“Helgoland” di Carlo Rovelli

l’ultimo presocratico

di Paolo Di Marco

un sommesso avviso: Rovelli è molto più chiaro e poetico di me, questo vuole essere solo un invito a leggere il libro

1-presentazione del primo protagonista: i quanti

a- un esperimento

Se prendiamo un cannone a elettroni (basta un filamento riscaldato) e spariamo contro una lastra con due fenditure ci aspettiamo di vedere il risultato di sinistra: all’uscita gli elettroni si dispongono come le due immagini delle fenditure. Invece vediamo come a destra una serie di strisce alternate di pieni e vuoti.

L’unico modo per spiegarlo è abbandonare la descrizione dell’elettrone come particella e immaginarlo come onda: se in un punto arriva la cresta di un’onda e il ventre di un’altra l’onda si annulla, altrimenti si somma. È un po’ strano, ma dopo un po’ di confusione (durata parecchi anni) la spiegazione funziona.

Ora, raffinando l’esperimento, mandiamo gli elettroni uno alla volta: vediamo sempre le strisce alternate. Restiamo perplessi, poi ci fermiamo e mandiamo un elettrone solo: c’è ancora interferenza! La spiegazione più semplice anche se assurda è che passi contemporaneamente da entrambe. Allora andiamo a controllare, mettendo un sensore che ci dica da quale fenditura è passato. Risultato: non c’è più interferenza! Due risultati inspiegabili in un esperimento solo…

Questi sono alcuni dei paradossi che hanno tolto il sonno ai fisici per cent’anni, e fatto dire a Feynmann “posso dire con sicurezza che nessuno ha capito la meccanica quantistica”.

b- un piccolo formalismo

“Einstein aveva mostrato che…abbandonare assunzioni che sembrano ovvie può portare a capire meglio…a basarsi solo su quanto vediamo, non su quanto pensiamo debba esistere” Helgoland, p. 24

L’altro elemento, apparentemente meno drammatico, è come Heisenberg crea la meccanica quantistica: il problema originario nasce dal fatto che Bohr, per descrivere quello che facevano gli elettroni dentro gli atomi, aveva trovato delle formule che funzionavano empiricamente ma non avevano alcuna giustificazione teorica. L’intuizione di Heisenberg è di abbandonare tutti i tentativi di trovare forze o leggi nuove e usare un mero formalismo descrittivo, dove al posto delle consuete variabili c’erano delle tabelline che raccoglievano i valori assunti dalle varie grandezze passando da un’orbita all’altra. Il cuore della teoria non è più un’ipotesi fisica rappresentata da leggi ma una semplice descrizione, quasi da contabile, delle relazioni tra situazioni o stati diversi. Ci saranno poi altre descrizioni, come le onde di Schrødinger e de Broglie o gli operatori di Dirac, ma si riveleranno inesatte nel primo caso ed equivalenti nel secondo.

2- presentazione del secondo protagonista: Rovelli

“La realtà è una stratificazione lussureggiante: montagne innevate e foreste, lo sguardo degli amici, il sapore del pane,…Venere che brilla solitaria. Di questo pullulare caleidoscopico pensavamo di aver trovato la trama di fondo, l’ordine nascosto dietro il velo disordinato delle apparenze . Era il tempo in cui il mondo sembrava semplice”.(Helgoland, p. 82).

Alla fine dell’800 i fisici pensavano di aver concluso il proprio compito: la spiegazione di tutti i fenomeni naturali si era compiuta con l’elettromagnetismo, mancavano solo pochi particolari da sistemare. Trent’anni dopo relatività e quanti avevano sconvolto questo quadro, lasciando aperti due problemi che dopo un secolo ancora ci perseguitano:

  • l’incompatibilità fra le due grandi teorie, i quanti dove i fenomeni avvengono su uno sfondo fisso, e la relatività dove invece lo sfondo fisso non esiste, modificato dai fenomeni stessi
  • una teoria quantistica che ha enorme successo nella spiegazione di tutti i fenomeni a piccola scala eppure risulta paradossale ed incomprensibile.

Rovelli, che è stato uno dei protagonisti nella risoluzione del primo problema con la Loop Quantum Gravity, nel 1996 pubblica un’ipotesi di interpretazione della teoria quantistica che riecheggia l’idea alla base della Relatività: l’eliminazione di ‘osservatori  e stati privilegiati (lo sfondo fisso..e con esso, en passant, il tempo)’’. è l’interpretazione relazionale della fisica quantistica.

Ad aprile di quest’anno un teorema e la sua verifica mediante un esperimento australiano (Wiseman et al.) dimostra (perlomeno nella sua prima fase) che è l’unico modo coerente di leggere la meccanica quantistica. I paradossi sono eliminati, ma la soluzione ha un prezzo: la nostra visione della realtà.

“Tutta la natura è quantistica e non esiste nulla di speciale in un laboratorio di fisica con un apparato di misura…fa saltare l’idea che il mondo debba essere costituito da una sostanza che ha attributi e ci forza a pensare tutto in termini di relazioni”. (Helgoland, pp 142,143)

Rovelli ci conduce lungo questa strada non annacquando in un insipido brodino concetti e formule indigesti, secondo la prassi corrente della divulgazione, ma con due operazioni (che hanno anche un diretto equivalente matematico):

  • con una ‘compressione senza perdite’ (come nei brani audio ‘lossless’ [1], similmente nei video) elimina i particolari tecnici e le dimostrazioni, sostituiti dal ragionamento in chiaro di cui quelli sono la formalizzazione
  • a questo aggiunge (in modo analogo alla ricostruzione frattale delle immagini) il contorno storico e di idee che ne è terreno di nutrimento e confronto.

Mostra così grande rispetto per i suoi lettori. Offre loro tutti gli strumenti e li invita con semplicità a sedersi con lui cercando di capire insieme uno dei problemi fino ad ora più ostici della fisica moderna.

3- un mondo relazionale

“Ma non aver paura di ripensare il mondo è la forza della scienza: ..Anassimandro,.. Copernico,.. Einstein,.. Darwin..”. Helgoland, p. 83

“Dico dunque che ciò che per natura può agire su altro o patire azione da parte di altro, questo solo si può dire veramente reale” Platone, Sofista, 247 d-e

Quello che Rovelli ci propone ha nobili antenati. Lo possiamo ritrovare in Eraclito come in Platone, in Mach come nel buddismo di Nagarjuna: quello di cui possiamo parlare non sono oggetti di per sé, e neppure ci sono soggetti osservanti ed oggetti osservati, ma solo relazioni, insiemi di relazioni, insiemi di insiemi.… Di questo ha senso parlare. Ed è questo che la fisica insegna al pensiero.

“La migliore descrizione della realtà che abbiamo trovato è in termini di eventi che tessono una rete di interazioni. Gli ‘enti’ non sono che effimeri nodi di questa rete” Helgoland, p. 195

In quest’epoca di specializzazioni estreme anche all’interno delle scienze trovare un fisico che propone una filosofia potrebbe spiazzare il lettore disattento, che andrebbe col pensiero agli ultimi che proponevano un sapere a 360°, i rinascimentali alla Pico della Mirandola. Ma gli andrebbe sommessamente ricordato che mentre oggi dei filosofi professionisti restano flebili tracce, i convegni di filosofia hanno sempre più come tema la filosofia della scienza e come protagonisti variopinti personaggi che dibattono con disinvoltura di algebre non commutative, covarianza e gravità quantistica in universi giocattolo.

Quello che Rovelli ci descrive è come la fisica vede il mondo, quello che ci chiede è: possiamo vederlo in un modo diverso? In fondo, come ci insegnano già i presocratici, la scienza è la nostra miglior forma di conoscenza.

a. Mach

lo spirito antimetafisico che Mach ha promosso è un atteggiamento di apertura: non cerchiamo di insegnare al mondo come debba essere. Stiamo ad ascoltare il mondo, per farci dire da lui come meglio pensarlo…Quando Einstein obietta ‘Dio non gioca a dadi’ Bohr gli risponde: Smettila di dire a Dio cosa deve fare” (Helgoland, p.182)

Mach è stato un’influenza profonda dietro sia Einsten che Heisenberg. E’ lui che spinge a prendere in considerazione solo ciò che è osservabile, è lui che emerge come sottaciuto protagonista della ricerca di una teoria unificata, la ‘gravità quantistica’, di cui già sappiamo che fa a meno di tempo e spazio.

Quando Lenin lo attacca in ‘Materialismo ed empiriocriticismo’ (come molte sue opere teoriche il fine è politico, colpire Bogdanov) manca malamente il bersaglio; per gli appassionati di archeologia ideologica potremmo definirlo un ‘materialista non volgare’, tanto per richiamare il noiosissimo scritto di Marx contro il signor Vogt.

b) Nagarjuna

Qualcuno potrebbe stupirsi dalla somiglianza delle conclusioni con la filosofia buddista, di cui Rovelli già parlava in una intervista a Poliscritture (N. 11  marzo 2015 scaricabile qui).

la mancanza di esistenza indipendente è ‘vacuità’..  Una sedia non esiste di per sè stessa ma solo in relazione ad altro, ed anche l’altro non esiste di per sé..’. Helgoland, p 151,152

Ma oltre a farci pensare con piacere a come il pensiero raggiunga risultati simili da tante vie diverse, questo è anche un memento a non rimanere fossilizzati in modi di pensare radicati nel nostro recinto culturale che possono essere camicie di forza. Nagarjuna, come Parmenide,

parla di realtà apparente e realtà ultima. Ma la realtà ultima è vacuità, assenza..non c’è”.  ibidem

c)Parmenide

Prima dei presocratici c’era la σοφια, dataci dagli dei per vie misteriose o misteriche. Parmenide e gli altri presocratici la trasformano in φιλοσοφια, ricerca della conoscenza. C’è ancora una realtà ultima nascosta dice Parmenide, e noi conosciamo solo apparenze; ma è solo la ricerca continua che ci porta oltre.  Nasce con lui la scienza come ricerca. La sfera perfetta che dovrebbe essere la forma ultima del cammino di ricerca esiste (e assomiglia alla sfera cava su cui si dispiega il nostro universo) ma.. a ben vederla è vuota. Platone spinge questa ricerca all’interno dell’uomo, Rovelli rimette anche l’uomo all’interno della natura, chiudendo così anche logicamente il percorso iniziato da Parmenide.

noi siamo fatti della stessa sostanza dei sogni; e la nostra breve vita è circondata da un sonno, Shakespeare, La Tempesta

Nota

[1] La compressione dati senza perdita (o compressione dati lossless), in informatica e telecomunicazioni, è una classe di algoritmi di compressione dati che non porta alla perdita di alcuna parte dell’informazione originale durante la fase di compressione/decompressione dei dati stessi.

10 pensieri su ““Helgoland” di Carlo Rovelli

  1. ho compreso tutto anzi oltre ciò che è esposto e quindi alla fine il Tempo non esiste o non ha senso e lo Spazio è quel che conta e in questo di cui nessuno è in grado di calcolare lo stesso Tempo perde valore anzi non lo ha mai avuto…. lo Spazio e nulla altro

    a. s.

    1. già con Einstein il tempo era messo sullo stesso piano dello spazio, qui subiscono insieme lo stesso destino: scompaiono tutti

  2. se per esempio io da Saturno osservo la Terra – un puntino appena visibile – rido del fatto che quelli là, quelli che la abitano abbiano un pensiero come quello di un dio creatore…
    io che sono su Saturno non so nemmeno cosa sia e se lo penso questo pensiero significa che sono un terrestre, per non esserlo non mi verrebbe mai in mente di pensarlo

    a.s.

  3. IL NMERO IMMAGINARIO

    ^ NOI SIAMO FATTI DELLA STESSA SOSTANZA DEI NUMERI ^

    INVANO RUOTA LA SCALA DI GIACOBBE:
    IL CAOS DELLO SPECCHIO È UN INGANNO.
    IL VERBO SOGNA UNA PAROLA INDECIFRABILE.
    IL CARDINE CONSUMA IL NUMERO IMMAGINARIO.

    INVANO RUOTA IL CAOS NELLO SPECCHIO
    SUL CARDINE CHE CONSUMA LA PAROLA INDECIFRABILE.
    LA SCALA DI GIACOBBE È UN INGANNO
    SE IL VERBO SOGNA IL NUMERO IMMAGINARIO.

    NON GENERATE CON LO SPECCHIO INUTILI CONVIVI
    POI CHE IL RIFLESSO È SOLO UNA GIOIA INESORABILE.
    LA RAGIONE RUOTA SE IL VERBO È UNO STUPORE VUOTO,
    DOVE COMINCIA UNA FEDE C’È UN INGANNO RECIDIVO.

    IL LUTTO CHE IO PORTO COME UNA MASCHERA FIAMMINGA
    È LUCE DI RANCIDI TRAMONTI STAMPATI SULLA TELA.
    INCIDE COL SUO RASOIO UN’OMBRA DI SALMASTRO:
    DALLA SOGLIA LA LINGUA DEL SANGUE S’E SBIANCATA.

    DALLA STANZA TU VEDI UN MIRAGGIO DI DISASTRI,
    MA NELLA MIA MANO DANZANO EBBRI DI DESTINI
    QUELLE CARTE CHE IO VEDO SVUOTATE DI VISIONI:
    DECUBITI SONORI GLI AVANZI SOTTO UNA CAMPANA.

    NON, IO E TE, SIAMO IL VERBO O IL SUO CONTRARIO:
    QUELLA SCALA È NELLA CENERE E NEL CAOS.
    LA RUOTA NON HA PIÙ CARDINI NELLO SPECCHIO
    E SI CONSUMA IL SOGNO IN UN FERIALE INGANNO.

    antonio sagredo

    Vermicino, 21 giugno 2005

    1. m’ero chiesto all’inizio che rapporto ci fosse tra questa poesia e il testo..poi ho capito: è un esempio del principio di indeterminazione di Heisenberg : più costringi la velocità di un elettrone più la sua posizione possibile si allarga..fino ad essere dappertutto
      e in questo spirito allora mi ci metto anch’io:
      Tokudai haiku (haiku fuori misura)
      odayakana on’nanoko narimasu
      ashita wa shina kereia naranai node
      hana o motte kite
      shini yuku tochi e

  4. …mi è piaciuto molto il duetto A. Sagredo – P. Di Marco: mi è sembrato di vedere, mentre scompare il sonoro, due persone guardarsi negli occhi e muovere concitatamente le labbra: nessuno dei due “capisce” l’altro , ma sa che ha ragione…divertente e serio

  5. @ Paolo Di Marco: bella l’immagine l’immagine della “sfera cava su cui si dispiega il nostro universo”.
    Voglio fare una domanda: in questo spazio cavo in cui ciò da cui siamo circondati consiste solo nel nostro rilevare e stabilire relazioni con noi e tra le cose, abbiamo con questo spostamento raggiunto un livello più reale? Voglio dire: ci sono il tavolo e il computer, poi abbiamo saputo che ci sono gli atomi che raggruppiamo nel tavolo, nel computer, nella corrente elettrica che lo alimenta, nel software che mi dispone le immagini. E ora sappiamo che si tratta di quanti in rapporti indeterminabili tra loro e con noi. Sempre tavolo e computer restano. Allora come si fa a dire che le *relazioni* sono più “vere”? O addirittura sono più “reali”? Sono approssimazioni conoscitive, che consentono anche operazioni straordinarie, hanno quindi questo livello di realtà, pratico e operativo.
    Ma se domani interpreteremo il tutto come altro tipo di rapporti tra altro tipo di entità, sarà una conoscenza ancora più “vera”, di qualcosa che ci farà compiere ancora altri tipi di azioni, ma cosa significa a questo punto “vero”? E cosa significa “reale”? E’ vera la cavità dell’universo? E’ reale? Una volta ce la si cavava concependo la scienza come progresso infinito fino ad attingere l’essenza reale delle cose, mi pare che si sia rinunciato a questa concezione sostanzialistica della scienza. Non so se Rovelli ci ha davvero rinunciato, o se invece, è l’idea che mi sono fatta, crede che arriveremo davvero a cogliere l’essenza.
    Allora meglio la prospettiva buddista di Nagarjuna in tutto il suo senso profondo, che della scienza se ne frega e la usa, se è vero come è vero che gli indiani sono gli ingegneri e gli informatici del mondo.

    1. non ricordo punto e fraseggio esatto, ma Rovelli ad un certo punto dice: da piccolo pensavo con la fisica di cogliere la realtà ultima, l’essenza delle cose; poi ho capito che non era così. E il libro mi sembra dire che la nostra descrizione dell’universo può progredire, ma che l’essenza, se tale si può chiamare, è questa rete di reti di relazioni come sostanza del tutto. Dietro le apparenze. Ricordo l’ultima frase con cui si chiude ‘Il falcone maltese’ -sceneggiato da una grande Leigh Brackett- dove Humphrey Bogart cita la stessa scena di Shakespeare cui attinge Rovelli :” questa è la sostanza di cui son fatti i sogni” mostrando il piombo sotto la patina del falco. Rovelli arriva dai quanti là dove Nagarjuna perviene per altra via, e in questo percorso conclude il cammino aperto da Parmenide; ma non è una resa della scienza alla riflessione, al contrario: la scienza riafferma il suo ruolo di punta di lancia della conoscenza e dà ruolo centrale a una visione del mondo finora marginale.

  6. “questa rete di relazioni come sostanza del tutto”, è quindi il punto d’arrivo scientifico? Mi pare arduo affermarlo, se è vero che la comprensione “scientifica” della realtà è sempre mutata nei secoli. Si può allora usare l’espressione “sostanza del tutto”? Non lo credo. Cosa vuol dire allora “realtà”? Il tavolo su cui poggio i gomiti, come i quanti del nuovo computer. L’irraggiungibile che le nostre necessità operative impiegano. Su questo piano allora non esiste una realtà più reale di un’altra. E non è un modo di dire.

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