La realtà non è come ci appare : la struttura elementare delle cose (Carlo Rovelli)

(dal sito dell’editore)

Breve post, ma non per “colpa” del libro: l’argomento (per gli addetti al settore o quantomeno per i curiosi della materia) è interessante, ma il post sarà breve perché non ci sono trame da svelare o intriganti intrecci da proporre. Insomma: non è un romanzo ma si avvicina molto al saggio, quindi per forza di cose sarò breve e un po’ impreciso (se non lo fossi mi toccherebbe spiegare varie cose, e diventerebbe un post lungo, noioso e molto più impreciso).

Iniziamo subito col dire che l’autore è una delle eccellenze mondiali nella ricerca sulla fisica quantistica, principale artefice della linea di ricerca in gravità quantistica a loop. E nel libro parla proprio di questo, ma non descrivendo la sua ricerca con formule e teorie comprensibili solo agli addetti al settore, ma accompagnando il lettore in una scoperta graduale dello stato dell’arte della ricerca odierna. “La struttura elementare delle cose”, il sottotitolo del libro, è proprio l’oggetto finale di questa ricerca e Carlo ci accompagna verso di esso a piccoli passi, partendo, addirittura, dai classici (Democrito, Anassagora, la scuola di Mileto – solo per citare in ordine completamente casuale qualche riferimento inserito nel libro), passando alla fisica che usiamo giornalmente (Galileo, Copernico, Newton) e concludendo con le conoscenze più moderne (Einstein, Planck, Heisenberg e tanti altri grandi teorici della “quantistica”).

Avevo già letto, di Rovelli, le “Sette brevi lezioni di fisica” apprezzando il modo di spiegare semplice ma preciso. E questo stesso modo l’ho ritrovato qui, in questo volume. Devo dire che (specialmente gli ultimi capitoli) mi sono stati un po’ ostici, perché vanno contro a quella che è la visione “normale” umana (cioè la costruzione che ci siamo fatti di questo mondo). Per dirla con un esempio: quando si pensa al “tempo” si va subito a guardare l’orologio al nostro polso, mentre invece in fisica (e soprattutto con le teorie della relatività e quantistica) il tempo ha un significato profondamente diverso.

Ci sono due cose che mi piacciono di questo libro: la prima è che non è un’arida esposizione delle teorie, ma si tratta (come accennavo sopra) di un accompagnamento passo passo dentro a concetti sempre più particolari. Carlo non dice “è così è basta”, oppure “non lo spiego perché è troppo difficile”: ci dimostra con esempi e ragionamenti come siamo arrivati a quel “pensiero”, a sviluppare quella particolare teoria.

E la seconda cosa che mi piace è che l’autore, nello spiegare le varie ricerche (soprattutto le più recenti) cita sempre gli autori (e questo è normale) ma soprattutto ci ricorda che molti di loro sono italiani, e sono eccellenze, a giro per il mondo, nelle più prestigiose università, a fare ricerca di qualità. Tempo fa qualcuno diceva che in ogni laboratorio di ricerca del mondo (qualsiasi sia la materia di ricerca) c’è almeno un italiano: non so quanto sia reale questa affermazione, ma a leggere i nomi che cita Rovelli probabilmente ha una forte base di verità.

Cosa viene spiegato, alla fine, in questo libro? Per dirla in modo schietto, la “gravità quantistica a loop”. Ma si parte da lontano, quando già gli antichi (Democrito, Anassagora, e tutti gli altri) avevano intuito una parte della realtà che ci circonda, cioè che il mondo è “finito”, non esiste un “infinitamente piccolo” ma scandagliando sempre più a fondo nella materia si arriva a qualcosa di finito, di non più “sbriciolabile” in elementi più piccoli. Come successe a Planck, che scoprì che la luce si muove in “quanti discreti“, mentre finora si pensava che fosse un continuo (si potesse cioè aggiungere o togliere quantità infinitamente piccole di energia). Scoperta che permise di definire tutta la teoria degli atomi e creare la tavola periodica degli elementi di Mendeleev; e che permise ad Einstein di scrivere uno dei suoi primi articoli sull’effetto fotoelettrico (quello che fa, oggi, funzionare le fotocellule che aprono o chiudono le porte al nostro passaggio).

Il mondo, insomma, è come una foto: se si ingrandisce a sufficienza si perde la visione di insieme e si iniziano a vedere i singoli pixel. E ogni pixel, ogni puntino (ogni “grano”, per chi sviluppava le foto con la pellicola prima che arrivasse il digitale) è una singola informazione che vive di per sé e che, collegata alle altre, restituisce il mondo com’è. Si pensava, anni fa, che questi pixel fossero gli atomi (che, come dice il nome, non avrebbero dovuto esser più divisibili), poi si è scoperto che sono fatti di protoni e neutroni e elettroni. Poi, ancora, si scopre che ognuno di essi è composto da particelle ancora più piccole. Ma fino a dove si spinge questo piccolo? Rovelli e il suo gruppo sono convinti (ma, come ricorda anche l’autore, è tutt’ora una teoria promettente ma non verificata in modo concreto) che la cosa più piccola sia, appunto, il quanto di spazio tempo (e qui bisognerebbe parlare di tante cose per spiegarlo, ma non sono la persona adatta: nel libro Carlo lo spiega bene). Se vogliamo usare una metafora: in un universo costruito tutto di mattoncini lego, si sta cercando i singoli mattoncini e come si incastrano fra loro.

Come accennavo sopra, gli ultimi capitoli mi sono stati un po’ indigesti, perché si arriva ad un livello di astrazione che a me risulta ancora difficile sostenere. Però il libro mi è piaciuto molto. Sarà per il modo di spiegare (solo per esempio: mi ha fatto capire cose sulla relatività che, in altri 4-5 libri, non avevo capito), sarà per i riferimenti filosofici che Carlo intreccia alle implicazioni fisiche, sarà per mille altri motivi, ma lo consiglio. Purtroppo il libro ha bisogno di un pubblico preparato (che non significa avere una laurea in fisica, ma semplicemente esser curiosi – ed aver già letto qualcosa – di fisica “standard” e “quantistica”). Mi scoccia solo per il prezzo, un po’ alto (22 Eur di copertina, circa 18,50 su alcuni siti), ma li vale. A chi è solo un po’ curioso non consiglio di comprarlo ma di trovarlo in prestito. Ma chi è appassionato fa bene a tenersene una copia in libreria. Anche perché c’è una buona probabilità che questa teoria divenga, poi, materia di studio nelle ore di scienze dei vari ordini di scuola fra 20-30-50 anni. Magari uno si ritrova, da nonno, a rispolverare questo libro davanti ai nipotini che stanno studiando queste teorie a scuola 🙂

Buona lettura.

P.s.: dimenticavo: è un libro da sorseggiare, non da bere tutto d’un fiato…

Guida alla teoria della relatività (Vittorio Silvestrini)

“Dalle previsioni di Einstein alle conferme sperimentali”

Ebbene sì, mi sto impuntando sulla comprensione della teoria della relatività. Ma prometto di fermarmi, ora, per qualche settimana su questo fronte (tornerò a romanzi e fumetti, per rilassarmi un po’, dopo questo tour de force fatto fare al mio povero neurone).

Solo 2 mesi fa avevo finito un altro libro sulla relatività, comprendendo la teoria di base ma rimanendo con la voglia di scoprire qualcosa in più, così ho provato questo secondo libro.

Non sto a ripetere una spiegazione della relatività come feci nel precedente post: chi vuole può leggere la recensione di “Capire davvero la relatività…” di Stayer, oppure informarsi attraverso Wikipedia. Mi limiterò a indicare le differenze nello stile di scrittura e quei dettagli in più che ho scoperto in questo caso.

Iniziamo col dire che l’autore sembra avere un backgroubd da ricercatore, anche se nella biografia nel retro di copertina si parla di divulgatore. Il linguaggio è forse un po’ più chiaro, e più ricchi di esempi pratici, ma in alcuni casi ci sono alcune imprecisioni lessicali (nell’ultimo capitolo mi ha fatto sorridere un “l’universo era pieno di luce che lo riempiva”). Sembra quasi che negli ultimi capitoli un po’ di stanchezza nella stesura del testo abbia lasciato residui in forma di errori. Ma niente di grave.

A parte questo, l’esposizione della teoria e gli esempi esplicativi (molti ripresi dagli esperimenti mentali di Einstein) sono raccontati bene. La grafica dei disegni esplicativi è un po’ retrò (mi ricorda alcuni testi scolastici degli anni ’80), ma l’importante è che si capisca bene, non che il disegno sia curato. Devo dire però che tutta la grafica (comprendendo anche impaginazione, testi e spazi) è meno curata di tanti libri che di solito leggo, tanto che assomigliano più a dispense universitarie senza un progetto grafico specifico. Ripeto: l’importante è il contenuto, ma ho trovato questo libro più stancante rispetto ad altri.

Ho apprezzato, invece, le “divagazioni” su alcuni strumenti moderni usati – fra le altre cose – per verificare la teoria della relatività: sincrotroni e acceleratori di particelle vari (con foto degli strumenti installati a Frascati). Una delle immagini che più mi ha appassionato, leggendo a volte blog scientifici, è quella della camera a bolle (vedi immagine qui sotto): l’autore non spiega nel libro come la si legge ma ha spiegato come è fatta e come funziona.

Una valutazione in breve? Questo libro non è sicuramente quello da cui cominciare per scoprire la teoria della relatività, ma per approfondirla ad un secondo livello (quando si sa già qualcosa e siamo presi dalla curiosità di saperne di più). Il tema viene affrontato a passi, con linguaggio semplice, e ci sono ancora meno formule del precedente libro (ok semplificare, ma in questo caso forse si è esagerato troppo). A sfavore dell’opera, anche, la poca cura grafica che rende leggermente stancante la lettura. A favore, oltre alla semplicità, l’esposizione accurata di alcuni temi (soprattutto nella parte che parla della relatività ristretta).

Buona lettura. E buono studio a chi vuol approfondire.

Capire davvero la relatività : alla scoperta della teoria di Einstein (Daniel F. Styer)

Un viaggetto veloce (ma non troppo) fra le teorie della relatività di Einstein

Siccome nutro una certa passione per gli argomenti scientifici ogni tanto mi prende la fissa di studiarmi qualcosina, specialmente nel campo della fisica. Oddio, lo ammetto, la parola “studiare” è un po’ grossa per me. Diciamo che provo a leggere qualcosa, come la teoria quantistica (Quantum, letto 4 libri fa) e la teoria della relatività (di cui parlo adesso).

Ma in questo post, dopo una breve introduzione alla relatività, parlerò solo dell’esperienza di lettura.

La teoria della relatività (non distinguo qui fra relatività ristretta e generale) indaga cosa succede alle cose quando queste si muovono a velocità prossime a quelle della luce. E’ stato dimostrato che la velocità della luce è sempre la stessa (è, appunto costante quando si propaga nello spazio), mentre qualsiasi oggetto (pensate ad una pallina da tennis) ha una velocità relativa al sistema in cui si muove (per essere precisi, in un sistema inerziale, ma lasciamo perdere i dettagli in questo articolo).

Facciamo un esempio: prendiamo il tennista australiano Groth e mettiamolo in un campo da tennis. Magari riesce a replicare il suo tiro a 263 Km/h (vedi notizia).  Ma se mettete questo tennista su un treno in corsa a 200 Km/h e lui batte una palla alla stessa velocità, cosa succederà? Ai suoi occhi, in qualsiasi direzione batta la palla, la velocità sarà ancora 263 Km/h. Ma cosa vedrà un osservatore esterno? Se il tennista batte nel senso di marcia, la palla apparirà, all’osservatore esterno, come se corresse a 463 km orari (velocità della palla + velocità del treno). E addirittura, se il tennista batte nel senso contrario di marcia, l’osservatore esterno vedrà la palla lentissima, a 63 km/h (velocità della palla – velocità del treno).

E se al posto della palla ci fosse un fotone, un raggio di luce? Questa si muoverebbe sempre alla sua velocità, in qualsiasi riferimento: non subirebbe, agli occhi di un osservatore esterno, una variazione come la pallina da tennis. E questo provoca – al primo approccio – un forte mal di testa…

Ecco, la teoria della relatività parla proprio di questo: cosa succede agli oggetti se osservati da punti di vista diversi. Appunto: in relazione al sistema di riferimento da cui si osservano. Nella vita comune queste cose non servono, direte voi. Bè, non è proprio vero. E’ vero che mentre mi reco in ufficio non riesco a raggiungere le velocità necessarie ad accorgermi degli effetti della relatività, ma è altrettanto vero – per esempio – che i satelliti che permettono al mio navigatore di indicarmi la strada devono compensare gli effetti della relatività a cui sono sottoposti lassù in cielo.

E così si scopre che più veloce si viaggia, più il tempo rallenta, più le distanze si accorciano. Ma non ne parlerò qui: se siete interessati potete dare un’occhiata a Wikipedia.

Mi è servito questo libro? Sì e no: io cercavo qualcosa di più discorsivo, più generico, e in questo libro ci sono formule e ragionamenti per me troppo specifici. Sembra un opera destinata più a giovani liceali che a me. Ho imparato qualcosa? Sì, comunque sia ho imparato qualcosa: o meglio, ho messo un po’ a posto le cose che avevo sentito in qua e là, ed ho aggiunto qualche nozione. Ma non ho imparato le formule. Lo consiglio? Sì, ai giovani che vogliono scoprire la teoria della relatività lo consiglio vivamente. Ma non a chi vuole qualcosa di introduttivo.

L’autore non usa termini troppo tecnici, racconta gli esempi in uno stile semplice, ma ci sono due punti che on mi sono piaciuti. Il primo riguarda (come accennavo sopra) l’uso di formule. Sono d’accordo che non sia possibile evitare le formule in libri come questo, ma a volte il capitolo assumeva la forma di una spiegazione in classe, con i passaggi della formula spiegati ala lavagna.

Il secondo punto riguarda le domande e risposte. L’autore, in base all’esperienza avuta nell’insegnamento di questo argomento, cercava di anticipare le mie domande ponendole lui stesso, proprio nella forma domanda-risposta. Un sistema per approfondire alcuni passaggi, ma che secondo me distrae.

E, ormai aggiungo un’ultima cosa, non mi piacevano gli esercizi a fine capitolo. Non esercizi per approfondire la comprensione, ma semplici esercizi per applicare le formule. Insomma, in molti esercizi si duplicava l’esempio proposto nella spiegazione, cambiando soltanto alcuni dettagli, e chiedendo di riapplicare la formula. Dopo il terzo capitolo ho iniziato a saltare gli esercizi.

Un capitolo, invece, mi ha sorpreso: l’ultimo, che parlava dei buchi neri. Oggetti che mi hanno sempre affascinato e su cui molti hanno ragionato. Cosa succede se si cade in un buco nero? Daniel ce lo racconta con semplicità e – fra tutti – è stato il capitolo al tempo stesso più leggero e più interessante.

A voi curiosi e a chi piacciono questi argomenti: buono studio e buona lettura. E a tutti gli altri buonanotte (sono appena passate le 23 ed io me ne andrò a letto)