Tutta la fisica è sbagliata!

La Meccanica Quantistica ha torto. La Relatività Generale ha torto. Il Modello Standard della fisica delle particelle ha torto, torto, torto!

Tutta la fisica (diamine, la scienza in generale!) è sbagliata—un po’. E gli scienziati lo sanno! Ma niente panico: la scienza deve avere torto. Perché non cerca la Verità, piuttosto spiega quello che vediamo meglio che si può.

Potrebbero esserci cose nuove che non avevamo visto, o spiegazioni migliori per quelle che conoscevamo già.

Newton pensava che la gravità fosse una forza tra due oggetti con massa. Ci sta. A dirla tutta, è una spiegazione buona abbastanza per arrivare sulla Luna. Di certo non aveva mai pensato che la massa deformasse lo spaziotempo. Ma d’altra parte non aveva mai visto la gravità piegare la luce (anche se non ha massa) o cambiare lo scorrere del tempo. Einstein, con la sua Relatività Generale spiegava tutto, comprese queste cose, senza neanche averle osservate!

Si possono descrivere perfettamente le orbite di tutti i pianeti anche tenendo la Terra al centro. Però è complicato, e più sbagliato che farlo con la gravità di Newton. credit: wikimedia

Difatti una buona teoria deve prevedere fenomeni nuovi, mai visti prima. Prima di Newton, gli astronomi pensavano che stelle e pianeti si muovessero lungo cerchi attorno a cerchi, eccetera. Se qualcosa non funzionava, nessun problema: si aggiungeva un cerchio. Questo sistema descriveva ottimamente tutto, ma non poteva predire nulla. Le leggi di Newton, invece, ci hanno detto dove cercare Nettuno. Ed era là.

Se una previsione si rivela sbagliata, gli scienziati cercano una teoria che spieghi i nuovi dati, fanno nuove previsioni e il ciclo ricomincia.

Prima o poi arriverà qualcosa che darà definitivamente torto alla Relatività Generale. Se chiedete a me, credo che la materia oscura sia un buon campo di battaglia. Per avere ragione, ad Einstein serve che l’universo sia pieno di una sostanza invisibile e intoccabile. Gli sfidanti si stanno già facendo avanti.

Di cos’è fatto l’universo (secondo le nostre teorie): il 95% è materia o energia “oscura” (un modo figo per dire che non abbiamo idea di cosa sia). credit:nasa.gov

Come la Relatività, anche tutte le altre teorie cadranno. Nessuna teoria è perfetta, ma tutte quelle accettate sono meglio delle precedenti. In qualunque momento della storia (almeno da quando abbiamo il metodo scientifico), i dati di fatto scientifici sono le migliori spiegazioni del mondo che abbiamo mai avuto. E vale anche per le teorie attuali.

Tenere una mente aperta è importante, ma è anche importante tenere a mente perché i dati di fatto sono tali e il lungo viaggio che hanno affrontato per diventarlo. Ad aprire troppo la mente, si rischia di far cascare fuori il cervello.

Per saperne di più
  • Si possono scrivere libri interi sulle cose che non sappiamo ancora spiegare. Come ha fatto Jorge Cham.
  • Volete una spiegazione dettagliatissima di cosa funziona e cosa no riguardo alla materia oscura? C’è PBS Spacetime:

 

Foto copertina: Facepalm, CC-BY Brandon Grasley/flickr

The Big Bell Test: le particelle si parlano alle nostre spalle?

Il mondo quantistico è strano. Così strano che pure Einstein—che, penso siamo d’accordo, era un uomo piuttosto intelligente—aveva qualche problema a farci i conti.

Una cosa che proprio non gli dava pace erano le particelle nei cosiddetti stati entangled. Senza addentrarci troppo nei dettagli: se le misuriamo separatamente danno valori casuali ma, se li confrontiamo, li troveremo sempre in accordo tra loro.

Non importa quanto lontane siano le due particelle, è come se si comunicassero telepaticamente come rispondere. Veritasium lo spiega meglio in questo video.

Einstein proprio non voleva crederci. Pensava che quel che faccio io con la mia particellina qui non possa aver effetto sulla tua particella lì, specialmente non più veloce della luce. Che sembra molto ragionevole… ma è anche sbagliato.

Negli anni Sessanta, John Stewart Bell provò matematicamente che, se una teoria vuole riprodurre i risultati della meccanica quantistica (che, per la cronaca, sono giusti), deve lasciare che le particelle siano “telepatiche”. Questo, tra parentesi, vale anche per la Meccanica Quantistica, non solo per altre strane teorie alternative.

Nonostante esperimenti su esperimenti abbiano confermato che la Meccanica Quantistica fa come dice Bell, alcune altre persone molto intelligenti non sono convinte. Perciò diverse università, dall’Australia a Roma, da Monaco agli Stati Uniti, hanno messo in piedi un gigantesco esperimento collaborativo: il Big Bell Test ( capito il nome ora?). In ciascuna sede, hanno misurato coppie di particelle, controllando le previsioni di Bell che sarebbero state “telepatiche”. Più casuali sono i test, più è difficile fingere di essere telepatici (vale per persone come per le particelle), perciò le misure erano determinate a caso.

Ma estirpare ogni possibile connessione tra dati apparentemente “casuali” è veramente difficilissimo, così gli scienziati hanno chiesto l’aiuto del pubblico. Più di 100mila persone hanno giocato ad un gioco online: le loro scelte indipendenti e imprevedibili hanno deciso le misure da fare.

Com’è finita? È presto per dirlo, ma dai risultati preliminari… come dire… mi dispiace, Albert: capita anche ai migliori.

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John Bell — deal with it. (CC-BY-SA, modifications by me, click for original)

Per saperne di più
  • Stavolta ho allegramente sorvolato su un sacco di roba. A mia difesa, ci sono interi libri scritti più o meno attorno a questo specifico problema. Personalmente, mi piace molto questo
  • Se non avete tempo di sciropparvi il libro, quelli del Big Bell Test hanno messo assieme una playlist con spiegazioni dai migliori youtuber di divulgazione

 

Foto copertina: CC0 Michael Schwarzenberger/pixabay

Un sentiero per Lisa

Con il lancio della sonda LISA Pathfinder, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha iniziato a tracciare la strada per l’ambiziosa missione LISA.

LISA (Laser Interferometry Space Antenna) cercherà di misurare direttamente le onde gravitazionali: increspature dello spazio-tempo create dal movimento di oggetti con massa. Quando passano, cambiano di pochissimo la distanza tra due punti nello spazio.

“Pochissimo” non rende l’idea. Secondo l’ESA, le onde emesse da buchi neri allungherebbero una barra lunga un milione di chilometri di appena la dimensione di un atomo!

LISA sarà composta da tre sonde, distanti alcuni milioni di chilometri tra loro, che orbiteranno sincronizzate attorno al Sole. Usando il laser, le sonde saranno in grado di misurare precisamente distorsioni nello spazio tra loro.

Le sue apparecchiature dovranno essere estremamente precise, nonché perfettamente isolate da qualunque influenza esterna. L’unico posto per testarle, quindi, è lo spazio.

Questo è il compito di Pathfinder: letteralmente tracciare la strada per la missione, che partirà nel 2034.

Foto: CC0 Tirza van Dijk, via unsplash