La fisica del “nulla”

Il concetto di “vuoto” è un concetto apparentemente semplice e intuitivo, in realtà se ci pensiamo e soprattutto se guardiamo alla scienza, in particolare alla fisica, constatiamo che non è così. Pensando al vuoto di norma si pensa all’assenza di materia in una determinata regione di spazio. La fisica classica e moderna hanno esplorato lo spazio vuoto sotto vari aspetti e da vari punti di vista. Il filosofo della scienza James Owen Weatherall ha recentemente scritto un libro sul “nulla”, iniziando con la visione dello spazio di Isaac Newton come il nulla esteso in tutte le direzioni, una sorta di teatro in cui la fisica si svolge. Ma sia la teoria quantistica che la relatività ci dicono che la descrizione di Newton non può essere corretta. Passando attraverso la “sostanza aetherial” di James Clerk Maxwell, si arriva alla teoria della relatività generale di Albert Einstein, dove lo spazio-tempo è una struttura determinante, ricca e carica di novità rispetto alle conoscenze passate. La teoria quantistica suggerisce che il vuoto è uno stato della materia e, nel filone delle teorie unificate, la teoria delle stringhe è “piena di vuoti”. Sembra quasi di giungere ad “inneggiare” all’abbondanza del nulla. Si scopre che il vuoto è tutt’altro che “vuoto”, ha una struttura e proprietà altrettanto complesse e misteriose come la materia. Questo concetto fondamentale della fisica moderna è meno familiare della fisica del “qualcosa”, inteso come protoni, neutroni, elettroni, quark, gluoni.
Molte persone sono cresciute imparando che fuori dalla nostra atmosfera non c’è nulla, c’è “il vuoto”. Ma la fisica non è d’accordo, e non lo è nemmeno al suo interno. La teoria quantistica permette di avvicinarci all’argomento da più di un punto di vista, dove il “nulla” non è di fatto la “mancanza di qualcosa”, ma può essere “una possibile configurazione di qualcosa”. E così “cose” come i buchi neri e le onde gravitazionali sembrano non contare come “qualcosa”, ma sono lì ad impedirci di affermare che il vuoto non è effettivamente vuoto. Il campo elettromagnetico è sempre presente, indipendentemente dal fatto che sia stimolato, distorto o eccitato. Poi c’è la questione della luce; se la luce è una realtà significativa, piegata da altre forze mentre viaggia, è un contenuto di “non-nulla”? Il nulla significa cose diverse in fisica classica, relatività generale e teoria quantistica dei campi, il che rende il concetto ancora meno semplice. Forse l’idea del “nulla” è impossibile, è qualcosa che possiamo solo immaginare, o forse è possibile, ma ciò che è sembra diverso da materia ed energia. Illuminante è il caso in cui due onde esattamente contrarie sono nello stesso spazio, quindi in sostanza si annullano a vicenda. Ci sono due “cose” in quello spazio, o nessuna?
La “scienza del vuoto” descritta nel libro indaga alcuni degli aspetti più affascinanti della fisica attraverso una combinazione unica di conoscenza come piacere di leggere per il lettore curioso e fonte preziosa per persone più vicine alla scienza e filosofi. Il libro è divertente e utile, l’autore descrive con eleganza come l’uomo nella sua frenetica vita quotidiana non sia in grado di catturare la profonda ricchezza del mondo naturale, combinando un’affascinante discussione filosofica con un interessante resoconto storico di fisica fondamentale.
James Owen Weatherall è un fisico, filosofo e matematico, attualmente professore di logica e filosofia della scienza presso l’Università della California, Irvine, dove è anche membro dell’ “Institute for Mathematical Behavioral Science”. Vive a Irvine con la moglie e le figlie gemelle.

Titolo: Void: The Strange Physics of Nothing (Foundational Questions in Science)
Autore: James Owen Weatherall
Rilegatura: 224 pagine
Editore: Yale University Press (Novembre 2016)
Lingua: inglese
ISBN-10: 0300209983
ISBN-13: 978-0300209983