Cinque titoli

Sapete, io di libri non ne ho letti molti. Specialmente di saggi scientifici: li posso contare sulle dita delle mani. Però, tra i pochi che ho letto, ce ne sono almeno cinque che vorrei discutere con voi; questi cinque sono quelli che secondo me meritano davvero, indipendentemente da altri libri altrettanto buoni che non ho avuto il piacere di leggere. Di seguito ecco alcune recensioni molto soggettive e assolutamente non ordinate per importanza.
A. Einstein, L. Infeld, L'Evoluzione della Fisica, Ed. Bollati-Borighieri
Io lo considero un classico, che può benissimo sostituire il libro di fisica del liceo (e anche dell'università, alcune volte). Questo capolavoro presenta i concetti base della fisica classica, compresa un po' di QM e relatività (sia speciale che generale), senza fare uso di una sola formula. Personalmente l'ho letto preparando l'esame di Struttura della Materia e mi ha servito molto. Certi capitoli sono davvero illuminanti. Unico neo: è scritto in un italiano “obsoleto” e a volte non è difficile perdersi. Ma se uno presta attenzione e si lascia portare dove Einstein ed Infeld vogliono, allora non ci sono problemi. Consigliato a tutti i “curiosi”.
B. Greene, L'Universo Elegante, Ed. Einaudi
Che dire? Probabilmente l'avrete letto tutti e sapete meglio di me di cosa parla questo bel libro. Sì, parla della teoria delle stringhe, però prima fa tutto il discorso sulla QM, sulla GR e sull'incompatibilità delle due. Personalmente penso che i capitoli iniziali siano molto ben scritti e facciano capire molto bene, con esempi molto chiari, il funzionamento del micro- e del macrocosmo. Quando i discorsi cominciano a farsi un po' più tecnici, è probabile che si perda il filo del discorso e così ti tocca rileggere nuovamente l'intero capitolo. Però comprendo bene che non sono argomenti facili da spiegare ad un vasto pubblico (che ovviamente non ha conoscenze matematiche e fisiche adeguate), quindi anche qui basta prestare attenzione.
R. P. Feynman, QED, Ed. Adelphi
E' il mio preferito. Presenta la QED in un modo straordinariamente semplice ed intuitivo, comprensibile anche ai più duri di comprendonio. E' proprio un “saggio” scientifico, nel senso che alcuni passaggi (non matematici) sono vere e proprie perle di saggezza. Altro non so dire se non questo: chiunque voi siate, qualunque mestiere facciate, leggete questo libro. Di Feynman prossimamente leggerò Il Senso Delle Cose e La Natura Delle Leggi Fisiche, per cui non è affatto improbabile che diventino questi due i miei preferiti. O forse lo saranno Il Piacere Di Scoprire o Sta Scherzando Mr. Feynman!?
Nota. So che molti di voi si stupiranno e per questo lo dico subito: non ho letto i volumi La Fisica Di Feynman. Spero possiate perdonarmi.
S. Hawking, L'Universo In Un Guscio Di Noce, Ed. Mondadori
Forse non tutti hanno letto questo libro. Forse tutti hanno letto, di Hawking, Dal Big Bang Ai Buchi Neri, e non questo. Però io lo consiglio, soprattutto a coloro che, completamente a digiuno di fisica e matematica, vogliono imparare qualcosa di nuovo e di molto affascinante. Infatti questo bel libricino (che appena uscito costava 18.50 €, ma che adesso trovate per molto meno (merito del fatto che è uscita l'edizione paperback)) presenta in modo intuitivo i concetti fondamentali della fisica moderna per poi fare un escursus su quelle che sono le tematiche più calde, come ad esempio la M-teoria e altre robette simili. Il tutto corredato da simpaticissimi disegnini che illustrano i concetti base espressi nel testo.
Nota. A dire il vero, di questo libro esiste una versione nuova, ma sostanzialmente con la stessa struttura di quella vecchia, intitolata La Grande Storia Del Tempo, Ed. Rizzoli.
L. Randall, Passaggi Curvi, Ed. Il Saggiatore
Forse il libro più interessante, almeno per quanto mi riguarda. Un grande libro, e non solo per i contenuti, ma anche per le pagine vere e proprie: quasi cinquecento. Passaggi Curvi è uno di quei libri che se sei appassionato di fisica teorica devi assolutamente leggere. Bello, niente da dire. Forse, se devo trovargli un neo, è scritto un po' male, nel senso che anche qui si rischia di perdere il filo. Però se si riesce a recuperare, è davvero soddisfazione. Vi avverto che, nonostante la facilità dei primi capitoli, dal Capitolo 10 in poi le cose si fanno tremendamente complicate e, scusate se lo dico, è questo il bello. Altra cosa negativa il fatto di aver inserito i “classici” capitoli di QM e GR: oh, in ogni saggio scientifico, ci sono almeno due capitoli che parlano della QM e della GR. Io, fossi stato nella Randall, non li avrei scritti. Però comprendo che per uno che non sa niente ci devono per forza essere.

Ecco, questo è quanto. Poi so benissimo che ce ne sono molti altri. Ma lascio ad altri il compito di fare altre recensioni soggettive. In ogni caso, se vi fidate di me e non avete nessuno di questi libricini beh, datemi retta e prendetevene almeno uno; il più breve da leggere è QED, nel senso che è il più corto; il più facile è L'Universo In Un Guscio Di Noce; i più belli sono Passaggi Curvi e L'Universo Elegante; il più utile ed illuminante è L'Evoluzione Della Fisica. Fate voi.

Sulla teoria delle corde

Bene, volevo parlarvi molto brevemente della teoria delle stringhe, dal momento che sicuramente ne avrete sentito parlare. Avrete sentito anche che non tutti sono convinti che sia una buona teoria, anzi, c'è anche chi sostiene che non si tratti nemmeno di Fisica, di Scienza. Io, per quanto ne so, penso che la verità stia nel mezzo nel senso che sì, forse le stringhe sono Fisica, sì, è anche Scienza, ma non sono convinto che sia una buona teoria. Per farvi capire ciò che intendo provo a descrivere brevemente i concetti di base di tale teoria. Vi avevo detto nei post sulle interazioni fondamentali che c'è una certa incompatibilità tra la Relatività Generale di Einstein (che descrive il campo di gravità, ovvero governa il moto delle stelle, galassie e in generale dell'Universo) e la Meccanica Quantistica (che descrive le piccolezze degli atomi). Nel post sulla rinormalizzazione viene spiegato perché non è possibile conciliare queste due teorie. Un'altra difficoltà del Modello Standard delle particelle elementari è di dare una spiegazione del perché le masse delle particelle, le loro cariche e le altre proprietà hanno proprio quei valori. Da dove vengono fuori quei numeri?Capite bene che, anche se il Modello Standard descrive pressoché tutti gli esperimenti finora effettuati, basarsi su una teoria che non spiega le proprietà fondamentali delle particelle elementari che ci compongono, non è una teoria completa. Beh, in realtà la Meccanica Quantistica in sè non è una teoria completa. Ma di questo ve ne parlerò un altro giorno.

Dunque, questi sono i due principali motivi che hanno portato all'ideazione della teoria delle stringhe. Verso la fine degli anni '60 un fisico italiano, tal Gabriele Veneziano, ha ipotizzato che le particelle elementari conosciute non siano in realtà elementari. E nemmeno particelle. Quello che lui proponenva era che l'elettrone, ad esempio, fosse un particolare modo di vibrazione di una corda (o stringa) microscopica. Vi starete chiedendo, cari amici non-fisici, cosa significa "modo di vibrazione". Il concetto base è molto semplice: avete presente una chitarra? Bene, cosa fa suonare una chitarra? Ovviamente le corde (e il corpo della chitarra, ovviamente). A seconda di quanto e come pizzicate una corda sentite un suono diverso. Beh, diciamo che non è proprio così ma per ora ci basta questo. Noi A&A, che per la nostra professione dobbiamo per forza mantenere un certo rigore scientifico, chiamiamo questo effetto "modo di vibrazione". Quindi, l'ipotesi originaria di Veneziano si basava sul fatto che ciascuna particella elementare osservata fosse in realtà costituita da una corda microscopica e che a diversi modi di vibrazionie corrispondessero particelle diverse. Come nel caso della chitarra: una vibrazione leggera produce una particella leggera, mentre una più violenta ne produrrebbe una più pesante. Ora, mi pareva di avervi detto che c'è un legame tra l'energia di una particella, la sua frequenza e la sua massa. Capite bene quindi come funziona l'analogia: una vibrazione delicata è caratterizzata da una bassa frequenza che si interpreta, seguendo l'argomentazione di De Broglie, come una bassa energia. Se poi dividiamo questa energia per il quadrato della velocità della luce otteniamo proprio la massa della particella. Quindi, almeno in linea di principio, la teoria delle stringhe risolve il secondo problema del Modello Standard: le proprietà osservate delle particelle sono la diretta riflessione di questi particolari modi di vibrazione. Macroscopicamente uno di questi modi, ad esempio, si traduce nella carica elettrica dell'elettrone, della sua massa eccetera.

Inoltre, un occhio più attento, avrà notato che, sempre in linea di principio, la teoria delle stringhe risolve anche il primo problema. Infatti si presuppone che un particolare modo di vibrazione di queste stringhe rappresenti la particella che media la forza di gravità, il famoso gravitone. Quindi, dal momento che frequenza significa energia, energia significa massa e massa significa gravitazione, la teoria delle stringhe (in teoria) unifica in modo assai geniale le quattro interazioni fondamentali. A questo punto, voi direte tutti in coro "evviva, abbiamo trovato una spiegazione completa dell'Universo!". E invece, come è facile intuire, vi state sbagliando. Attualmente la teoria delle stringhe, per quanto elegante, ha questi (ed altri) difetti:

- è incompleta

- non ci sono esperimenti che possano verificarne la validità (che è molto grave)

- è assai complessa e richiede nozioni di matematica che ancora non ci sono (i teorici si stanno costruendo la matematica man mano che continuano le ricerche)

- richiede l'esistenza di dimensioni extra, da undici a ventisei

- ci sono almeno 6 teorie di stringa che sono in effetti la stessa cosa. Ma non si capisce perché ce ne siano 6 e non una.

Ovviamente, oltre ad esserci un sacco di altri problemi, ciascuno di questi presenta altre difficoltà. Ad esempio, il fatto che debbano esistere altre dimensioni, pone dei seri problemi alla topologia dello spazio (la topologia è il braccio della matematica che studia le proprietà geometriche dello spazio) e del tempo. Capite quindi perchè c'è molto scetticismo su questa teoria. In questo momento, a Madrid, sta avendo luogo la Strings 2007, una 5 giorni di conferenze tenute dai più grandi esponenti della teoria delle stringhe (come Witten, Vafa, Polchinski, Schwarz eccetera) durante la quale si cercherà di capire cosa rimane ancora da capire (cosa difficilissima, il gioco di parole è voluto) e dove si dovrà agire con l'esperimento per avere anche la minima idea da cui partire per verificare la teoria.

Vi consiglio, comunque, se non l'avete già fatto, la lettura del libro di Brian Greene, L'Universo Elegante: spiega in modo spettacolare e particolarmente comprensibile questi concetti e molti (ma davvero molti) altri. Qui c'è la versione cinematografica del libro.

Prossimamente il racconto della giornata di ieri, 28.06.07, con descrizione, foto, e video del concerto dei RHCP.