Con gli ultimi due libri appena pubblicati, uno in Italia e l’altro in America, il veronese Carlo Rovelli si è aggiudicato uno dei primi posti, tra quegli scienziati mondiali che studiano il tempo e lo spazio, e che rivoluzioneranno le conoscenze dell’uomo per i prossimi secoli. 

Carlo Rovelli, nato a Verona nel 1956, con un passato di studente tra le aule del liceo Maffei , è oggi professore di fisica all’Università del Méditérranée di Marsiglia presso il Centre de Physique Theorique de Luminy e professore affiliato di Filosofia della Scienza presso l’Università di Pittsburgh, negli Stati Uniti. 

Si è laureato a Bologna e ha conseguito il dottorato di ricerca in Fisica a Padova. La sua attività di ricerca è centrata sulla struttura dello spazio e del tempo, e si è svolta in diversi paesi: in Italia a Roma, Siracusa, L’Aquila, Trieste, e poi a Pittsburg, Londra e Marsiglia. È stato insignito del prestigioso premio Internazionale Xanthopoulous, per lo sviluppo della teoria dei loop sulla gravità quantistica e per le sue ricerche sui fondamenti fisici dello spazio e del tempo. L’inserimento nell’olimpo degli scienziati lo deve alla teoria dei “Loop Quantum Gravity”, comunemente la gravità quantistica a loop, la cui elaborazione inizia alla fine degli anni Ottanta propone una nuova visione della natura, nella quale nella quale lo “spaziotempo è formato da un network di punti e di linee che connettono tali punti; ogni punto trasporta un "grano di spazio" e le linee esprimono le relazioni spaziali tra di essi”. 

Questo tentativo consistente di dare una descrizione quantistica della gravità, è alternativo e radicalmente diverso da quello proposto dalla ben più nota teoria delle stringhe, ed ha il vantaggio di essere più vicino allo spirito della Relatività Generale.

 I libri dove sono state esposte le idee di Rovelli sono: “Quantum gravity” pubblicato da Cambridge University Press, e “Che cos'è il tempo? Che cos'è lo spazio?” stampato da Di Renzo Editore, nella collana dedicata ai personaggi della scienza e della cultura. 

Quest’ultimo testo nasce da un lungo dialogo-intervista condotto dall'editore Sante Di Renzo, chimico e psicoanalista, elaborato poi dalla redazione della casa editrice e dall'autore. Ma per capire la vera rivoluzione di questi ultimi anni in materia di spazio e tempo, e nella quale si inserisce Rovelli, è necessario fare un passo indietro. Nel corso del XX secolo la fisica è stata attraversata da sconvolgimenti profondi, che hanno mostrato i limiti della costruzione Newtoniana e hanno permesso uno sguardo nuovo e più profondo sul mondo fisico. Ricerche sperimentali e teoriche dell'inizio del XX secolo hanno portato a due nuove teorie: la Relatività Generale, trovata da Einstein nel 1915, che ha modificato la nostra comprensione dello “spazio” e del “tempo” e la Meccanica Quantistica, sviluppata da Schrödinger, Heisenberg, Dirac intorno al 1920, che ha modificato profondamente la comprensione della “materia”. 

Queste teorie hanno quasi un secolo di vita e sono alla base di molta tecnologia, come i computer. La rivoluzione scientifica aperta da queste teorie non è ancora conclusa, in quanto entrambe appaiono in contraddizione stridente: ciascuna è formulata come se l'altra non esistesse. 

Da un punto di vista pratico – ha avuto modo di scrivere Rovelli, in un recente dibattito tra astrofisici - questo non è grave, perché regimi fisici dove intervengono entrambe esistono, ma sono casi estremi (i primi istanti dell'Universo, il centro dei buchi neri) a cui non abbiamo per ora accesso sperimentale. Per questo, per buona parte del XX secolo ha prevalso un atteggiamento pragmatico: più che a cercare una nuova sintesi, i fisici erano interessati a sfruttare la nuova potenza delle due teorie. La Meccanica quantistica ha dato origine a fisica atomica, fisica nucleare, fisica delle particelle, fisica della materia condensata, con innumerevoli applicazioni; mentre la Relatività generale ha dato origine a cosmologia, astrofisica relativistica, studio dei buchi neri, ricerca di onde gravitazionali, e molto altro”. 

Anche se queste due teorie non sono ancora arrivate ad influenzare il modo di pensare comune, non ci deve sorprendere, se pensiamo che la rivoluzione Copernicana, ha atteso ben più di un secolo, prima di dispiegare la sua immensa influenza culturale. L'ipotetica teoria capace di combinare le diverse posizioni è quella della gravità quantistica. La possibile soluzione è data dalla teoria dei loop (degli anelli), di cui si occupa proprio Carlo Rovelli. Questa teoria, iniziata negli anni ottanta da fisici americani e italiani, è oggi sviluppata da decine di centri di ricerca nel mondo, e trova applicazioni cosmologiche e astrofisiche. 

L'idea centrale – scrive Rovelli - è quella di accettare tutte le conseguenze concettuali della Meccanica quantistica e soprattutto della Relatività generale. La teoria dei loop è da un lato conservatrice, perché le sole ipotesi teoriche su cui si fonda sono Relatività generale e Meccanica quantistica, teorie ben verificate e quindi credibili, è rivoluzionaria, perché le conseguenze della congiunzione degli assunti delle due teorie porta a conseguenze radicali, che vengono fatte proprie dalla teoria dei loop. Queste hanno a che vedere con la natura dello spazio e del tempo. Dalla Relatività generale abbiamo appreso che spazio e tempo formano un "continuo" che ha una dinamica propria: è come un foglio di gomma che si piega, si allunga e ondeggia. Dalla Meccanica quantistica abbiamo appreso che ogni oggetto dinamico di questo tipo è "quantizzato", cioè su piccola scala ha una struttura granulare, fatta di costituenti elementari, o "quanti". 

Le due idee insieme implicano che lo spazio e il tempo hanno natura granulare. Esiste cioè una grana fine dello spaziotempo. La teoria dei loop è una descrizione matematica di questa grana fine dello spaziotempo. Dalla teoria risulta che questa grana ha una struttura filamentosa: lo spazio è fatto di loop, o anellini, che si intersecano. 

La differenza fra questi loop e le stringhe è sostanziale: le stringhe sono cordicelle che costituiscono la materia e si muovono nello spaziotempo. Mentre i loop costituiscono essi stessi lo spaziotempo, come i fili di una maglia costituiscono essi stessi la maglia. I loop sono atomi di spaziotempo, o "quanti" di spaziotempo. Nella teoria, quindi, spazio e tempo diventano oggetti fisici, granulari, simili alla materia. Invece di avere particelle che si muovono nello spazio e nel tempo, si hanno solo “quanti” di vario genere in relazione tra loro. 

Lo spazio come “contenitore” del mondo e il tempo come ciò “lungo cui scorre” l'esistenza, spariscono dalla teoria. Il passo concettuale è evidentemente grande. È possibile pensare il mondo fisico in termini genuinamente non-spaziali e non-temporali? Oppure bisogna esitare davanti a questo salto concettuale, e tornare a oggetti che si muovono nello spaziotempo, come fa la teoria delle stringhe? Il problema sconfina nel campo della filosofia. Come sempre nei momenti di maggiori cambiamenti concettuali, la fisica chiede aiuto e ispirazione alla filosofia”. Con la nuova teoria elaborata da Rovelli, dopo quasi mezzo secolo di separazione, il dialogo fra filosofia e fisica teoria si sta oggi riallacciando; e questo è un grande risultato!

L’Arena - giornale di Verona, venerdì 19 agosto 2005, pag. 17 di Mauro Bonato