Come saprete, c’è una
contraddizione fra la teoria della relatività di Einstein e la meccanica
quantistica, e nessuno sa come risolverla; e il bello è che sembrano valide,
l’una nel mondo macroscopico e l’altra nel mondo microscopico. Lo evidenzia
bene il seguente articolo preso da PassioneAstronomia.
Nonostante relatività e meccanica quantistica possano essere entrambe
applicate, creano un conflitto che i fisici cercano di risolvere da decenni.
Ecco perché
Vi sarà capitato di vedere film come “Interstellar”,
ad esempio, in cui si cerca un modo per coniugare la meccanica quantistica con la
relatività di Einstein per descrivere la gravità.
È un conflitto che va avanti da decenni e al quale gli scienziati non sono
riusciti a trovare una risposta univoca e
condivisa. Ci avevano provato con la teoria delle stringhe,
ma a tutt’oggi nessuno, nemmeno il grande Stephen Hawking è riuscito
a trovare una “teoria del tutto” in grado di descrivere i fenomeni
naturali con una sola equazione.
Cosa prevede la teoria della relatività
Per capire questa conflittualità, dobbiamo
tornare per un attimo al 1915, quando Albert Einstein pubblicò la sua teoria della relatività
generale. Si tratta di una delle teorie di maggior successo della
storia della scienza, tanto che le sue previsioni continuano ad essere
confermate tutt’ora. Dalle scoperte relative ai buchi neri,
al principio di equivalenza dimostrato nello spazio dal satellite MICROSCOPE, a
come la luce emessa dalla stella S2, in orbita attorno al buco nero del centro
galattico, mostri un
redshift gravitazionale proprio come
previsto dalla relatività generale.
Sono solo alcuni esempi della validità della formula di Einstein.
Nonostante
questo, la teoria della relatività non può essere la descrizione ultima della gravità.
Si tratta di una teoria classica dei campi, che concepisce lo spazio e il
tempo come continui, cioè infinitamente divisibili, e gli eventi che in essi
accadono come deterministici, ovvero dipendenti gli uni dagli altri in base a
precise e quantificabili relazioni di causa-effetto. Nella relatività
generale massa ed energia e spazio e tempo sono vincolati da rapporti numerici. Essi descrivono con
precisione distribuzione e moto della massa-energia, nonché la curvatura dello spazio-tempo in
qualunque luogo e momento temporale. Ok, ma cosa c’entra in tutto questo la meccanica quantistica?
Il problema è che le previsioni di Einstein funzionano solo per il macrocosmo, ovvero per sistemi di grandi
dimensioni.
La meccanica quantistica, spiegata
Quando ci
si avventura nel mondo microscopico, i fenomeni osservabili sono
regolati da leggi formulate da un’altra descrizione della realtà, efficace
almeno quanto la relatività generale: la fisica quantistica. Nel mondo dei quanti, spazio e tempo non sono continui come nella relatività generale,
ma discreti. Esistono limiti alla loro divisibilità,
al di sotto dei quali spazio e tempo perdono di significato. Sono la lunghezza (1,6×10⁻³⁵ m) e il tempo di Planck (5,4×10⁻⁴⁴ s).
Non basta.
A fondamento della fisica quantistica c’è il principio di indeterminazione, che sostiene sia impossibile conoscere
con precisione assoluta entrambi i valori di grandezze coniugate, come la
quantità di moto e la posizione di una determinata particella. È un
principio che nasce dalla natura ondulatoria dei quanti: non solo i fotoni, ma anche particelle
come protoni, elettroni e neutroni sono descritti nella fisica quantistica da
funzioni d’onda che hanno una distribuzione probabilistica. Vuol dire che nel
mondo subatomico c’è sempre una certa dose di incertezza che
non possiamo eliminare. Insomma, l’indeterminazione intrinseca dei quanti
“spazza via” la classica e ordinata bellezza del mondo descritto dalla relatività generale. Si usa quest’ultima per descrivere, ad
esempio, i fenomeni di lente gravitazionale generati da ammassi di galassie. Si
ricorre alla fisica quantistica quando si studia il fenomeno di entanglement tra particelle arbitrariamente
distanti.
Secondo la mia teoria delle diadi, ovvero
della simmetria inversa, queste contraddizioni non sono insolite, ma devono
esserci. Perché tutto, anche le teorie, hanno una controparte complementare. In
particolare, se prendiamo la contrapposizione tra determinismo e
indeterminismo, tra certezza e incertezza, tra calcolabità e incalcolabilità,
tra predicibilità e impredicibilità, tra macro e micro, troviamo le classiche
diadi, dove ogni polarità contraddice l’altra, ma la conferma anche. È una
simmetria inversa.
Lo credo che nessuno sappia superare la
contraddizione. Riuscireste a risolvere la contraddizione tra bello e brutto,
tra dentro e fuori, fra prima e dopo ecc.?
