò vuole dire che gli scienziati sanno quando i risultati sono positivi e quando la simulazione fallisce. E questo è un passo essenziale per la fase successiva e per sostenere le ulteriori sperimentazioni.

Il modello si basa sulla manipolazione dell’entaglement quantistico, un fenomeno proprio della dimensione quantistica e non misurabile nella dimensione della fisica classica.

Quando due particelle interagiscono, alcuni legami derivati dalla loro interazione restano validi anche dopo il termine dell'interazione stessa. In altre parole, rimane in esse un’impronta della loro passata interazione.

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Ciò che è più interessante, da un punto di vista sia metodologico che sostantivo, è che le simulazioni hanno mostrato che una volta su quattro è possibile influenzare il risultato del comportamento futuro di una particella che ha subito entaglement usando le particelle correlate.

È come inviare un messaggio oggi, recapitarlo domani e influenzarne il suo contenuto tra oggi e domani; facendolo domani.

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La simulazione mostra che esistono modelli consistenti e misurabili per raccogliere informazioni utili su come un evento nella dimensione quantistica può essere influenzato rispetto al suo esito finale nella scala del tempo.

 

Ma questo, almeno per il momento, non significa scrivere il futuro dal presente.

 

 

NOTE

[1] Il lavoro è stato pubblicato su Physical Review Letters, https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.150202

[2] Chi volesse prendere una laurea in Scienza del Paranormale, può iscriversi all’Università di Edimburgo, dove si tiene il corso di laurea in Parapsychology.