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Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo

Stephen W. Hawking
Rizzoli, Milano 1988
pp. 216
ISBN:
8817115215

A Brief History of Time. From the Big Bang to Black Holes, Bantam Books, London 1988


Nonostante la sproporzionata pubblicità giornalistica e le discussioni che ha provocato, il volume “Dal Big bang ai Buchi Neri” di Stephen Hawking edito da Rizzoli (tit. or. inglese, A Brief History of Time, 1988) è un libro quanto mai avvincente, provocatorio e scritto con competenza, che prende in esame la comprensione che Fisica, Astronomia e Cosmologia contemporanee hanno dell’origine, della storia e dell’evoluzione, delle caratteristiche e della struttura del nostro universo, sia su scala macroscopica, sia su scala microscopica o quantistica.

Poter entrare personalmente e in profondità di quella che è la perenne ricerca per scoprire e comprendere le caratteristiche fondamentali e le strutture del nostro mondo e del nostro universo, è un’esperienza umana incomparabile e l’essere guidata in essa da qualcuno che la vissuta e vi ha contribuito in modo così notevole – e che nello stesso tempo comunica con chiarezza e semplicità la sua penetrazione profonda nelle radici della realtà fisica, così complesse e a volte così sorprendentemente semplici, e partecipa il suo entusiasmo e il suo impegno per continuare ad esplorarle, è un godimento molto raro ed insolito.

Hawking scrive in uno stile informale, misto tra narrativo ed aneddotico, che gli permette di far partecipe il lettore anche di un po’ della sua storia personale, punti di vista, esperienze, domande e ansie – nonché del suo brio e umorismo. Dietro la sua incredibile e immaginosa produttività scientifica c’è una storia umana importante – una storia di ferma determinazione di fronte ad una malattia debilitante, di una rete di rapporti umani che condussero alle sue intuizioni e scoperte, di coraggio e amore. Allo stesso tempo egli presenta i misteri della fisica contemporanea in tutto il loro fascino con la spontaneità e la stessa chiarezza che caratterizzano il resto della sua vita, ricorrendo ad esempi concreti talvolta sorprendenti – una pallina che corre e rimbalza sulla roulette, per illustrare il diverso comportamento delle particelle alle basse e alte energie nelle teorie di unificazione o, come esempio di entropia, la improbabilità che tutti i pezzi di una composizione, scuotendoli a caso, si dispongano nell’esatta posizione necessaria a formare il disegno che essi rappresentano, la facilità di passare dall’ordine al disordine, e la difficoltà di invertire il processo – c’è una sola disposizione “giusta” tra le moltissime “sbagliate”.

Da queste considerazioni cosmologiche – in particolare da quelle relative al Big Bang e agli eventi immediatamente successivi – emergono domande fondamentali di natura filosofica e addirittura teologica: perché l’universo è così com’è? Perché esiste qualcosa invece che niente? L’universo “esige” un Creatore per spiegare al sua esistenza? E Hawking solleva queste domande con insistenza e naturalezza. Le risposte provvisorie che egli dà a queste domande sono però legate ai modelli fisici che le provocano e risultano perciò, dal punto di vista filosofico, ingenue e inadeguate. Ma Hawking non pretende di essere un filosofo, meno ancora un teologo. Egli è un fisico di valore che riflette molto semplicemente su domande filosofiche fondamentali così come queste ci vengono poste di nuovo dalla fisica contemporanea.

Ciò che è da rilevare e da apprezzare in questo libro non è tanto il tipo di risposte che Hawking propone molto brevemente ed estemporaneamente, quanto il modo così naturale con cui egli solleva queste domande fondamentali a partire dalla ricerca cosmologica che fa e il fatto che egli non trovi un’altra disciplina pronta a dargli l’aiuto di cui ha bisogno nel suo sforzo di trovare la risposta adeguata. Ciò è tipico della sofisticata cultura scientifica e tecnologica nella quale viviamo. Dobbiamo rallegrarci che questioni filosofiche come queste, di importanza radicale per l’uomo, vengano fatte emergere in tale contesto in modi così nuovi e persistenti. Ma dovremmo anche essere profondamente disturbati dal fatto che le ricche tradizioni filosofiche e teologiche del passato non siano disponibili, alla grande maggioranza delle persone colte, in una forma tale da poter essere usate ed integrate nella forma operativa che esse hanno del mondo e della realtà in generale. Ciò potrebbe essere attribuito in parte al limiti dell’istruzione scientifica in sé stessa e alla sua separazione dalla filosofia e dalle discipline umanistiche. Ma ho il forte sospetto che ciò debba attribuirsi ancor di più a difetti della filosofia e della teologia, in particolare per non aver saputo entrare in profondo e completo dialogo con gli scienziati e con le loro rispettive discipline, in modo da stabilire una base comune per una reale comunicazione e per sviluppare il senso dell’esigenza di una ricerca comune per intendersi. Le tradizioni filosofiche offrono approcci e orizzonti importanti e di estremo valore, che spesso però sono chiusi in un linguaggio e in categorie che li rendono inaccessibili a chiunque non sia un filosofo di professione.

Recentemente, Hawking e molti altri hanno fatto un grande sforzo per rendere accessibili al pubblico in genere i ricchi e affascinanti risultati delle scienze contemporanee. Vogliamo sperare che, molto presto i filosofi, con non minore chiarezza e immaginazione, faranno lo stesso per alcune parti della loro disciplina, con sensibilità sia verso le questioni che sono già state sollevate ripetutamente, sia verso i linguaggi e i contesti che le hanno provocate.

Hawking, quindi, solleva le sue domande sulla creazione e su Dio Creatore solo partendo dalla cosmologia fisica e dalla sua preoccupazione di costruire un modello cosmologico del tutto adeguato e completo. Già questo fatto gli pone severi limiti quanto ai possibili approcci per una risposta. La difficoltà della sua posizione nasce dalla incapacità di riconoscere sia i limiti della fisica e della cosmologia, sia il fatto che la filosofia ha da offrire molto più che la sola analisi del linguaggio. Benché, anche a questo livello, essa avrebbe potuto aiutare Hawking a districarsi fuori da una certa cecità filosofica di cui soffre quando, come nel capitolo 9, tratta di questioni che riguardano Dio e la Creazione.

Come ha fatto notare Tullio Regge in una rassegna del libro di Hawking, la parola “Dio” è oggi comunemente usata dagli scienziati – anche quelli apertamente atei – come una metafora, precisamente per indicare l’agente che “riempie i vuoti” nei modelli e nelle teorie scientifiche, che pone le condizioni iniziali per le equazioni che descrivono l’evoluzione dell’universo. Queste condizioni iniziali, come quelle di ogni teoria fisica, non sono e non possono essere determinate dalla teoria stessa, ma devono essere fissate sulla base di considerazioni che esulano dalla teoria stessa, e cioè in base all’osservazione, o alla scelta dello sperimentatore, etc.

Noi conosciamo, per esempio, la semplice equazione differenziale che descrive come cade un corpo da una certa altezza sotto l’azione della gravità. Ma per poter conoscere esattamente dove un corpo particolare si trova ad un determinato istante della sua caduta, e la sua velocità, dobbiamo almeno conoscere quali sono la sua posizione e la sua velocità almeno in un istante precedente – o in un istante successivo (a partire dall’istante in cui si conoscono posizione e velocità, l’equazione può essere usata in ambedue le direzioni del tempo). Queste sono le sue condizioni iniziali. Solo allora è possibile conoscere posizione e velocità in qualunque altro istante della caduta.

In modo analogo, un modello cosmologico dà un unico risultato – un’unica evoluzione determinata dai valori della densità, pressione, velocità di espansione e di rallentamento etc. ad ogni istante del tempo – date le equazione dinamiche del campo più le loro condizioni iniziali, cioè lo stato effettivo dell’universo in un certo istante particolare, scelto generalmente al punto d’ “inizio” , o vicino ad esso, detto convenzionalmente t=0. Nel caso dell’universo – usando i modelli Friedmann-Robertson-Walker, che sono molto semplici (perché isotropici, a simmetria sferica, spazialmente omogenei, con densità di materia perfettamente uniforme), o qualunque altro modello simile – la situazione è più difficile di quella del corpo in caduta. Tutti questi modelli esigono un istante nel passato – in t=0 – in cui densità, temperatura, curvatura dello spazio, etc. diventano infinite (il Big Bang). Un tale “punto” viene chiamato una singolarità – e non è possibile definire condizioni iniziali in una singolarità. Bisogna quindi, prima di tutto, mettersi fuori, cioè prescindere, da esso. Ma allora, perché partire con una data serie di condizioni iniziali piuttosto che con un’altra? È chiaro che la scelta poteva essere fatta tra molti stati iniziali possibili, ciascuno dei quali avrebbe condotto a stati di universo molto differenti da quello “attuale”. Perché fu scelto un istante iniziale che ha portato ad un universo in cui esiste la vita, piuttosto che tanti altri possibili stati iniziali? Come fu fatta la scelta? Per caso? Chi ha scelto? Era necessario che qualcuno scegliesse? I cosmologi non sanno rispondere. Perciò spesso dicono che “fu Dio a scegliere”. Così Dio qualcuno che completa una teoria fisica col “riempirne i vuoti” – ponendo le condizioni iniziali che non possono essere determinate né dalla teoria né dalle altre considerazioni già conosciute di fisica e cosmologia.

Ma allora Hawking e Hartle provano ad aggirare tutto il problema delle condizioni iniziali con la loro “proposta dello stato base” descritta nei capitoli 8 e 9. E’ un modo di liberarsi dalla necessità di stabilire le condizioni iniziali per le equazioni che descrivono l’universo e la sua evoluzione. L’idea, benché molto discutibile sul piano strettamente scientifico, è attraente e può rappresentare un passo avanti “all’interno” del quadro della cosmologia. Tuttavia Hawking fa notare che, se la proposta funziona, non c’è più bisogno di Dio Creatore. E ciò è perfettamente vero – se Dio è, come è per Hawking, solo qualcuno o qualcosa che pone le condizioni iniziali, che colma i vuoti rimasti in una spiegazione per il resto completa. Non avremo più bisogno di Lui per far ciò, dal momento che per la teoria non ci sono più vuoti – essa è completamente senza Dio. È però chiaro che qui si tratta di una nozione molto misera di Dio, assolutamente non degna di questo nome. È qui che una maggiore consapevolezza dei diversi modi con cui si fa uso del linguaggio comune avrebbe salvato sia Hawking, sia l’autore dell’introduzione, Carl Sagan, da affermazioni filosofiche ingenue e arbitrarie.

Hawking continua col dire che se questa “proposta dello stato base” si dimostrasse corretta, l’universo come noi lo conosciamo sarebbe autosufficiente e non avrebbe bisogno di una spiegazione ulteriore. Esso esisterebbe necessariamente da sé stesso. Questo, a suo modo di vedere, sarebbe ancora più vero se i programmi di unificazione – come quello delle superstringhe – conducessero ad una “teoria di ogni cosa” che spiega completamente tutte le particelle e le forze del mondo fisico. Aveva Dio qualche scelta nel fare l’universo come lo fece? Fu necessitato a farlo in questo modo? Esistevano altre reali possibilità? Questa è la domanda su cui Hawking si sofferma – come già fece Einstein prima di lui.

Ciò che molti scienziati vorrebbero poter dire è: «No, Dio non aveva alcuna scelta». Egli ha dovuto creare l’universo in questo modo, tutte le altre possibilità essendo escluse sulla base di ovvie o molto sottili incompatibilità. Il difetto qui è che, se ciò fosse dimostrato – e non è affatto chiaro che possa esserlo – si tratterebbe di una scelta necessaria relativa: relativa cioè al quadro delle leggi fisiche, matematiche e logiche che noi conosciamo e investighiamo. Ma ci potrebbero essere altri quadri dei quali non sappiamo niente – quanto si estenda l’ambito delle possibilità della realtà creata, ci è del tutto sconosciuto. E così, l’assoluta necessità che l’universo sia così com’è, sembra non dimostrabile, anche ammessi i discutibili presupposti spesso escogitati da coloro che la propongono.

Ciò posto, c’è ancora una domanda: può una tale “teoria di ogni cosa” spiegare o dare ragione della sua esistenza? Potrebbe essa imporre sé stessa o la sua realizzazione come necessaria? Alcuni scienziati lo auspicano – e comprensibilmente. Infatti, se fosse così, tutto sarebbe spiegato. Nel nostro entusiasmo e nella nostra baldanza per il progresso incredibile che si è fatto e si sta facendo nella comprensione dell’universo, siamo tentati di credere che ciò sarebbe possibile. Ma chiaramente non lo è – e non lo sarà mai – nel senso assoluto di “necessario”. La cosmologia al momento attuale è ben lontana anche solo dall’avvicinarsi a questo traguardo.

E per finire, il concetto di creazione di cui si parla nel libro di Hawking è del tutto inadeguato, proprio come e perché è inadeguato è il concetto di Dio, inteso come colui che pone le condizioni iniziali. Per Hawking la creazione riguarda essenzialmente gli inizi. Una volta che qualcosa ha incominciato ad esistere, o che è stato dimostrato che esiste, la creazione è finita. Ma questo, in qualsiasi adeguata descrizione della creazione è secondario. L’idea fondamentale contenuta nel concetto di creazione è quella della dipendenza degli esseri quanto alla loro intera esistenza da un altro Essere (Dio) che è autosufficiente – senza il quale essi non esisterebbero. La relazione di dipendenza nella creazione sussiste anche dopo che gli esseri sono stati creati. Essi non diventano mai autosufficienti, anche se all’internodi una teoria scientifica tutto viene spiegato in termini di cause secondarie.

È vero che Hawking non pretende di trattare in profondità questi problemi filosofici – sono accennati solo di passaggio. “Dal Big Bang ai Buchi Neri” è un libro che tratta di cosmologia e di fisica, non di filosofia o teologia. Ma, come ho già fatto notare, le questioni filosofiche nascono molto naturalmente da alcune considerazioni cosmologiche e, nonostante che ne tratti solo in breve e occasionalmente, Hawking esprime i suoi punti di vista su di esse in maniera forte e incisiva, come se fossero risolvibili solo su base scientifica. Perciò è importante mettere alla prova le prospettive ristrette e inadeguate che esse implicano.

Fonte: L’Osservatore Romano, 7 settembre 1988, p. 7

William Stoeger
Vatican Observatory Research Group, Tucson (AZ)