f118

I problemi irrisolti nell'astrofisica e nella cosmologia contemporanea.

...Queste due discipline crollano letteralmente sotto la massa dei problemi irrisolti. Storicamente, lo studio del cosmo ha attraversato diverse fasi. Non ripercorreremo qui la storia dell'astronomia. La spettroscopia ha permesso di ottenere dati importanti sulla composizione e sulla temperatura degli oggetti, e la misura dell'effetto Doppler ha permesso di ottenere campi di velocità e di determinare masse stellari, a distanze che superano di molti ordini di grandezza il diametro del sistema solare. La scoperta di campioni di distanza (stelle variabili cefeidi) ha permesso di estendere queste misure di distanza fino a scale cosmologiche (50 milioni di anni luce).

...L'applicazione degli strumenti della geometria differenziale alla cosmologia (equazione di campo) ha permesso di gettare un altro sguardo su certi fenomeni (espansione cosmica, fenomeni relativistici locali).

...La scoperta della fisica dei nuclei ha permesso di costruire modelli stellari. Ma si è visto più sopra che, brutalmente, la padronanza che l'uomo credeva di possedere del funzionamento delle stelle veniva improvvisamente rimessa in discussione.

...Questa stessa fisica nucleare ha permesso di risalire più lontano nel passato e di spiegare, per esempio, l'abbondanza dell'elio.

Ma:

• Non si dispone di alcun modello teorico di galassia. In questo campo non si è superato lo stadio dell'empirismo.

• Non si sa né come questi oggetti si formino, né perché abbiano una certa massa e non un'altra, né come evolvano. La forma della curva di rotazione delle galassie, che presenta un'elevata velocità periferica, resta un mistero.

• Le teorie della struttura spirale, basate unicamente su simulazioni numeriche, restano molto contestabili.

• Esiste un considerevole disaccordo tra le misure di massa e i campi di velocità misurati (fenomeno della massa mancante).

• La stessa dissonanza riguarda gli ammassi di galassie.

• Esistono numerose galassie molto irregolari, a proposito delle quali l'astronomo inglese Sir James Jeans aveva detto "Quando si vedono tali forme non si può resistere all'idea che ciò sia dovuto a forze considerevoli, che sono all'opera nel cosmo, e di cui ignoriamo la natura"

• Sul piano della cosmologia esiste un certo disaccordo tra l'età dell'universo, stimata a partire dalle stelle più vecchie della nostra galassia e a partire da misure sull'espansione (legge di Hubble, costante di Hubble)

• Non si riesce a spiegare la struttura su grande scala, lacunosa, dell'universo, con le galassie che si distribuiscono attorno a immensi vuoti.

• Sono state messe in evidenza numerose coppie di galassie che violano la legge di Hubble (la più vicina possiede un red shift superiore a quello della seconda, situata sullo sfondo).

• Sono state scoperte sorgenti con un fortissimo red shift, la cui dimensione non supera quella del sistema solare e che emettono tanta energia quanto un'intera galassia (quasar). Fonte di energia sconosciuta. Alcuni astronomi pensano che queste sorgenti siano nuclei di "galassie attive" (galassie di Seyfert). Ma quando si chiede loro la definizione di una "galassia attiva", il cui nucleo sembra in stato di esplosione, rispondono "che ospita un quasar al suo centro".

• Al ritmo di uno al giorno, in media, gli astronomi registrano lampi gamma. Meccanismo, distanza e natura dell'emettitore: sconosciuti.

• Gli effetti di miraggio gravitazionale, legati alle galassie e agli ammassi di galassie, non corrispondono alle masse dei suddetti oggetti.

• La teoria ha predetto l'esistenza di residui di stelle massicce, le stelle a neutroni. In genere, quando un oggetto è stato predetto da un teorico visionario (come le supernove da parte dell'americano Fritz Zwicky nel 1931) se ne sono scoperti rapidamente diversi, poi centinaia: le stelle a neutroni (che, in rapida rotazione, danno ciò che si chiama pulsar). Queste sono frequentemente associate a un'altra stella che, con la massa che invia loro, deve necessariamente, di tanto in tanto, far loro superare la loro "massa critica", valutata in 2,5 masse solari. In tali condizioni i neutroni che le costituiscono, compressi gli uni contro gli altri, non possono più controbilanciare la forza di gravitazione e l'oggetto collassa su se stesso. Non si sa descrivere questo collasso. Il modello del buco nero, chiamato in soccorso come soluzione dell'equazione di campo, presenta un difetto fastidioso. Esso è soluzione di:

S = 0

vale a dire di un'equazione in cui T = 0, che descrive una regione dello spazio in cui la densità di energia-materia è nulla. Inoltre, ciò che milita contro questo modello è la rarità dei candidati buchi neri, da trent'anni, benché si usino questi oggetti, mettendoli in tutte le salse, per "spiegare" qualsiasi cosa e ogni altra cosa.

• Tornando alla cosmologia, al modello standard, detto del "Big Bang", questo non può spiegare la notevole omogeneità di questa traccia fossile dell'universo primitivo che costituisce il fondo di radiazione a 2,7°K. Secondo questo modello, nella primissima infanzia dell'universo, due particelle vicine si allontanano l'una dall'altra a una velocità superiore a c. Esse non possono quindi interagire. L'universo primitivo era dunque non collisionale. Allora, perché era così omogeneo?

• È impossibile definire il tempo a partire da un certo stadio, risalendo nel passato. In ogni caso, la descrizione dell'universo, nel suo stato iperdenso e ipercaldo, è penalizzata dall'attuale crisi della fisica delle alte energie.

• Il modello standard, fondato su una soluzione dell'equazione di Einstein, non sa tener conto dei fenomeni elettromagnetici. Più in generale, il legame tra la fisica delle particelle e il comportamento su grande scala del cosmo non è stato stabilito. Benché esista una rivista intitolata "Classical and quantum gravity", il metodo di quantizzazione non ha potuto essere esteso alla gravitazione. Non si sa definire un eventuale gravitone.

Cinquant'anni di non-fisica.

...La crisi scientifica è in realtà totale e non si limita all'astrofisica e alla cosmologia. I successi predittivi della meccanica quantistica fanno illusione. Molti settori della teoria restano nel dominio del semi-empirico. Non si ha, per esempio, alcun mezzo per collegare le masse e le cariche elettriche delle particelle. Non si sanno predire le masse delle particelle. Il modello dei quark assomiglia fastidiosamente a quello degli epicicli di Tolomeo. La meccanica quantistica è impotente a spiegare il deficit di neutrini solari.

...Benché la maggioranza dei fisici teorici si rivolga attualmente al mondo delle superstringhe (per mancanza di un'idea diversa), questa "nuova disciplina" si è rivelata incapace, da trent'anni, di rendere conto della minima osservazione, né di suggerire il minimo esperimento. Secondo il matematico Jean-Marie Souriau (che ha la propria definizione di fisica teorica: la matematica meno il rigore. La fisica, meno l'esperienza), abbiamo appena vissuto "cinquant'anni di non-fisica". Egli ritiene che nessuna scoperta di fisica teorica degna di questo nome sia intervenuta dai lavori di Feynmann, che datano agli anni cinquanta.

...Qualche anno fa, mostrandomi i verbali di un colloquio internazionale sulle superstringhe, mi aveva letto un passo del discorso introduttivo del responsabile di quel colloquio:

• Benché la teoria delle superstringhe non abbia a oggi predetto alcun fenomeno né permesso di interpretare alcun esperimento o osservazione, dato il numero di articoli che si pubblicano ora si noterà l'estrema vigoria di questa nuova disciplina.

Il mondo della ricerca.

...Ci sono più ricercatori al lavoro, nel mondo, di quanti ce ne siano mai stati nella storia delle scienze. I budget e i mezzi tecnici sono importanti. Eppure si sarebbe ben in difficoltà a designare un fisico di cui si sia certi che lascerà un nome nella storia delle scienze. Tra il 1895 (scoperta della radioattività da parte di Becquerel) e il 1932 (scoperta del neutrone da parte di Chadwick) sono trascorsi trentasette piccoli anni. Sarebbe inutile ricordare tutti i profondi sconvolgimenti della nostra visione del mondo che hanno scosso questo periodo e la sfilza di scienziati eminenti che hanno legato il loro nome a quell'epoca. Inversamente, che cosa è successo dal 1961, sulla scena della scienza, se si eccettuano i progressi tecnologici (conquista della Luna, satelliti per telecomunicazioni, informatica, Cd rom, ecc...)?

Tutta la nostra scienza sembra vivere un rinserramento paradigmatico.

...Secondo Souriau, la generalizzazione, nel dopoguerra, del sistema dei comitati di lettura, presunti garanti dell'indipendenza dei "referees" (esperti nella disciplina interessata), in sede di esame dei lavori, ha provocato un effetto di contraccolpo catastrofico. L'anonimato genera la più totale impunità, facilita il blocco delle idee nuove, sempre fastidiose..

Sommario articolo Sommario Scienza Pagina iniziale

Pagina precedente Pagina successiva

Ritorno verso Guida-Scienze Numero di consultazioni di questa pagina dal 1° luglio 2004: