DATA 02/08/1995 PAGINA 2 TIPO TuttoScienze

Titolo 

Quattro forze fondamentali


GENERE dossier
AUTORE FRE' PIETRO
ARGOMENTI fisica, conferenza, mondiale
LUOGHI ITALIA, FIRENZE (FI)
NOTE TEMA: CONFERENZA MONDIALE DI RELATIVITA'

KIND dossier
SUBJECTS physics, lecture, world

QUELLA gravitazionale e' la piu' familiare fra le quattro forze
fondamentali della natura. Ognuno ne fa quotidiana esperienza in ogni
atto della propria vita. E' stata anche la prima forza a essere
matematicamente inquadrata, gia' dal XVIII secolo, in una solida
teoria scientifica tramite la legge di Newton: la storia della fisica
moderna incomincia proprio con questa legge. Inoltre la Relativita'
Generale di Einstein, che fornisce un linguaggio adeguato alla
descrizione del cosmo e dei fenomeni astrofisici e le cui previsioni
sono sperimentalmente verificate con notevole precisione, e' la
moderna teoria dell'interazione gravitazionale. Tuttavia, quando si
tiene conto dell'altra fondamentale conquista del pensiero fisico nel
XX secolo, cioe' della meccanica dei quanti, si scopre che quella
gravitazionale e' la piu' elusiva tra tutte le forze della natura.
Nonostante quasi cinquant'anni di studi e ricerche e nonostante
numerosi progressi concettuali, la gravita' quantistica e' un
capitolo completamente aperto. Quali sono le intrinseche difficolta'
inerenti a questo problema? Essenzialmente due, la prima
sperimentale, la seconda concettuale. Data l'estrema debolezza della
forza gravitazionale, che e' circa dieci alla meno quaranta volte
piu' tenue di quella elettromagnetica, i suoi effetti microscopici
sono assolutamente trascurabili. Pertanto non vi e' possibilita' di
osservare fenomeni quanto-gravitazionali se non in situazioni estreme
dove la densita' di massa ed energia e' enorme come nei primi istanti
di vita dell'universo. Informazioni fenomenologiche sulla gravita'
quantistica sono percio' umanamente inaccessibili. Dal punto di vista
concettuale i problemi non sono meno ardui. Si tratta di conciliare
in una nuova, piu' profonda, visione del mondo due idee guida
estranee l'una all'altra: la geometrizzazione dell'universo fisico e
l'integrale di cammino. Spieghiamoci. La fondamentale lezione della
Relativita' e' che le leggi del moto dei corpi macroscopici devono
spiegarsi in termini di concetti geometrici. Lo spazio-tempo,
l'insieme cioe' di tutti gli eventi, e' uno spazio geometrico fornito
di una legge per calcolare le distanze che, in matematica, si chiama
metrica. Data una metrica, le traiettorie dei corpi massivi sono
calcolabili. Viceversa, la presenza di massa ed energia (che e' la
stessa cosa) deforma la metrica a partire da quella piu' semplice
dello spazio piatto. Se si sanno risolvere le opportune equazioni di
autoconsistenza tutto e' classicamente fatto. Classicamente, ma non
quantisticamente! La lezione della meccanica quantistica e' diversa.
Il concetto stesso di traiettoria fisica viene meno. Una particella
elementare non percorre una traiettoria definita, ma ha una
probabilita' di propagarsi da A a B che si calcola sommando in
maniera opportuna su tutti i cammini che congiungono il punto
iniziale con quello finale. Di qui il concetto di integrale di
cammino. Ma vi e' di peggio. Siccome per la meccanica quantistica i
campi di forza e opportune particelle elementari sono manifestazioni
complementari di una stessa entita' e siccome la metrica e' cio' che
noi percepiamo come campo gravitazionale, ne segue che l'integrale di
cammino va fatto pure sulle metriche, cioe' sulle possibili leggi con
cui definire le distanze e quindi le traiettorie. Come si vede, e' un
bel ginepraio! Lo spazio-tempo fisico non e' piu' l'arena in cui
avvengono i fenomeni fisici ma e' una media statistica su tutti i
possibili spazi geometrici pesata in modo opportuno. Come effettuare
questa media pesata e' il problema della gravita' quantistica ed e'
tale da fornire materia di studio e riflessione per molti anni a
centinaia di fisici. Nuovi progressi, pero', avvengono costantemente
e di tanto in tanto modelli semplificati del problema principale
trovano una esatta soluzione. Pietro Fre' Universita' di Torino