Carlo Rovelli, creatore di una delle principali linee di ricerca in gravità quantistica, è tra i fisici teorici più attenti alle implicazioni filosofiche dell’indagine scientifica. Membro dell’Istituto universitario di Francia e dell’Accademia internazionale di filosofia delle scienze, dirige il gruppo di ricerca in gravità quantistica dell’Università di Aix-Marsiglia. Ha pubblicato, tra l’altro, La ­realtà non è come ci appare. La struttura elementare delle cose, Raffaello Cortina Editore, 2014, e Sette brevi lezioni di fisica, Adelphi, 2014.
 
Puoi spiegare di cosa ti occupi?
Mi occupo di fisica teorica e in particolare della ricerca di una descrizione del mondo coerente con quello che abbiamo imparato con la fisica del XX secolo, cioè con la relatività generale e la meccanica quantistica.
La conoscenza che abbiamo oggi del mondo da un lato è estremamente efficace ed efficiente, nel senso che funziona, ma dall’altro rimane piena di misteri. Cioè, abbiamo delle teorie che funzionano in maniera straordinaria, e che a partire da una revisione delle vecchie teorie di Newton e di Maxwell, in linea di principio descrivono tutto quello che osserviamo. I dettagli di queste teorie e la loro sistematizzazione sono una conquista recente. Quando andavo all’università, negli anni Settanta, c’erano una marea di fenomeni, per esempio le particelle elementari, rispetto alle quali non avevamo alcuna comprensione, non sapevamo se dietro c’erano delle regolarità, quindi delle equazioni in grado di descrivere il loro comportamento.
Costruendo sulla grande fisica degli inizi del secolo, è stata messa in piedi una teoria del mondo che si può riassumere in poche equazioni e che (a parte la difficoltà di fare i calcoli e la complicazione di alcuni fenomeni specifici che sono intricati), in linea di massima, descrive tutto quello che succede. Questo è un successo immenso della fisica teorica: praticamente tutto quello che possiamo vedere, osservare e misurare, può essere compreso e raccontato con delle leggi semplici che noi sappiamo scrivere.
Questo è l’aspetto positivo. Dopodiché c’è un "ma”. Il "ma” è che intanto non è vero che spiega proprio tutto, ci sono dei fenomeni che scappano a questa descrizione, ma soprattutto questa descrizione è incoerente, è fatta di due pezzi separati che sono profondamente in contraddizione l’uno con l’altro. Allora, uno si chiede: ma com’è possibile avere due descrizioni del mondo incompatibili e che pure funzionano entrambe? Il fatto è che funzionano tutte e due diciamo in ambiti diversi, una descrive le cose grandi e l’altra descrive le cose piccole.
Cosa intendi per grande e piccolo?
Piccolo qui significa dimensioni atomiche o inferiori; ecco, per le cose piccole serve la meccanica quantistica, che funziona benissimo. Grande vuol dire tutti i fenomeni in cui comincia a pesare molto la gravità, quindi fenomeni astronomici, il cosmo, le galassie. Tutte le strutture dell’universo su grande scala sono dominate dalla forza di gravità. Grazie alle teorie di Einstein noi oggi capiamo che questa dimensione ha a che fare con la forma dello spazio e del tempo, quindi con la curvatura dello spazio. Piccolo e grande sono rispetto a noi, che siamo un po’ a metà strada, ma che, ampliando i nostri spazi di conoscenza e intervento nel piccolo e nel lontano, abbiamo cominciato a fare i conti con queste teorie. Le equazioni della meccanica quantistica e le loro conseguenze vengono usate quotidianamente da fisici, ingegneri, chimici e biologi, nei campi più svariati. Sono utilissime per tutta la tecnologia contemporanea. Non ci sarebbe elettronica senza la meccanica quantistica. Geolocalizzazioni, satelliti, Gps, non funzionerebbero senza le equazioni della relatività. Appena si va nel sistema solare, entra in gioco la teoria di Einstein che per le nostre scale è trascurabile, si può fare come se non ci fosse.
Resta il fatto che il mondo non può essere descritto da cose contraddittorie. Oggi uno studente di fisica impara in corsi diversi due descrizioni del mondo diverse, profondamente diverse. Quando si studia la teoria della gravità, il mondo è un continuo di cose che si curvano; mentre invece quando si studia il mondo a piccola scala, questo continuo sparisce e diventa fatto di atomi, diventa discreto. Evidentemente, il mondo non può essere fatto in tutte e due le maniere e pertanto la descrizione che abbiamo del mondo è parziale. Siccome pensiamo che il mondo sia coerente, ci deve essere una descrizione unitaria.
Da circa settant’anni, una pattuglia di fisici teorici è alla ricerca di questa descrizione coerente del mondo. Non è una perdita di tempo. In passato è stato proprio cercando descrizioni coerenti fra fenomeni apparentemente contraddittori che si sono fatti importanti passi avanti nel comprendere il mondo. Maxwell è riuscito a dare una descrizione coerente di elettricità e magnetismo e ha così scoperto che ci sono le onde radio, e adesso abbiamo radio, tv, la tecnologia dell’informazione. È andando a cercare le crepe nel muro della nostra conoscenza che si trovano i varchi vedere meglio.
Questi temi rischiano di restare appannaggio degli addetti ai lavori, sembrano lontani, poco comprensibili, quasi inaccessibili, eppure la consapevolezza di queste scoperte cambia profondamente il nostro modo di stare al mondo.
Quando la scienza ha scoperto che la terra non è il centro del mondo è cambiato tutto, è cambiato il modo di pensarci nel mondo. La fisica oggi sta di nuovo rimettendo in discussione l’immagine fondamentale che abbiamo del mondo e le nozioni di spazio e di tempo. Noi siamo in parte spaventati dal nuovo, quindi non vogliamo vedere, ma siamo anche una specie profondamente curiosa, che è uscita dall’Africa, è andata in giro, si è sparsa per il mondo e da sempre vuole sapere cosa c’è dietro la collina.
Io penso ci sia una curiosità reale nella gente. I grandi cambiamenti in quello che abbiamo capito della struttura del mondo risalgono all’inizio del XX secolo, con la meccanica quantistica e la relatività generale. È passato tanto tempo, quasi un secolo, e adesso queste cose sono state in parte digerite dalla scienza, dagli scienziati. La maggior parte della gente invece non le conosce.
D’altra parte, quel pochissimo che arriva a scuola sono solo goccioline. È un po’ come vivere dopo la rivoluzione copernicana e pensare ancora che la terra sia il centro del mondo o che sia piatta. È un peccato, perché ciò che si scopre guardando un po’ al di là è incredibilmente bello!
Le persone per capire hanno bisogno di fare riferimento alla propria esperienza. Questo sembra non essere possibile con la fisica del Novecento.
Credo sia questione di abitudine e di tempo. Penso che comprendere che lo spazio si incurva, come ha imparato Einstein nel 1915, è altrettanto difficile di quanto sia stato, per la maggior parte della gente, comprendere che la terra è rotonda. D’altra parte convincersi che la terra è rotonda, se ci pensi, è difficilissimo, perché vuol dire che a Sidney la gente vive con la testa in giù e le gambe in su: e perché non casca? Come fa a vivere? È tutto profondamente anti-intuitivo e non basta spiegarlo. Bisogna in qualche maniera riadattare la nostra comprensione di cos’è su, cos’è giù, cos’è alto, cos’è basso, cambiare la grammatica del modo in cui si pensa il mondo.
Questo è molto difficile. Quando Galileo diceva: "La terra si muove, non sta ferma”, perché gira su se stessa e intorno al sole, la gente ribatteva: "Ma come si muove? Non si muove! Lo vedo bene che sta ferma!”. Adesso ci siamo abituati, pian pianino abbiamo costruito un’immagine mentale del sistema solare, in cui c’è la terra che gira intorno al sole e a se stessa, e noi ci siamo sopra, e non ci accorgiamo del movimento; abbiamo costruito un modo di pensare in cui questa cosa ha senso, è ragionevole. Penso che capire lo spazio tempo curvo di Einstein, o la meccanica quantistica, con queste strane particelle che saltano, che sono anche onde, questa strana struttura quantistica della materia, richieda un tempo per abituarsi. In fondo, anche i fisici ci hanno messo un sacco di tempo. Copernico ha costruito il sistema copernicano nel 1500. Ci sono voluti 150 anni perché fosse assorbito dalla gente, perché in Europa si cominciasse a pensare che il sole è fermo e la terra ci gira intorno.
Che la terra sia rotonda forse l’abbiamo recepito solo negli anni Sessanta grazie alla fotografia.
È proprio così. Quando è arrivata la foto dell’Apollo fatta dagli astronauti che sulla strada del ritorno hanno scattato una foto della terra da lontano è cambiato tutto: lì davvero l’idea che la terra sia rotonda, un sasso che vola nello spazio, è diventata reale. A quel punto c’è stata un’esperienza diretta. Adesso, grazie ai nuovi strumenti, ci sono anche delle immagini di orbitali atomici, di atomi sostanzialmente.
Anche qui: una cosa è quando ci dicevano: "Tutto è fatto di atomi, c’è il nucleino, intorno c’è l’elettrone, che non è un puntino, è una specie di nuvoletta...”, altra cosa è poter vedere tutto questo in una fotografia.
Noi abbiamo una comprensione del mondo che è soprattutto visionaria, visuale; ci facciamo delle immagini mentali della realtà.
La scienza non è solo equazioni, predizioni, numeri, tutto questo fa parte del suo metodo, dei suoi strumenti, quello che conta è che alla fine ci dice come stanno le cose.
Le grandi teorie scientifiche funzionano se quello che dicono è semplice, comprensibile. Darwin ha capito che tutti gli esseri viventi sulla terra oggi hanno degli antenati comuni. La teoria è complicata, ci sono argomentazioni sottili, moltissimi dati, conferme, osservazioni, ma poi alla fine il messaggio è semplice e chiaro: io e le farfalle abbiamo dei bisnonni in comune. Vedi, più si capisce il mondo, più se ne vede la complessità, ma anche la semplicità. Il mondo che stiamo scoprendo è affascinante, pieno di cose strane, i buchi neri, l’espansione dell’universo...
Noi ci siamo pensati per molto come delle cose un po’ fuori dalla natura: l’uomo vive a cavallo fra un mondo spirituale e un mondo naturale, mezza bestia e mezzo angelo, mezzo corpo e mezzo spirito. Tutto quello che abbiamo scoperto nell’ultimo secolo, ma già prima, è che non siamo il centro del mondo, non siamo una specie privilegiata, non siamo fatti di cose particolari, siamo fatti della stessa stoffa di cui è fatta la natura.
Promuovere la comprensione del mondo è compito degli scienziati?
Gli scienziati hanno una responsabilità, o forse possiamo dire che fanno bene a prendersi una responsabilità, nel senso che è come se avessero un tesoro: perché tenerlo per sé?
Spesso la scienza ha un po’ paura. La divulgazione è una cosa delicata perché si teme di non essere compresi. Tra l’altro, la frontiera tra quello che sappiamo, quello che non sappiamo, quello che pensiamo di sapere è labile. La scienza non è mai certezza: più le cose sono scientifiche e meno sono certe, perché la scienza è la consapevolezza dei limiti di quello che sappiamo.
Riuscire a raccontare la complessità, il dubbio, il mistero, senza che questo sia male interpretato o preso come una debolezza: questa è la forza del nostro sapere.
La scienza non è un pezzo separato dal resto della nostra cultura. Questa separazione fra la cultura strettamente scientifica e il resto, che esiste un po’ in tutti i paesi, in Italia è particolarmente forte. Quando sento il Presidente della Repubblica dire: "Bisogna investire nella cultura e nella scienza”. Come "e” nella scienza? È la stessa cosa! La cultura non sono solo i musei con le statue dell’impero romano e i quadri del Rinascimento. Quella è la cultura che hanno prodotto allora, ma la cultura continua a essere prodotta oggi.
La scuola italiana sconta ancora la tradizione dell’idealismo crociano pevr cui la scienza nasconde la verità; oggi poi c’è tutta questa polemica antitecnologica, che viene da Heidegger, per cui il mondo della tecnologia, della scienza, è freddo e ignora la complessità vera dell’umano. Sono delle sciocchezze clamorose, secondo me. Intanto la scienza e la tecnologia sono cose diverse, e confondere l’una con l’altra vuol dire confondere i mezzi con gli scopi, dopodiché, certo, fare i conti, prendere le misure, insomma tutto l’aspetto strumentale può essere considerato freddo, ma pensare che la scienza sia quella cosa lì è come pensare che costruire una cattedrale sia affare di cazzuole e martelli. Un musicista usa spartiti, deve fare il solfeggio, ha degli strumenti che sono dei pezzi di legno accuratamente costruiti, però alla fine quello che conta è la musica.
Vista da fuori la scienza sembra un insieme di misure, ma quello che conta è la comprensione del mondo che ci offre.
Il mondo newtoniano era un mondo di certezze, almeno apparenti; il Novecento ha sancito la fine delle grandi ideologie, ma anche di ogni determinismo assoluto…
Nell’Ottocento si diceva che Newton era non solo una delle persone più intelligenti dell’umanità, ma anche il più fortunato perché aveva scoperto l’insieme delle leggi fondamentali. In realtà poi è venuto fuori che non era vero, non erano le leggi fondamentali, ce n’erano altre più importanti. Comunque, effettivamente, nell’Ottocento c’è stato un momento in cui si è avuta la sensazione di essere arrivati alla fine della struttura della natura: avevamo capito tutto. Non solo: grazie alle leggi di Newton, conoscendo il presente era possibile predire il futuro. Di qui un senso di grande potenza; intanto l’Europa dominava il mondo.
Nel Novecento tutto questo è crollato. Intanto sono comparsi i limiti della scienza newtoniana. Ma anche proprio all’interno della scienza newtoniana ci si è resi conto che questo mito, per cui sapendo tutto del presente si può predire il futuro, era una sciocchezza. Se prendo un palloncino e lo riempio d’aria, poi sciolgo il nodo e lo lascio andare; ecco, predire dove svolazza è impossibile. Di fatto, ma anche di principio, perché sapere dove va vorrebbe dire conoscere la posizione di ogni sua singola molecola, di ogni suo singolo atomo. Insomma, la quantità di informazioni necessarie a predire dove va il palloncino è molto al di sopra di qualunque quantità di informazioni che possiamo gestire. Questo per dire che in ­realtà il mondo non è prevedibile.
Non lo era neanche nella fisica newtoniana, perché è complesso, è complicato, e noi abbiamo sempre comunque a che fare con delle descrizioni che sono approssimazioni, semplificazioni del mondo. Dentro il palloncino c’è una molteplicità di atomi, ciascuno con la sua storia e sono queste storie individuali a determinare come svolazza. Se questo vale per un palloncino ancor di più vale per la civiltà europea o per i sistemi economici.
Si può addirittura ribaltare il problema, cioè dato qualunque sistema abbastanza complesso, ci sono sempre situazioni in cui non puoi prevedere il futuro. L’idea del controllo sul mondo e della possibilità di prevedere il futuro è crollata completamente nel Novecento.
Però questa scoperta dell’incertezza non è stata metabolizzata.
Il mondo attuale ha una terribile difficoltà a fare i conti con l’incertezza e con la probabilità. Dico spesso che bisognerebbe insegnare la probabilità a scuola. Per esempio questa ossessione americana di togliere l’incertezza, per cui ci devono essere assicurazioni, tutto deve essere certo, non può succedere nulla, è un pozzo senza fondo. Io sono anche molto pessimista: siamo cresciuti pensando al grande futuro dell’umanità, leggendo Asimov e la civiltà galattica nel futuro; io non sono molto ottimista sul fatto che la nostra civiltà durerà a lungo: il pianeta si scalda, le specie finiscono, non ci sarà da mangiare per tutti, andiamo verso un secolo di devastazioni, guerre, di crolli, non certo di risoluzioni ai problemi dell’umanità ma di problemi nuovi. Se l’umanità ne esce viva, è già andata bene. Se ne esce viva anche la civiltà, è andata benissimo.
Torniamo a uno dei tuoi campi di ricerca. Uno degli aspetti più importanti della fisica quantistica è il suo aspetto relazionale, per cui si potrebbe addirittura arrivare a dire che le cose come le intendiamo noi non esistono. Puoi spiegarci?
C’è un modo di pensare per cui il mondo è fatto di oggetti e questi oggetti sono la realtà: le sedie, gli essere umani, le montagne, le nuvole, eccetera. Dopodiché questi oggetti possono interagire fra di loro, entrare in relazione, eccetera. In realtà più studiamo il mondo più scopriamo che le cose non stanno così. Intanto questi oggetti sono pochissimo "oggettiformi”.
Per Newton il mondo è uno spazio in cui si muovono dei corpi, sassolini, particelle... Nella meccanica quantistica le particelle non sono sassolini, sono cose completamente diverse, sono cose che in fondo esistono solo quando si scontrano con qualcos’altro. Ecco, piano piano il passaggio è stato quello di pensare al mondo invece che in termini di oggetti, di cose che sono, in termini di processi e di cose che succedono. Faccio un esempio: una montagna è un oggetto, più solida di così! Però una montagna, in fondo, dove comincia, dove finisce, quanto continua sottoterra? Dov’è il bordo di una montagna? È chiaro che a ben pensarci una montagna esiste solo in quanto noi, in maniera arbitraria, ci disegniamo un bordo intorno. Siamo noi che delimitiamo una regione e la chiamiamo montagna. Prendiamo un’onda del mare. È un oggetto? È qualcosa che arriva, ma non è l’acqua, perché l’acqua sta ferma, si alza e si abbassa, l’onda è un alzarsi e abbassarsi dell’acqua che si propaga. L’onda è il nome che noi diamo al movimento collettivo dell’acqua. Allora una montagna e un’onda esistono in quanto noi riconosciamo un insieme di proprietà a qualche cosa e la "cosifichiamo” dandogli un nome. Questo vale anche per le particelle elementari: una particella elementare è un’onda. Ecco che il mondo, in questa maniera, si frantuma in uno spazio molto più confuso, in cui non ci sono gli oggetti primari, ma una serie di interazioni. Gli oggetti primari sono i nodi delle interazioni.
Questo vale anche per noi stessi. Cosa siamo noi? Intanto, un’insieme di proteine, chimica, segnali elettrici, che interagiscono gli uni con gli altri in maniera molto integrata. Ma poi io sono il cibo che mangio, l’aria che respiro, la pelle che perdo, quindi sono un’insieme di cose che entrano ed escono, non sono un permanere di oggetti. La sostanza del mio corpo cambia, quel che rimane è questo processo continuo. Che è fatto anche di una rete di scambi: la mia identità è custodita dalle altre persone con cui interagisco; anche per questo soffriamo tanto quando perdiamo delle persone care, perché muore anche una parte di noi stessi. Alla fine cos’è un essere umano? È un insieme di nodi, di scambi, di interazioni.
La realtà è come una grande rete e le cose sono i nodi di questa rete, in qualche maniera. Questo è un passaggio immenso nel mondo della fisica, che cambia anche il nostro pensare e di stare nel mondo.
Si dice che scienza e religione alla fine cercano la stessa cosa...
Per me la domanda interessante è che cos’è la religione. In fondo mi sembra di aver capito abbastanza che cos’è la scienza, con i suoi limiti, con i suoi punti di forza; cos’è la religione è un po’ più complicata come domanda. Perché esiste la religione? Non mi è completamente chiaro. Non so se esiste una risposta ovvia o condivisa a questa domanda. La religione è un po’ un insieme di cose, e si potrebbe dire che alcune di queste sono semplicemente la versione antica di quello che ha fatto la scienza da un certo momento in poi. Questi aspetti della religione si sovrappongono alla scienza semplicemente perché sono la scienza precedente.
Voglio dire che alcune domande che oggi gli uomini possono porsi in termini di ricerca scientifica, in altre epoche venivano poste all’interno di un pensiero religioso. Quindi c’è questa sovrapposizione, però la religione non è solo questo.
Negli anni Trenta, nell’età d’oro dell’antropologia, alcuni studiosi andarono in Australia a vivere con alcune popolazioni aborigene, riportando tutto quello che imparavano della vita e delle credenze di queste persone. Poi c’è stata la guerra. Bene, parecchi anni dopo, negli anni Settanta, altri antropologi sono andati a studiare queste stesse popolazioni ed è emerso un fatto molto curioso, secondo me, e anche molto illuminante. Cioè le credenze non erano più quelle di allora, anche le regole erano diverse, e però tutto questo continuava a essere ciò che era stato trasmesso dagli antenati. Cosa vuol dire? Che questo pensiero religioso si era adattato. La loro religione si era evoluta man mano che le loro conoscenze cambiavano. La nostra religione è monoteista, ma soprattutto è fondata sulla Bibbia, che ha due-tremila anni. Ma la Bibbia è scritta, non la si può cambiare...
La religione ha svolto una funzione importante per l’umanità e forse può ancora svolgere una funzione di qualche tipo. Qualche tempo fa sono stato a cena con quattro amici e ho scoperto che tutti e quattro erano religiosi. Allora ho chiesto loro perché vanno a messa. E le risposte sono molto interessanti, intanto perché tutti e quattro hanno fornito una risposta diversa: uno per sentire la predica, uno per un senso di comunità, uno perché c’è un contatto con l’assoluto, un altro perché è un modo per entrare in sé e ritrovarsi nel profondo... Ecco quattro ragioni profonde dell’essere religioso.
Penso che uno dei libri più belli sulla religione sia quello di Roy Rappaport, uno dei più grandi antropologi americani, morto anni fa. Lui ha lavorato sulla religione tutta la vita. Per lui il cuore della religione sono i riti, cioè essere religiosi vuol dire andare a messa e celebrare i riti; il rito è il luogo in cui ci si ritrova tutti insieme e si rinnova il cuore di ciò che è sacro, della sacralità.
Il fatto che quello sia anche il posto dove qualcuno ti dice come è nato l’universo non è così rilevante; la maggior parte delle persone che va a messa non piglia sul serio quel che gli racconta il prete.
Cosa c’era prima del Big Bang? Non lo sappiamo. È un fatto che non lo sappiamo.
Per dire, Roger Penrose sostiene una teoria secondo la quale gli universi rimbalzano; quando l’universo si sta stringendo, si formano dei grandi buchi neri che a un certo punto fanno "pop” ed emettono onde gravitazionali. Quando si passa attraverso il rimbalzo queste onde rimangono, per cui guardando nella radiazione cosmologica di fondo si vedono dei cerchi che sono eventi pre-Big Bang che hanno lasciato delle tracce. Ecco, ora stanno cercando questi cerchi, questi segni. Metti che li trovano, sarebbero tracce di un evento avvenuto prima del Big Bang. Prima degli anni Trenta nessuno immaginava che si potessero vedere cose fuori della galassia. Ora le cose sono cambiate. Vuol dire che abbiamo capito tutto? Niente affatto! Allora, per concludere, è vero che la religione cerca le ragioni ultime. Io però dico che quello è il posto sbagliato dove andare a cercare le risposte; nelle società prescientifiche si cercavano risposte mitologiche; ora non ha più senso.
Ti dico una cosa più forte. La religione e la scienza, se vuoi, rispondono alle stesse domande, ma c’è una differenza profonda tra i due tipi di risposte. La scienza sa che c’è il mistero, la religione no. Questa è la grossa differenza, secondo me. Cioè, il cardinale sa darti le risposte. Lo scienziato ti dice: "Questo non lo so”.
(a cura di Fausto Fabbri)