Fisica

Il professor Luigi Galgani racconta il suo lavoro di ricerca in fisica, che verte principalmente sulle relazioni fra meccanica classica e meccanica quantistica. A partire da qui, il professore esplora le interpretazioni della meccanica quantistica, passato (Poincaré, Einstein, Heisenberg, Schrödinger) e presente della teoria. Questo apre a discutere, con la dovuta cautela, di tempo, realismo, mondo oggettivo e soggettivo, libertà individuali, scienza.

Che tipo di relazione intrattengono fisica e matematica? Si influenzano a vicenda? E in che modo?
Ne parla il fisico Mauro Carfora in dialogo con il filosofo Gino Zaccaria, partendo dall’esempio della descrizione dei moti relativi per arrivare alla fine del dibattito a discutere che cosa si intenda con “verità” in ambito scientifico.

“Fare previsioni è una cosa molto difficile, specialmente se riguardano il futuro” diceva Niels Bohr. E’ con questa considerazione che il fisico matematico Vieri Mastropietro inizia a discutere di come vengano fatte predizioni in ambito scientifico e in che senso queste siano attendibili. La necessità di avere un qualche controllo su eventi futuri sembra che ci sia sempre stata nella storia dell’uomo, ma solo con la scienza sembra che questa sia diventata veramente efficace ed efficiente. Questa possibilità di predire eventi futuri rende manifesti anche gli aspetti di genio e creatività che spesso sono all’origine di una descrizione scientifica o di una dimostrazione. Aspetti che sono stimolati anche dall’errore, il quale gioca un ruolo fondamentale nell’evoluzione della scienza. D’altronde, “se non si rischia di sbagliare, non si rischia di dire cose interessanti”.

Is there anything that scientists do that can’t be automated? Questo l’interrogativo che si è posto Dan Falk nel suo articolo “How artificial intelligence is changing science?” pubblicato nel Marzo 2019 su Quantamagazine. Il dubbio è motivato dal recente cospicuo utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale nella ricerca scientifica, dalla dinamica delle galassie al calcolo di funzioni d’onda di sistemi quantistici. Partendo da qui, il professor Carfora passa a indagare il rapporto fra intelligenza artificiale e intelligenza umana. Potrà mai la prima esaurire le possibilità della seconda? Il celebre fisico Roger Penrose fu aspramente criticato per il suo scetticismo sulla questione. Nel suo libro “Shadows of the mind” e in altri scritti, ha infatti sostenuto che la coscienza non sia un fatto meramente computazionale.

Quali sono le sfide e le opportunità che la manipolazione della più grande mai vista mole di dati (i famosi big data) offre alla scienza? Stando all’ex direttore di Wired Chris Anderson, teorie e modelli scientifici avrebbero ormai fatto il loro tempo perché i dati parlerebbero già da sé: “visto che siamo nell’era dei dati in abbondanza, si può fare a meno delle teorie: basta usare i dati”.
Ma è veramente così? Siamo quindi davanti a una nuova rivoluzione scientifica? Il fisico teorico Angelo Vulpiani ci aiuta a fare chiarezza guidandoci in un viaggio attraverso problemi risolti e aperti della fisica.

I professori Luigi Galgani e Andrea Carati introducono e approfondiscono il concetto di “forza avanzata”. E’ noto infatti che grandezze fisiche trasmesse da un punto all’altro dello spaziotempo sono da considerare “ritardate” dato che bisogna tenere conto del tempo che queste ci impiegano ad essere applicate dalla sorgente su un certo punto distante da essa. La luce del Sole, per esempio, ci arriva “in ritardo” di otto minuti rispetto all’istante in cui è stata emessa. Tuttavia si può mostrare che esiste anche il simmetrico di una grandezza “ritardata”, ovvero la grandezza avanzata. Ma che cosa si intende? E’ forse possibile che un evento influenzi il passato? Già il secolo scorso sembravano suggerirlo Einstein, Wheeler e Feynman. Le ricerche di Galgani e Carati fanno luce su questo tema e portano nuovi risultati nell’ambito della relatività classica.

L’intervento del professor Vieri Mastropietro sul rapporto fra le diverse descrizioni di sistemi fisici a diverse scale di energia (https://www.youtube.com/watch?v=yHr540RLq60&t=23s) desta un vivace dibattito fra professori e studenti della platea. Le repliche di Mastropietro e il contributo degli esperti presenti aiutano a chiarire come una teoria fisica possa emergere da teorie che, per quanto diverse, descrivono sistemi sottostanti e come certe proprietà si mantengano conservate nel passaggio da una teoria all’altra. Non solo, si arriva a interrogarsi sull’attendibilità e la struttura dei modelli fisici e del rapporto con il linguaggio delle categorie in matematica.

“Opinione il dolce, opinione l’amaro, opinione il caldo, opinione il freddo, opinione il colore; verità gli atomi e il vuoto” (Democrito).
E’ prassi abbastanza comune nel mondo scientifico cercare e ritrovare la modernità nell’antichità, tratti comuni fra teorie recenti e pensatori immortali. Parte da questa operazione anche il professor Vieri Mastropietro all’inizio del suo seminario a Merano per ScienzaNuova 2019. Il programma atomistico, ovvero il progetto di descrivere la materia in termini di particelle indivisibili (prima note come “atomi”, ora più correttamente come “quanti”), ha ottenuto risultati molto importanti sia dal punto di vista teorico (Teoria Quantistica dei Campi, Modello Standard delle particelle, teoria dei semiconduttori ,teoria BEC per i supercoduttori…) sia dal punto di vista sperimentale (transistor, laser, NMR, acceleratori…). Ma a che punto siamo ora?
L’idea stessa di un programma atomistico poi è sorgente di domande sulla relazione fra il mondo delle particelle e i mondi più grandi, quelli composti da agglomerati di queste particelle, come il nostro. Ci sono delle proprietà che si conservano passando da un mondo all’altro? Che cosa si intende con “emergenza” e “universalità”?
Tranquilli: qui emergenza non ha nulla a che fare con pandemie o disastri globali. Nemmeno universali.

A seguito dell’intervento, è seguito un vivace dibattito fra i partecipanti che ha permesso di chiarire e approfondire molti aspetti. Lo trovate al link https://www.youtube.com/watch?v=RiEl-L05lf4.

Il mondo è bello? Se lo chiede il professor Vieri Mastropietro, fisico teorico dell’Università degli Studi di Milano. Si sente spesso parlare di bellezza nella scienza, basti pensare a quando si dice che un certo risultato è matematicamente bello o che una teoria è elegante. Dirac, uno dei padri della meccanica quantistica, addirittura sosteneva che le teorie fisiche debbano godere di bellezza matematica, quasi fosse un requisito per la validità della teoria stessa. Cosa si intende dunque con queste considerazioni “estetiche”, che apparentemente poco hanno da spartire con la scienza? Mastropietro ce lo racconta con la passione di un fisico che, dopo tanti anni nel mondo della ricerca, riesce a provare ancora stupore per la Natura e per il suo misterioso ordine che, ancora più misteriosamente, l’uomo riesce a cogliere col raziocinio.

Si sente spesso dire in fisica che una certa equazione o una teoria è “bella”, “elegante”. Ma che vuol dire? In che senso dei criteri estetici possono essere applicati a una descrizione matematica della natura? Ne fa il punto il professor Carfora che, attraverso le parole dei padri della fisica moderna, ci accompagna in un viaggio dentro il senso scientifico della Bellezza.