“L’universo è fatto di storie, non di atomi”, disse notoriamente la poetessa Muriel Rukeyser. “Noi siamo fatti di stelle”, ha ribattuto Carl Sagan. Ma alcune delle storie più affascinanti e importanti sono quelle che spiegano gli atomi e la “roba stellare”. È il caso di The Quantum Universe: Everything That Can Happen Does Happen* del fisico rockstar Brian Cox e del professore dell’Università di Manchester Jeff Forshaw – un viaggio notevole e coinvolgente nel tessuto fondamentale della natura, che esplora come la teoria dei quanti fornisce una struttura per spiegare tutto, dai chip di silicio alle stelle al comportamento umano.
La teoria dei quanti è forse il primo esempio dell’infinitamente esoterico che diventa profondamente utile. Esoterica, perché descrive un mondo in cui una particella può davvero essere in più posti contemporaneamente e si muove da un posto all’altro esplorando l’intero Universo contemporaneamente. Utile, perché la comprensione del comportamento dei più piccoli elementi costitutivi dell’universo è alla base della nostra comprensione di tutto il resto. Questa affermazione rasenta l’arroganza, perché il mondo è pieno di fenomeni diversi e complessi. Nonostante questa complessità, abbiamo scoperto che tutto è costruito da una manciata di minuscole particelle che si muovono secondo le regole della teoria dei quanti. Le regole sono così semplici che possono essere riassunte sul retro di una busta. E il fatto che non abbiamo bisogno di un’intera biblioteca di libri per spiegare la natura essenziale delle cose è uno dei più grandi misteri di tutti”.
La storia intreccia un secolo di retroscena scientifici e sviluppi teorici, da Einstein a Feynman passando per Max Planck, che coniò il termine “quantum” nel 1900 per descrivere la “radiazione di corpo nero” di oggetti caldi attraverso la luce emessa in piccoli pacchetti di energia che chiamava “quanti”, per arrivare a una prospettiva moderna sulla teoria dei quanti e il suo ruolo primario nella previsione dei fenomeni osservabili.
Il quadro dell’universo in cui viviamo, come rivelato dalla fisica moderna, è di una semplicità di fondo; i fenomeni eleganti danzano fuori dalla vista ed emerge la diversità del mondo macroscopico. Questo è forse il coronamento della scienza moderna; la riduzione dell’enorme complessità del mondo, esseri umani inclusi, a una descrizione del comportamento di una manciata di minuscole particelle subatomiche e delle quattro forze che agiscono tra di loro.”
Per dimostrare che la teoria quantistica è intimamente intrecciata al tessuto della nostra vita quotidiana, piuttosto che una strana ed esoterica frangia della scienza, Cox offre un esempio radicato nel familiare. (Un esempio, in questo caso particolare, basato su un presupposto sbagliato – stavo tenendo in mano un iPad – in una sorta di ironico meta-ammiccamento del principio di indeterminazione di Heisenberg)
Considerate il mondo intorno a voi. Avete in mano un libro fatto di carta, la polpa schiacciata di un albero. Gli alberi sono macchine in grado di prendere una scorta di atomi e molecole, scomporli e riorganizzarli in colonie cooperanti composte da molti trilioni di parti individuali. Fanno questo usando una molecola conosciuta come clorofilla, composta da più di cento atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno attorcigliati in una forma intricata con alcuni atomi di magnesio e azoto avvitati. Questo insieme di particelle è in grado di catturare la luce che ha viaggiato per 93 milioni di miglia dalla nostra stella, una fornace nucleare del volume di un milione di terre, e trasferire l’energia nel cuore delle cellule, dove viene utilizzata per costruire molecole da anidride carbonica e acqua, rilasciando ossigeno che arricchisce la vita mentre lo fa. Sono queste catene molecolari che formano la sovrastruttura degli alberi e di tutti gli esseri viventi, la carta del tuo libro. Puoi leggere il libro e capire le parole perché hai occhi che possono convertire la luce diffusa dalle pagine in impulsi elettrici che vengono interpretati dal tuo cervello, la struttura più complessa che conosciamo nell’Universo. Abbiamo scoperto che tutte queste cose non sono altro che assemblaggi di atomi, e che la grande varietà di atomi è costruita usando solo tre particelle: elettroni, protoni e neutroni. Abbiamo anche scoperto che i protoni e i neutroni sono a loro volta costituiti da entità più piccole chiamate quark, e che è qui che si fermano le cose, per quanto possiamo dire oggi. Alla base di tutto questo c’è la teoria dei quanti.”
Ma al centro di The Quantum Universe ci sono una manciata di grandi verità che trascendono il regno della scienza come disciplina accademica e risplendono nelle più vaste distese dell’esistenza umana: che nella scienza, come nell’arte, tutto si basa su ciò che è venuto prima; che tutto è collegato a tutto il resto; e, forse più importante, che nonostante le nostre più grandi compulsioni per il controllo e la certezza, gran parte dell’universo – a cui il cuore e la mente umana appartengono – rimane governato dal caso e dall’incertezza. Cox la mette in questo modo:
Una caratteristica chiave della teoria quantistica è che si occupa di probabilità piuttosto che di certezze, non perché non abbiamo una conoscenza assoluta, ma perché alcuni aspetti della natura sono, nel loro cuore, governati dalle leggi del caso.”
* Se vi state chiedendo perché la splendida copertina del libro che vedete in alto, creata dall’iconico graphic designer Peter Saville per l’edizione britannica del libro, non corrisponde a quella che vedete su Amazon e nelle librerie americane, è perché, ancora una volta, la copertina americana è stata ridotta, diluita e abbellita con il gatto obbligatorio. Sì, gli editori americani devono davvero pensare che gli americani siano stupidi.