fisica

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Capire e prevedere le mosse della natura

Astronomia, fisica delle particelle, struttura della materia, termodinamica, acustica, ottica, e ancora fisica nucleare, elettronica, scienza dei materiali e molto altro. Questa è la fisica oggi, una disciplina fatta di numerosissime branche, alcune squisitamente teoriche, altre di tipo applicativo. Eppure, nonostante le grandi differenze, la fisica è una sola perché ha scelto la matematica come linguaggio universale e perché si fonda su poche 'regole del gioco' sempre valide: le sue leggi fondamentali

Alla conquista di nuovi territori

Dare un'unica definizione della fisica oggi è impossibile, tanto numerose sono le branche in cui è suddivisa e tanto diverse le dimensioni degli oggetti di cui si occupa: si passa dalle infinitamente minuscole particelle elementari che si scontrano negli acceleratori, alle gigantesche e incredibilmente lontane galassie e nebulose studiate dagli astronomi che scrutano il cielo con potenti telescopi.

Tra questi due affascinanti estremi vive la fisica dei fenomeni quotidiani, quella della elettricità e del magnetismo, del moto degli oggetti, dei fenomeni legati alla luce (ottica) e ai suoni, che si propagano con onde e oscillazioni, del calore e della temperatura. È la fisica che spiega ciò che accade intorno a noi: perché gli specchi restituiscono la nostra immagine scambiando destra e sinistra, perché le lampadine illuminano le notti buie e l'ago di una bussola punta sempre verso nord, e così via.

Ma la fisica va ben oltre ciò che si vede: indaga grandezze non immediatamente percepibili come l'energia, stabilendo in quali modi si trasferisce e si trasforma (termodinamica); scende nel profondo della materia e della sua struttura, fino ad arrivare agli oggetti elusivi e 'bizzarri' della fisica quantistica, disciplina indispensabile per spiegare il comportamento degli atomi e dei loro costituenti. Nel mondo dei quanti onde e particelle arrivano a confondersi: un elettrone si comporta come un'onda, pur rimanendo una particella a tutti gli effetti; la luce è fatta da corpuscoli, i fotoni, anche se si propaga come onda. I paradossi (ma solo per il nostro senso comune) sono all'ordine del giorno anche per chi si occupa della teoria della relatività: viaggi a velocità prossime a quella della luce nei quali il tempo si dilata, materia che determina la geometria dello spazio e del tempo, buchi neri che inghiottono tutto ciò che passa loro vicino.

Un solo linguaggio

Consultando un trattato specialistico di fisica spesso ci si trova di fronte a un linguaggio in gran parte sconosciuto. Molte parole sono prese direttamente dall'inglese e, a volte, neppure i ricercatori che si occupano di branche tra loro diverse riescono a capirsi immediatamente, almeno sino a che le parole non sono tradotte in formule; quando, cioè, si fa ricorso alla matematica, il 'vero' linguaggio della fisica.

Nel Seicento è stato Galileo Galilei a identificare nella matematica il linguaggio della natura e da allora, armati di equazioni, calcoli e ragionamenti scientifici, i fisici hanno esaminato la realtà ampliando sempre più il proprio campo di conoscenza e di ricerca. Il numero dei fenomeni indagati si è esteso a dismisura tanto che nell'album di famiglia della fisica oggi ci sono anche parenti non stretti di questa disciplina, come le applicazioni tecnologiche di punta, l'elettronica, la biofisica e altro ancora.

Le leggi fondamentali

Secondo il premio Nobel per la Fisica Richard Feynman, vissuto nel Novecento, il nostro tentativo di capire, grazie alla fisica, la realtà che ci circonda è simile a quello di chi assiste a una partita a scacchi giocata da divinità capricciose. Gli dei rispettano regole del gioco tutte loro, e il caparbio spettatore che voglia comprendere almeno le principali non può far altro che osservare con attenzione le mosse dei giocatori. Le regole, difficili da individuare, rappresentano le leggi fondamentali della natura, quelle che sono alla base di tutti gli eventi del mondo fisico. Si tratta di pochi principi in grado di governare i fenomeni più disparati: essi danno unità alla fisica pur nei suoi mille volti.

Ogni branca della fisica ha caratteristiche diverse, ma gli elementi fondamentali sono comuni a tutte, così come ogni volto ha tratti diversi da un altro, ma presenta pur sempre un naso, una bocca, due occhi, due orecchie. E i fisici, soprattutto, continuano ad avere lo stesso sogno che ha accompagnato questa disciplina fin dal suo nascere: a partire dallo studio delle forze fondamentali formulare una Teoria del Tutto, poche semplici equazioni che sappiano rendere ragione dell'intero Universo, da un sassolino che cade all'esplosione di una supernova.