All’orizzonte qualcuno sta lentamente componendo una nuova visione dell’universo, una nuova teoria che accolga fra le proprie braccia le infinitesimali questioni dell’atomo e le macroscopiche sfaccendature della materia: un nuovo insieme di idee che cade sotto la denominazione di “Teoria delle stringhe” o “Teoria del tutto”. Tale approccio garantirebbe una comprensione più adeguata dell’universo, che fino a questo momento è stato spiegato attraverso due leggi, in grado ciascuna di spiegare correttamente una parte della realtà ma in contrasto fra loro, la relatività e la meccanica quantistica.

Queste stringhe sono minuscole particelle di energia, che vibrano come corde di un violino, e che (ri)rendono l’universo conosciuto e sconosciuto alla pari di una perenne e incessante sinfonia cosmica. In questa “danza di Shiva” si attiva così anche la necessità di implicare l’esistenza degli universi paralleli, per la precisione di undici dimensioni additive collocate le une accanto alle altre.

Già Eistein nei suoi ultimi anni di vita a Princeton stava lentamente elaborando una teoria in grado di soddisfare la sua esigenza, ovvero quella di ridurre il Tutto a una unica equazione Master, dove ogni cosa risulta composta da un solo tipo di ingrediente, che più tardi verrà reificato attraverso quei piccoli anelli di energia vibrante che muovendosi danno origine alle componenti della natura, le stringhe per l’appunto.

Ma tutto ebbe inizio nel 1865, l’anno in cui Newton rivoluzionò l’idea di Universo, facendo della forza che attira la sua mela verso il centro della terra la stessa cosa della forza che mantiene la luna in orbita attorno a noi. Grazie alla sua elaborazione teorica e matematica della gravitazione universale si giunse all’unificazione concettuale dei cieli e della terra. Ma questo approccio, resistito comunque per oltre due secoli, risultava assai balbettante per uno come il giovane impiegato svizzero dell’ufficio brevetti. I suoi primi studi si rivolsero verso l’approfondimento del comportamento della luce e della sua velocità, facendo di quest’ultima il limite massimo di velocità del cosmo. In questo ambito l’attrito con la concezione di Newton, secondo cui la forza di gravità funzionerebbe istantaneamente a ogni distanza, si rese più evidente. Secondo Eistein la luce non viaggia istantaneamente ma, per esempio, impiegherebbe otto minuti per percorrere i 149.000.000 km che separano la terra dal sole: nemmeno la gravità viaggia più veloce della luce quindi. Il fisico svizzero allora ideò un sistema in cui la forza gravitazionale non superasse il limite di velocità cosmica, esplicato attraverso una nuova idea di unificazione che chiamò tessuto spazio-temporale. In esso convergevano le tre dimensioni spaziali conosciute e la quarta dimensione, quella del tempo; gli oggetti si sarebbero così spostati sulla superficie spazio temporale, per rendere meglio l’idea molto simile a un tappeto elastico, e tale curvatura, prodotta dal sole, creerebbe la gravità. Per Eistein quindi la gravità è la curvatura del tessuto spazio-temporale, resa concettualmente dalla relatività generale.

Ma non si fermò qui, perché nel suo tentativo di trovare l’equazione unica per descrivere l’universo intero, in una visione totale del progetto divino, rimaneva ancora fuori l’elettromagnetismo. Poco tempo prima, infatti, James Clark Maxwell aveva reso in linguaggio matematico la relazione che lega l’elettricità e il magnetismo attraverso le quattro equazioni della forza elettromagnetica. La tensione intellettuale di Eistein quindi si concentrò sul connubio Newton & Maxwell ma proprio ora sorse il problema fondamentale della fisica novecentesca: la forza di gravità è più debole dell’elettromagnetismo e agisce solo sulle grandi masse. Cosa succede a livello microscopico?

Questa è un’altra storia e ha altri protagonisti.

I primi due decenni del novecento furono cruciali per il modo con cui fisici e filosofi furono coinvolti nel nuovo modo di concepire la fisica teorica. Attorno al 1920, infatti, Niels Bohr ipotizzò che gli atomi fossero costituiti da particelle ancora più piccole, addentrandosi in un mondo dove sia la forza di gravità che l’elettricità e il magnetismo risultano insufficienti a garantire una certa coesione.

La nascita della meccanica quantistica sconvolse i modi di pensare l’universo dal momento che nega l’ordine e la prevedibilità su cui pure Eistein ha sempre confidato. Per Bohr il mondo delle particelle subatomiche è completamente governato dalla probabilità e dalla casualità.

Dieci anni più tardi si aggiunsero altre due leggi a quelle di cui abbiamo fino ad ora parlato: la forza di interazione forte, il collante che unisce protoni e neutroni nel nucleo atomico, e la forza di interazione debole, che consente ai protoni di trasformarsi in neutroni con una conseguente emissioni di radiazioni. La meccanica quantistica in questo modo spiega l’infinitamente piccolo ma non tratta della gravità.

La fisica quindi affronta due tronconi di oggetti ben distinti: quelli grandi e pesanti, per cui vale la gravità e i principi di causalità, e quelli piccoli (atomi e particelle) dove entra in gioco la meccanica quantistica e la casualità. Due dottrine entrambe vere ma che si contraddicono a vicenda. Ecco dove sta il paradosso che la moderna teoria delle stringhe tenta di aggirare.

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