Home News Festa di Scienza e Filosofia 2013 R. Battiston: Avventure ai limiti della conoscenza

R. Battiston: Avventure ai limiti della conoscenza

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Avventure ai limiti della conoscenza

di Roberto Battiston

Ci sono uomini che sono affascinati dai confini, incuriositi dai bordi, attratti dalla discontinuità che esiste tra il ciglio e l’abisso, tra il nuovo ed il vecchio, tra il sapere e l’ignoranza. In realtà siamo tutti un po’ così, la continuità ci annoia, la ripetizione ci addormenta, l’orizzonte ci emoziona più del mare. Ma per alcuni di noi questa caratteristica della nostra specie si amplifica fino a diventare una passione, una ossessione, talvolta perfino una professione. Gli scienziati appartengono a questa categoria di persone, assieme, ad esempio, agli artisti e agli esploratori ( ma anche, per certi versi, ai cercatori di funghi e ai collezionisti di francobolli). E come accade agli artisti ed agli esploratori, gli scienziati sono tesi a superare il limite della conoscenza attuale ovunque esso si trovi. L’arte è l’esplorazione dei limiti dei linguaggi espressivi, con tutte le risonanze che questo comporta nel nostro animo. L’ esploratore cerca nuove terre, in senso lato, dato che oggi terre nuove a portata di mano non ve ne sono più: la sua ricerca si estende nel tempo oltre che nello spazio, nei modi del viaggiare, nel cielo e nello spazio piuttosto che sotto la superficie della terra e del mare. Lo scienziato fa cose simili ma coinvolge nel suo ricercare la totalità dell’ universo, nella misura in cui il suo metodo empirico e il suo linguaggio logico-matematico lo sostengono nel suo curiosare. Paradossalmente è l’efficacia del suo metodo che contribuisce a definire i limiti del suo ricercare. Limiti frastagliati, insospettati, mutevoli, sorprendenti. Prendiamo ad esempio una questione che, a prima vista, sembra lontanissima dal ricercare scientifico, lo studio di un concetto sfuggente e misterioso come l’anima. Chiunque abbia sentito parlare degli esperimenti tesi a definire quantitativamente l’ anima misurando con precisione la variazione del peso di una persona nell’attimo in cui esala l’ultimo respiro, avrà sorriso pensando all’ ingenuità di queste applicazioni del metodo scientifico. Ma se guardiamo le recenti misure, dettagliatissime, dell’ attività neuronale in vivo di una larva di pesce mentre sta sviluppandosi, superato lo stupore, siamo in grado di intuire, anche se vagamente, le enormi potenzialità della ricerca moderna nel settore della mente e del cervello.

In fisica ed astrofisica i limiti della conoscenza si sono sviluppati straordinariamente nell’ultimo secolo.

Studiando l’ atomo, il nucleo e le particelle elementari, fisica si è tuffata nello studio dell’ infinitamente piccolo, studiando sperimentalmente dimensioni fino all’ ordine di un miliardesimo di miliardesimo di metro. Questo studio ha portato a quello che si chiama il Modello Standard delle Interazioni Fondamentali e delle Particelle Elementari, trionfo moderno del metodo galileiano, culminato con la scoperta al CERN del bosone di Higgs.

Questo progresso sperimentale è stato accompagnato dallo sviluppo di nuove, potenti teorie, prima fra tutte la meccanica quantistica, in grado di descrivere le sorprendenti, inattese proprietà dell’ infinitamente piccolo. I concetti della meccanica classica di Newton applicati al mondo delle particelle portano al principio di indeterminazione ed a una conseguente descrizione della realtà in termini così radicalmente diversi da quelli classici che ancora oggi facciamo fatica a comprendere il significato profondo di una teoria introdotta negli anni ’30. Un altro settore in cui la comprensione delle leggi della natura ha fatto grandi progressi grazie agli studi delle scale microscopiche è quello del ruolo delle simmetrie nelle leggi fondamentali della fisica e della contemporanea importanza delle violazioni di queste simmetrie nella definizione dell’universo in cui viviamo. Questo bagaglio di conoscenze empiriche e di nuovi strumenti matematici ci ha permesso di sviluppare un modello, il Modello Standard appunto, che non saremmo riusciti a dedurre dai primi principi se non attraverso una serie enorme di verifiche sperimentali. Modello che, nonostante il suo trionfo, lascia tante domande quante quelle a cui ha risposto, in quanto riesce a spiegare, sia pure con straordinaria precisione, solo una frazione minore del 5% del contenuto di massa ed energia del nostro universo. Un po’ poco, non vi pare ? Oggi siamo alla ricerca, intensissima, quasi affannosa, di nuovi effetti che possano aiutarci a decifrare di cosa sia fatto il rimanente 95%, ma la natura rimane, per ora, misteriosa ed inaccessibile per quanto riguarda questo fondamentale problema.

Anche l’astrofisica e la cosmologia hanno fatto enormi passi in avanti in questo ultimo secolo. Strumenti sempre più potenti, da poco più di mezzo secolo posti anche nello spazio, hanno permesso di esplorare il nostro universo con un dettaglio straordinario e di estendere le nostre osservazioni fino ai tempi lontani del Big Bang, 13,82 miliardi di anni fa. I recenti dati del satellite Planck, basati sulle informazioni ricavate dall’ osservazione di un universo bambino di soli 300.000 anni, sono di una straordinaria precisione e confermano come il Modello Standard Cosmologico, l’analogo per il macrocosmo di quello delle particelle, basato su fluttuazioni quantistiche iniziali amplificate da un meccanismo di espansione superluminale chiamata inflazione, risponda perfettamente ai dati osservativi. Anche in questo caso rimangono una serie di problemi interpretativi, ad esempio la scomparsa dell’ antimateria primordiale oppure la natura della materia e dell’energia oscura, fenomeni di cui si ha una solida evidenza sperimentale ma per cui manca completamente un’altrettanto solida interpretazione teorica.

L’infinitamente piccolo, che concretamente significa un miliardesimo di miliardesimo di metro, o l’infinitamente grande, che concretamente vuole dire 13,82 miliardi di anni luce sono limiti sperimentali con cui ci confrontiamo in fisica ed in astrofisica. Sono numeri enormemente piccoli o grandi, ma ben lontani dall’ infinito a cui ci ha abituato la matematica. Lo stesso succede per i limiti nelle misure di altre grandezze fisiche, come il tempo, l’energia: confini che cerchiamo di superare per vedere cosa accade oltre, come si comporta la natura dopo la frontiera, se le leggi che abbiamo dedotto al di qua delle colonne d’Ercole valgano pure al di là. Talvolta siamo riusciti a raggiungere limiti che sembrano davvero difficili da superare. Le distanze a noi accessibili all’interno del nostro universo sono quasi certamente molto minori di quelle dell’ universo nel suo insieme, in quanto siamo limitati dalla velocità della luce e dallo spazio che ha potuto percorrere nel tempo in cui l’universo è esistito dato che non vi è motivo di pensare che l’universo non si estenda molto ma molto di più di quello che noi riusciamo ad osservare. Oppure nel mondo microscopico, il progresso verso scale ancora più piccole richiede lo sviluppo di acceleratori molto più potenti, che richiedono ingenti risorse umane ed economiche difficili da ottenere. Sempre di più gli strumenti osservativi in fisica ed astrofisica consistono in osservatori e infrastrutture di complessità tale da richiedere un coinvolgimento internazionale spesso a livello globale. E questo è inevitabilmente un limite. Anche per questo motivi in questi settori lo sviluppo della componente teorica ha spesso sopravanzato di molto la componente sperimentale, producendo una scissione concettuale che chiama in causa riflessioni epistemologiche e filosofiche: una teoria scientifica inverificabile può essere chiamata tale ?

Ma esistono scienze alle prese con limiti diversi. Ad esempio alle scienze che studiano i processi complessi come quelli della biologia. Pensiamo ad esempio alla biologia molecolare, alla genomica, alle scienze cognitive. Gli sviluppi di metodi sperimentali sempre più raffinati, dal sequenziamento del DNA alle misure sempre più sofisticate delle neuroscienze, hanno spalancato le porte verso un mondo che è rimasto molto a lungo confinato nella catalogazione e nello studio descrittivo-analogico e che oggi invece sta diventando sempre più concettuale e quantitivo. I limiti della conoscenza in questi settori si stanno espandendo a vista d’occhio, giorno dopo giorno, coinvolgendo un numero elevatissimo di ricercatori che hanno trovato i mezzi per esplorare territori a lungo sottratti a metodi di analisi più rigorosi, con effetti clamorosi sul nostro modo di vedere il mondo, il nostro mondo, noi stessi, alla luce di quello che studiamo e capiamo nei laboratori di ricerca.

Il metodo della scienza è sempre lo stesso declinato e modellato sulle caratteristiche dei diversi settori scientifici, ma caratterizzato dalle stesse regole di verificabilità, falsificabilità, misurabilità, prevedibilità che caratterizzano la scienza galileiana.

Limiti in continua espansione quindi, in tutte le direzioni, con velocità diverse, talvolta momentaneamente immobili, talvolta rapidissimi.

Questa è la scienza di oggi, questo è il progresso del sapere, motore inevitabile del terzo millennio.

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