Adelphi: Biblioteca scientifica

Uno dei più brillanti fisici della nuova generazione delinea un nuovo, sorprendente approccio allo studio dell'universo, interamente fondato sulla caratteristica più ovvia e insieme enigmatica del tempo: il fatto di avere una direzione. Ma il dilemma della freccia del tempo non inizia con telescopi giganteschi o potenti acceleratori di particelle. Si presenta in cucina ogni volta che rompiamo un uovo in padella: possiamo trasformare l'uovo in una frittata, ma non la frittata in un uovo. Eppure, nel bizzarro mondo quantistico, che soggiace agli stessi fenomeni, il tempo è reversibile, e la catena degli eventi può essere percorsa a ritroso. La contraddizione insita in questa semplice, umile rottura di simmetria apre lo spiraglio per arrivare a comprendere i misteri del nostro universo - e di altri ancora. La freccia del tempo puntata risolutamente dal passato al futuro, spiega Carroll, deve la sua esistenza a proprietà dello spazio-tempo che precedono lo stesso Big Bang questione che non si poneva ai tempi di Einstein. A conclusione di un'ampia esplorazione dei risultati e dei problemi della termodinamica, della relatività e della meccanica quantistica, egli suggerisce dunque che il nostro universo faccia parte di un multiverso, una grande famiglia di mondi, in alcuni dei quali altri esseri umani sperimentano lo scorrere del tempo in direzione opposta, e una diminuzione dell'entropia - il che ci riconduce al grandioso paesaggio cosmico di Susskind.

L'idea di una società coesa e solidale, retta da regole inflessibili, dove ciascuno ha un compito ben definito e nulla è lasciato al caso - simile dunque a un meccanismo perfetto che si muova sulla scena globale come un tutt'uno -, ha sempre affascinato i filosofi, e spesso gli insetti sociali sono stati assunti come modello anche per gli umani. Saggiamente, nel celebrare "la bellezza, l'eleganza e la stranezza delle società degli insetti", Hölldobler e Wilson si astengono da arbitrarie, quanto scontate, estrapolazioni sociopolitiche e restano saldamente ancorati all'ambito che è loro più congeniale, quello della natural history, la biologia sul campo. A differenza dei biologi di orientamento teorico-sperimentale, condividono infatti il gusto per l'osservazione della natura e la minuziosa raccolta di dettagli, unicamente motivati dalla passione per il proprio soggetto. E di questa indagine è frutto "Il superorganismo", destinato a modificare radicalmente il nostro modo di guardare le società degli insetti. Protagoniste sono, ancora una volta, le formiche. Presso questi animali prodigiosi - come presso gli altri insetti "eusociali", api e termiti - la divisione del lavoro è così rigorosa da non risparmiare neppure i neonati o la funzione riproduttiva: da un lato la regina madre e gli inoffensivi maschi addetti all'inseminazione, dall'altro la casta delle operaie sterili dedite alla cura della prole regale o impiegate in missioni ad alto rischio.

Stringhe, brane, dimensioni nascoste, universi multipli... La fantasia della fisica del ventunesimo secolo sembra senza limiti. Uno dei suoi interpreti è il fisico di Stanford Leonard Susskind. Nel suo "Il Paesaggio cosmico" descriveva la prospettiva vertiginosa di una moltitudine di differenti universi, nicchie di un inimmaginabile multiverso, o "paesaggio", ciascuna governata da specifiche leggi fisiche: per caso, una era adatta a ospitarci. In questo nuovo libro il cosmo di Susskind diventa ancora più bizzarro. Con la loro capacità di fagocitare qualunque cosa, i buchi neri erano già abbastanza angoscianti, ma per qualche tempo ai fisici si è prospettata addirittura la possibilità che questi vortici cosmici, ricavati dalle equazioni di Einstein, fossero divoratori di ordine e di informazione, oltre che di materia. Negli anni Settanta, Stephen Hawking ha mostrato che i buchi neri "evaporano", emettono cioè radiazione termica, e rimpiccioliscono nel corso del processo sino a scomparire. Ne discendeva una domanda cruciale: l'informazione inghiottita dal buco nero riemerge oppure no quando il buco nero scompare? Hawking non aveva dubbi: "L'informazione viene cancellata per sempre". A Susskind quell'affermazione è apparsa come una dichiarazione di guerra. Se Hawking aveva ragione, infatti, sarebbe stata la fine del determinismo quantistico, la violazione del fondamentale principio secondo il quale anche nell'informazione nulla si crea e nulla si distrugge.

Nelle leggi e nelle costanti di natura vi sono molte coincidenze che non si sanno ricondurre a principi generali: sono dati empirici. Secondo alcuni queste coincidenze sarebbero stabilite in modo da permettere la nostra esistenza. Tale idea, detta Principio antropico, è invisa alla maggioranza dei fisici, che tuttavia sono ora obbligati a riconsiderare le proprie posizioni. A dare spazio al ragionamento antropico è la teoria delle stringhe, che si è rivelata in grado di trovare un denominatore comune tra visioni del mondo antitetiche ma irrinunciabili. La mossa decisiva fu l'aver sostituito alle particelle puntiformi un filamento unidimensionale: la stringa o corda. Tutta la varietà presente nell'universo era riconducibile ai differenti modi di vibrazione di queste minuscole stringhe. Il prezzo da pagare consisteva nel fatto che queste vibrazioni avvenivano in uno spazio a dieci dimensioni: ciò significa che vi è un numero enorme di modi in cui passare dalle diverse dimensioni accessibili, e ciascuno conduce a un "universo" con proprietà fisiche differenti e valori diversi delle costanti fondamentali. La teoria, almeno per ora, non riesce a privilegiare un singolo modo che ci porti all'universo da noi osservato. Per uscire dall'impasse, Susskind ha proposto che il "paesaggio" formato da questa moltitudine di universi abbia esistenza reale. Questo mutamento di prospettiva assurge oggi a nuovo paradigma.

L'ipotesi del "principio antropico" venne proposta da Barrow e Tipler in questo libro apparso negli Stati Uniti nel 1986. Secondo questa teoria tutto ruota intorno a un nucleo ineludibile: se non si presentassero un numero allarmante di straordinarie coincidenze nella forma delle leggi fisiche e nei valori delle costanti di natura, la biochimica, la vita e la vita intelligente non sarebbero possibili. Non solo un universo preso a caso non consentirebbe la vita, ma non vi sarebbero possibili neppure gli oggetti astronomici comuni e la materia ordinaria. Muovendo da questa constatazione si giunge alla conclusione che vi sia una necessità, e il principio antropico debole, che si arresta al riconoscimento dei fatti, evolve in quello forte.

"Sento quindi sono". Potrebbe essere il motto di questo libro, dove Damasio prosegue sulla via intrapresa con "L'errore di Cartesio". Qui si tratta di avvicinarsi alla "coscienza", nel senso di consapevolezza, attraverso l'emozione. Ma come farlo con rigore scientifico? Come sottoporre l'esperienza più volatile e multiforme, tutta in prima persona, ai più sottili criteri della scienza, che sono tutti in terza persona? Tale interrogativo si pone oggi agli scienziati che hanno posto la coscienza al centro delle loro ricerche. In questo libro l'autore mescola e sovrappone l'analisi al livello neurofisiologico e quella al livello psicologico, trattando alcuni casi clinici e delineando i tratti di una teoria generale della coscienza.

"L'ecologia della mente" scrive Bateson in apertura di questo volume, che contiene i suoi più importanti scritti teorici, "è una scienza che ancora non esiste come corpus organico di teoria o conoscenza". Ma questa scienza in formazione è nondimeno essenziale. Essa sola permette di capire, ricorrendo alle stesse categorie, questioni come "la simmetria bilaterale di un animale, la disposizione strutturata delle foglie in una pianta, l'amplificazione successiva della corsa agli armamenti, le pratiche del corteggiamento, la natura del gioco, la grammatica di una frase, il mistero della evoluzione biologica e la crisi in cui oggi si trovano i rapporti tra l'uomo e l'ambiente".

Risale a Cartesio la separazione fra emozione e intelletto, ma le indagini sul cervello attualmente in corso muovono in tutt'altra direzione. Damasio è stato forse il primo a porre sotto esame le infauste conseguenze della separazione di Cartesio e oggi è possibile circoscrivere quell'errore sulla base anche di casi clinici e della valutazione di fatti neurologici sperimentali. Tutte le linee sembrano convergere verso uno stesso risultato: l'essenzialità del valore cognitivo del sentimento. Damasio usa la parola "sentimento" per denotare qualcosa di concettualmente nuovo e introduce una distinzione importante fra il sentire di base e il sentire delle emozioni, fondata su osservazioni di architettura anatomico-funzionale.

Dall'inizio degli anni Cinquanta fino alla morte, avvenuta nel 1990, Bell ha dedicato gran parte dei suoi studi - oggi considerati fra i più decisivi del secolo scorso - ai fondamenti della meccanica quantistica. Nel 1987 la quasi totalità dei suoi lavori di contenuto fondazionale è stata raccolta in questo libro, divenuto ormai una pietra miliare nel campo. Bell ha infatti riaperto il problema che soggiace a tutti gli altri: quale realtà possiamo attribuire ai mattoni microscopici che costituiscono la materia? Un problema che si pose per la prima volta con urgenza nei primi due decenni del Novecento, allorché i fisici furono costretti dai fatti sperimentali a constatare che alla materia microscopica non si poteva attribuire uno specifico "dove" e che la logica a essa applicabile cozzava violentemente con il senso comune. A questo stato di cose reagì Einstein, che insieme a Podolsky e Rosen tradusse lo strano comportamento previsto per le particelle microscopiche in un apparente paradosso insito nella teoria: il paradosso detto EPR dalle iniziali dei loro nomi. Trent'anni dopo Bell rianalizzò tutta la situazione EPR, e sintetizzò nell'ormai famosa "disuguaglianza di Bell" un criterio in grado - in linea di principio - di dirimere sperimentalmente il paradosso. Alain Aspect, prima di altri, portò avanti l'esperimento, avvalorando una novità sconvolgente: particelle opportunamente preparate si comportano come se fossero una cosa sola anche quando sono separate da distanze arbitrariamente grandi.

All'indomani del disastro dello Space Shuttle Challenger, nel 1986, il presidente degli Stati Uniti istituì una commissione governativa incaricata di far luce sulle cause della tragica esplosione. A farne parte fu chiamato anche Richard Feynman, e furono in molti a chiedersi quale apporto potesse dare, fra ingegneri, astronauti e tecnici aerospaziali, un sia pur celebre fisico teorico. Ma fu proprio Feynman a dimostrare, fra lo sbalordimento generale, che l'incidente era stato causato da una semplice guarnizione di gomma. La relazione che presentò figura in questo libro che raccoglie saggi di diverso argomento: dalla sociologia della scienza alla struttura dei calcolatori, dalla pedagogia al rapporto tra scienze e religione.