Speculazione o fisica moderna: la teoria delle stringhe

La teoria delle stringhe è soggetta a critica da parte della comunità scientifica per non aver prodotto finora apprezzabili risultati verificabili sperimentalmente. Si tratta di pura speculazione teorica o siamo sulla strada giusta per la risoluzione di molti degli interrogativi posti dalla fisica moderna?
21 dicembre 2005
La teoria delle stringhe è forse la quella che ha promesso di più nella storia della fisica, e non sorprendentemente ha moltissimi entusiasti adepti, a fronte di altrettanti convinti critici. Quindi si potrebbe pensare a chiedere a due esponenti delle due comunità di rispondere con le loro argomentazioni. Ci sono eminentissimi fisici nei due campi e spesso le loro opinioni hanno un forte interesse.

Io, pur avendo scritto alcuni articoli con "string" nel titolo, non posso considerarmi un adepto, e preferisco pensare alla risposta alla domanda come una serie di scatole cinesi.

Nella prima scatola c'è la risposta più diretta: "La teoria della stringhe, non essendo stata corroborata da alcuna verifica sperimentale è da considerarsi pura speculazione". E si potrebbe estremizzare la posizione a considerare la teoria una pura astrazione matematica di nessun interesse per la fisica.

All'interno della prima scatole c'e' anche un'altra scatola di forma strana. Una scatola matematica. La matematica delle stringhe è fra le più affascinanti, per cui ci sono moltissimi matematici che la studiano per il suo interesse puramente astratto. Ma la domanda si riferisce all'ambito fisico, e al valore delle stringhe come teoria verificabile, per cui non apriremo questa scatola, anche se spesso aprendo scatole puramente matematiche si sono trovate delle nuove scatole fisiche.

Apriamo quindi la seconda scatola. La risposta che troviamo nella seconda scatola è "Le speculazioni servono a far andare avanti la fisica". Per esempio il sistema copernicano e la relatività generale sono iniziati come speculazioni, e solo dopo sono stati verificati con le leggi di Keplero e la curvatura dei raggi luminosi. Inoltre le teorie altamente speculative servono ad allargare le direzioni in cui si guarda, e possono portare, magari in forma modificata, a degli avanzamenti notevoli.

Ma subito nella terza scatola si trova l'argomento che le teorie, anche se speculative, partono comunque da esigenze sperimentali, e sono in grado di fare predizioni verificabili sperimentalmente in un tempo relativamente breve, con delle risposte non ambigue. Se è vero che le stringhe sono nate legati agli esperimenti della fisica adronica, la teoria delle stringhe come teoria della gravità quantistica non ha mai avuto contatto con gli esperimenti.

Nella quarta scatola si trova un argomento forte. Combinando le costanti fondamentali di natura, la h di Planck, la costante di gravitazione universale e la velocità della luce si ottiene una energia (l'energia di Planck) milioni di volte l'energia degli acceleratori correnti. Questa e' la frontiera naturale, per cui o si decide di essere al capolinea della conoscenza dell'infinitamente piccolo, oppure si studiano teorie speculative, con la speranza che, una volta ben comprese, esse portino a delle conseguenze verificabili.

La teoria delle stringhe non è l'unica teoria che potrebbe spiegare la fisica alla energia di Planck. Ci sono tentativi più canonici, o con paradigmi differenti come la "loop quantum gravity". Anche queste teorie sono altamente speculative. È un fatto che una grande quantità di fisici teorici che si occupano della fisica di altissima energia sembrano preferire le stringhe. Questo potrebbe essere solo un fenomeno sociologico, che impone una moda a scapito di altre per motivi extra-scientifici, e forse questo ha qualche elemento di verità. In fisica non vige la regola della maggioranza, essere in molti non è garanzia di correttezza. Ma per fare buona ricerca gli scienziati devono essere liberi di seguire anche il loro estro, e le stringhe hanno successo sopratutto perché in molti le trovano interessanti.

E apriamo la quinta scatola. La teoria delle stringhe è in giro da una trentina di anni, ha prodotto carta, cattedre e matematica. Se da una parte non bisogna demonizzare che la fa, dall'altra è forse il momento di considerarla una teoria matematica, e spingere la comunità verso obiettivi di uguale interesse scientifico, ma più legati agli esperimenti che si possono fare ora.

Ma cosa troviamo nella sesta scatola? Una nuova generazione di esperimenti e osservazioni. Solo che ora il laboratorio è l'universo. Gli studi del fondo cosmico di radiazione, o delle esplosioni di raggi gamma, o dei raggi cosmici di altissima energia aprono delle finestre sulla fisica ad energie altissime che prima non avevamo. La cosmologia sta raggiungendo livelli di precisione comparabili con quelli della fisica degli acceleratori. Quindi bisogna porsi il problema della fisica a scale altissime. E per la fisica a scale altissime abbiamo una teoria, la teoria delle stringhe. Ma si tratta di pura speculazione o è la strada giusta? La risposta in una settima scatola, che forse ha una bella risposta definitiva, ma forse ne contiene delle altre. Non ci resta, come sempre, che migliorare le teorie e pensare nuovi esperimenti.

Quale sarà la risposta nell'ultima scatola, se c'è?

Come diceva un mio concittadino, in una fortunata trasmissione notturna di alcuni anni fa (forse troppi per la giovane età degli utenti di Ulisse):

Ah, saperlo...

Fedele Lizzi Dipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli "Federico II"

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