Le leggi del cosmo? Sono fuorilegge...

di Stephen Hawking

Pubblichiamo in questa pagina, per gentile concessione dell’editore Rizzoli, un estratto tratto da uno dei libri più famosi di Stephen Hawking: Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo (pagg. 236, euro 14) in cui lo scienziato spiega la necessità di trovare una teoria unificante per la comprensione dell’universo capace di superare i modelli di conoscenza «frazionata» attualmente in uso.

Risulta molto difficile escogitare una teoria in grado di descrivere l'intero funzionamento dell'universo. Abitualmente noi scomponiamo il problema in varie parti e inventiamo varie teorie parziali. Ognuna di queste teorie descrive e predice una certa classe limitata di osservazioni, trascurando gli effetti di altre quantità, o rappresentandole per mezzo di semplici insiemi di numeri. Può darsi che questa impostazione sia completamente sbagliata. Se ogni cosa nell'universo dipende in un modo fondamentale da ogni altra cosa, potrebbe essere impossibile approssimarsi a una soluzione completa investigando isolatamente le diverse parti del problema. (...)

Oggi gli scienziati descrivono l'universo nei termini di due teorie fondamentali parziali: la teoria generale della relatività e la meccanica quantistica. Queste due teorie sono le grandi conquiste intellettuali della prima metà di questo secolo. La teoria generale della relatività descrive la forza di gravità e la struttura dell'universo su scale molto grandi, comprese da pochi chilometri a milioni di miliardi di miliardi (1 seguito da ventiquattro zeri) di chilometri, che sono le dimensioni dell'universo osservabile. La meccanica quantistica si occupa invece di fenomeni su scale estremamente piccole, come un milionesimo di milionesimo di centimetro. È noto però che queste due teorie sono purtroppo in disaccordo fra loro, e non possono quindi essere entrambe corrette. Una delle maggiori imprese della fisica di oggi che è anche il tema principale di questo libro è la ricerca di una nuova teoria che le includa entrambe: una teoria quantistica della gravità. Noi non possediamo ancora una tale teoria, e può darsi che debba passare ancora molto tempo prima di pervenire ad essa, ma conosciamo già parecchie delle proprietà che essa deve avere. E vedremo, in altri capitoli, che sappiamo già molto sulle predizioni che una teoria quantistica della gravità deve fare.

Ora, se crediamo che l'universo non sia arbitrario ma sia invece governato da leggi ben definite, dovremo infine combinare le teorie parziali in una teoria unificata completa in grado di descrivere ogni cosa nell'universo. Nella ricerca di una tale teoria unificata c'è però un paradosso fondamentale. Le idee sulle teorie scientifiche che abbiamo abbozzato sopra prendono l'avvio dall'assunto che noi siamo esseri razionali liberi di osservare l'universo come più ci aggrada e di trarre deduzioni logiche da ciò che vediamo. In un tale schema è ragionevole supporre che noi potremmo progredire sino ad approssimarci sempre più alle leggi che governano il nostro universo. Ma, se esistesse in realtà una teoria unificata completa, essa dovrebbe presumibilmente determinare anche le nostre azioni.

In tal modo sarebbe la teoria stessa a determinare l'esito della nostra ricerca di una tale teoria! E per quale motivo essa dovrebbe stabilire che, a partire dai materiali d'osservazione, noi dobbiamo pervenire alle conclusioni giuste? Non potrebbe essa predire altrettanto bene che noi dovremmo trarre la conclusione sbagliata? O nessuna conclusione?