Carlo Rovelli: “La prossima rivoluzione sarà la gravità quantistica: cambierà la percezione di spazio e tempo”

Carlo Rovelli

Carlo Rovelli è uno degli scienziati italiani più famosi al mondo, colui che in sette brevi lezioni ha spiegato la fisica diventando best seller ben oltre i confini nazionali e che da qualche settimana è tornato in libreria, sempre per Adelphi, per tentare di spiegare cosa sono i buchi bianchi, rimbalzando nei buchi neri e attraversando i vari concetti di tempo e spazio. Con la compagnia dantesca, lo scienziato riesce ancora una volta a spiegare anche a chi non ha le competenze per immergersi con piena consapevolezza nella meccanica quantistica una teoria affascinante ma ancora impossibile da vedere con i nostri occhi. Perché la Scienza, spiega sempre nel libro, è il continuo tentativo di conoscenza che procede per errori, per piccoli passi, aumentando di volta in volta la possibilità di imparare cose nuove sulla realtà che ci circonda, affrontando anche cose che possono sembrare scontate. Perché gli oggetti cadono in basso, per esempio? È una delle domande a cui risponde nell'intervista di Fanpage.it, dove spiega la differenza tra buchi neri e bianchi, come il tempo non proceda in maniera univoca, e che la teoria sul Big Bang non è solo una.

La scienza esatta è una materia costruita da un dubbio continuo. Non semplice da capire in un mondo che cerca solo certezze, no?

Io penso che la scienza sia un po' il riassunto di quello che sappiamo sul mondo intorno a noi, in un certo momento. Nasce dal filtrare le idee sbagliate che avevamo, imparare delle cose, avere delle osservazioni nuove e questo cresce ovviamente, quindi a ogni momento la scienza è quanto di meglio sappiamo sul mondo, tenendo sempre conto che ci sono cose che ancora non sappiamo, cose ancora da scoprire, ma anche che ci sono sempre cose che sappiamo sbagliate, perché valgono per un certo ambito e non sono vere per un ambito un po' più vasto. Penso che alla fine la scienza sia un po' come la geografia: io sono un po' come è fatto il mondo quando esco di casa e vedo il mio quartiere, poi mi allungo un po' più in là, poi vedo tutta la città e poi scopro che c'è tutto il pianeta… e ogni volta imparo meglio. Non è sbagliato quello che sapevo prima, ma è parziale, e così è la scienza, una conoscenza parziale.

Com'è studiare cose mai viste e che non siamo neanche sicuri che esistano?

Ci sono tanti strumenti per imparare, uno è quello di andare a vedere, un altro è leggere libri di altri che non sono andate a vedere, e poi ci sono gli strumenti scientifici: il telescopio, il microscopio, che ci permettono di vedere dove non vediamo direttamente. Al di là di questo, però, abbiamo altri strumenti, perché combinando quello che sappiamo possiamo comprendere come funziona anche là dove non vediamo direttamente.

Facciamo un esempio semplice.

Per esempio, vediamo la luce del sole, ma non è che possiamo andare lì a fare analisi su come è fatto. Indirettamente, però, capiamo la luce come arriva, vediamo lo spettro della luce, i colori, le frequenze e da questo ricostruiamo cosa succede dentro al sole, anche se non ci siamo mai andati. Allo stesso modo ricostruiamo quello che succede nelle galassie lontane, combinando i pezzi di sapere che abbiamo, ed è questo gioco di combinazioni che ci permette di vedere anche dove non vediamo.

Come nei buchi neri…

Dentro ai buchi neri, subito al di là dell'orizzonte, anche se non lo vediamo direttamente noi sappiamo cosa succede perché ci fidiamo di quello che abbiamo compreso su come è fatto lo spazio attorno ai buchi neri, grazie a delle teorie che hanno avuto successo enorme, come quella di Einstein, e quindi si sono rivelate affidabili e ci permettono di intuire cosa succede dopo.

A volte, però, bisogna andare oltre e quando si va oltre Einstein si arriva alla meccanica quantistica, giusto?

Sì, perché le teorie di Einstein ci dicono cosa succede al di là della superficie dei buchi neri, ma non ci dicono cosa succede giù nel fondo. Noi deduciamo che giù nel fondo ci debbano essere dei fenomeni quantistici e quindi serve anche un altro pezzo del nostro sapere che è la meccanica quantistica. Dobbiamo capire come le distorsioni quantistiche, che sappiamo esistere, influenzano le distorsioni del tempo e dello spazio dentro i buchi neri e prendere pezzi diversi del nostro sapere e metterli insieme. Questo è il lavoro del fisico teorico.

Professore, cosa è un buco nero? E di conseguenza, come nasce un buco bianco?

I buchi neri sono delle cose che vediamo nel cielo, sono delle stelle che vediamo in cielo, degli oggetti che vediamo nel cielo che si comportano in maniera molto strana, molto buffa e che, nonostante questa stranezza, comprendiamo bene perché in realtà prima di vederli erano stati previsti dalle equazioni di Einstein, appunto. Sono degli oggetti strani e misteriosi, ma al contempo anche degli oggetti incredibilmente familiari, perché prima di vederli sapevamo già come fossero fatti. Da ragazzo li ho studiato sui libri, mi avevano raccontato mille cose sui buchi neri, ma nessuno li aveva mai visti, poi da grande sono arrivati gli astronomi e ci hanno detto: "Eccoli là!".

Ma come sono fatti?

I buchi neri sono veramente un buco, ovvero una stella al cui interno c'è una specie di grande buco, in cui vediamo continuamente cascare le cose ma non sappiamo dove vanno a finire. Non sappiamo cosa succede in fondo: sappiamo cosa succede sulla superficie, sappiamo cosa succede in mezzo, ma non sappiamo ciò che avviene in fondo. Usando la meccanica quantistica, un'ipotesi – che è quella che racconto nel libro – è che avvenga una specie di rimbalzo, per cui il buco nero, nel futuro, si trasforma in un buco bianco.

Ovvero?

È un po' lo stesso processo del buco nero ma al contrario, per cui tutto quello che cade, rimbalza e torna fuori, quello è un buco bianco. Quindi il libro, questo viaggio dentro il buco nero, fuori dal buco bianco, è in parte una storia molto credibile e in parte una storia più ipotetica che speriamo di confermare nel futuro, con l'osservazione.

In tutta questa storia affascinante, qual è il ruolo del tempo?

Allora, tutta questa storia esiste perché esistono le distorsioni del tempo. In realtà un buco nero è una distorsione del tempo e dello spazio ma la prima è quella più centrale. La connessione fra la distorsione del tempo e il buco nero è la connessione profonda – è stata la grande intuizione di Einstein – fra la distorsione del tempo e la gravità. La gravità è il fatto che le cose cadono: se io prendo un sasso e lo lascio, casca in giù, ma perché casca giù? È una domanda che ci facciamo da almeno 2500 anni, con una serie di risposte successive, nessuna delle quali giusto o sbagliata. Sono passi avanti per comprendere meglio il mondo e sono risposte via via più generali.

Provi a raccontarcele brevemente.

La prima risposta sul perché le cose cadono è che tutto cade verso il basso, ma non funziona perché la Terra non cade verso il basso ma vola. La seconda risposta, nell'antichità, è che tutte le cose hanno un loro luogo naturale: i sassi hanno un luogo naturale più verso centro della terra, l'acqua sta un po' più fuori, l'aria ancora un po' più in fuori, per cui le cose vanno da sole verso il loro luogo. Questa è una bellissima teoria che risale ad Aristotele, che spiega perché i sassi vanno in giù ma il fumo va in su, perché un pezzo di legno va in giù nell'aria, ma va in su nell'acqua, quindi è una teoria molto articolata sulla nascita delle cose. Poi c'è stata un'altra teoria che ha avuto un grande successo solo per qualche secolo, che è quella di Newton, che dice che tutte le cose si attirano, ogni cosa attira un'altra, per cui la Terra attira i sassi etc, la sappiamo tutti perché la studiamo a scuola e ci dicono che è quella vera, ma non è quella vera, è solo un passo in questo percorso di conoscenza. Poi anche quello non funzionava, perché Mercurio non si muove secondo le equazioni di Newton e così Einstein ha trovato un modo straordinario, bellissimo, di capire come funziona tutto, che è la distorsione del tempo.

Lo spieghi come lo spiegherebbe a qualcuno che non è addentro a queste cose.

Einstein si è reso conto che questa idea che abbiamo per cui il tempo passa in maniera uguale, uniforme, per tutti nell'universo è sbagliata. È un po' come pensare tutte le cose cascano verso il basso, non è vero, qui le cose cascano in una direzione mentre in Cina cascano in un'altra direzione, è più complicato. Il tempo passa, ma in ogni luogo ha una velocità diversa e in particolare, quando ci si avvicina a una massa, il tempo passa più lento. Questa è una strana idea di Einstein a cui all'inizio non credeva nessuno, invece si misura in laboratorio. Più vicini alla Terra il tempo passa più lento, più lontano sei dalla Terra più il tempo passa veloce. Per cui se siamo due amici e uno va in montagna, quando ci incontriamo il suo cuore ha battuto un po' di più, ha avuto più tempo per pensare, è invecchiato di più, perché in montagna è passato più tempo. E questo, con un semplice calcolo che non è molto difficile, implica come conseguenza che quando una cosa si muove, proprio per questo fatto che il tempo passa più lento in basso, casca verso il basso.

Col buco nero che succede, quindi?

Questo fenomeno di differenza delle velocità del passaggio del tempo, in un buco nero, che in fondo è una massa estremamente concentrata, diventa enorme. Per cui un orologio che si avvicini alla superficie del buco nero, se io lo guardo da lontano va sempre più lento, finché sulla superficie del buco nero lo vedo fermarsi. Quindi, visto da lontano, i buchi neri sono dei posti in cui, dalla nostra prospettiva, il tempo si ferma. Se noi caschiamo verso il buco nero, però, vediamo quello che succede fuori più veloce, ma per noi è tutto normale e quindi l'orizzonte è come quello sul mare: da fuori non possiamo vedere oltre l'orizzonte perché il tempo si è fermato, come se non ci fosse, non esistesse più nulla, ma se noi andiamo lì possiamo andare oltre e quindi nel buco nero possiamo andare oltre l'orizzonte, che è il sottotitolo del mio libro. E dentro il buco nero il tempo va lentissimo rispetto a fuori.

A un certo punto parla del passato e del futuro, del perché sono così diversi e perché conosciamo il passato e non il futuro.

Perché il passato è diverso dal futuro? Ci sono domande che devono avere una risposta scientifica, c'è qualche cosa di misurabile, di evidente, nella differenza fra il passato e il futuro e comprendere cos'è questa differenza alla luce di quello che sappiamo della natura, delle equazioni fondamentali della natura, è un problema aperto. Questo è secondo me è interessante per capire che cos'è la differenza fra il passato e il futuro. Perché ci ricordiamo il passato e non ci ricordiamo il futuro? Perché possiamo decidere cosa fare domani e non possiamo decidere cosa abbiamo fatto ieri? Sembra ovvio, ma sono proprio le domande, secondo me, che fanno andare avanti la conoscenza. Come chiederci perché le cose cadono: la risposta è sempre perché cadono, punto. Eppure questo è sciocco, perché non ci permette di fare quel percorso che poi è quello che ci ha portato a tutta la scienza moderna a costruire aeroplani, automobili o guarire le persone dal Covid.

Perché il buco è bianco?

Bianco è un nome, in effetti ha ragione, perché un buco nero è proprio nero, un buco bianco non lo so come sarebbe in fotografia, non ne abbiamo fotografie. Nero perché tutta la luce entra e non può uscire, diciamo che è bianco perché la luce può uscire e non può entrare, quindi è una cosa da cui può uscire qualunque cosa, compresa la luce. In realtà non li vedremo, perché se esce luce dei buchi bianchi esce lentissima per un tempo molto, molto lento, quindi non vedremmo una cosa bianca, ma se ne uscisse un po' di più lo vedremo luminoso come le lampadine.

Com'è cercare di spiegare dei processi così complessi a un pubblico che non ha gli strumenti per conoscerlo?

Io credo che raccontare tagliando la parte tecnica sia possibile farlo e sia possibile proprio perché il mio modo di leggere la scienza è centrato sulla rifondazione concettuale, sulle idee centrali che ci fanno cambiare visione del mondo. Cioè, se si legge la scienza come un insieme di strumenti matematici e di misure che permettono di fare delle predizioni più o meno verificabili o falsificabili, che cosa c'è da raccontare alla gente? Studiatevi le equazioni, fatevi le misure e vedete se funzionano, ma così non c'è niente da raccontare. Però questa è un'immagine sbagliata della Scienza, secondo me, perché la Scienza ci insegna delle cose sul mondo che sono concettuali e ci fa cambiare la sua interpretazione: il tempo è diverso da quello che pensavamo, per esempio. Il motore che fa andare avanti la scienza è questo e di questo si può parlare, quindi io cerco di parlare di quello che credo sia il punto centrale. E questo ovviamente non significa che il resto non serve, il resto è essenziale perché poi bisogna costruire tutta una teoria, bisogna misurare.

E invece qual è la risposta del mondo scientifico a libri che semplificano per far comprendere?

La risposta del mondo scientifico è buona perché il mondo della scienza è contento quando qualcuno si prende la briga di andare a racontare, e dire "Guardate che questa cosa è affascinante!". Poi ovviamente ci sono anche gelosie, differenze di idee, però sono marginali, io sento da parte della maggioranza dei colleghi un forte supporto per questo lavoro di divulgazione.

Professore qual è la teoria che, se confermata, cambierebbe ancora una volta il modo in cui concepiamo il mondo?

La gravità quantistica: siamo un po' a metà del guado di una rivoluzione scientifica. La scienza secondo me va lenta, non va veloce, a volte i giornalisti mi telefonano per chiedermi se ci sono delle grandi scoperte, ma le scoperte ci sono ogni secolo, non ogni settimana, perché ci vuole tempo, ci sono tante idee, alcune di queste idee cascano, altre sopravvivono, si mescolano e pian piano si distilla un sapere nuovo. Oggi siamo a metà di una grande rivoluzione scientifica che secondo me è della portata della grande rivoluzione copernicana.

Ci faccia capire…

Cos'è questa rivoluzione scientifica? È quella aperta nel secolo scorso dalle teorie di Einstein – la distorsione del tempo di cui parlavo – e dalla meccanica quantistica, da cui nasce la fisica atomica, nucleare, tutta quella fisica e tecnologie legate a queste cose qua. La meccanica quantistica e la gravità generale di Einstein sono due pezzi di una fisica nuova che ancora non è stata costruita e io e tanti altri vi siamo immersi: questo è il lavoro del fisico teorico e questa applicazione dei buchi bianchi è un tentativo di studiare un fenomeno che dipende da tutte e due le teorie, permettendoci, appunto, di utilizzare una teoria che metta insieme queste due cose che abbiamo capito. E il nome di questa teoria, che metterebbe insieme le altre due che abbiamo capito, è "gravità quantistica". Ci sono alcune ipotesi teoriche, io ho lavorato nella mia vita sulla gravità quantistica a loop, che è una di queste di queste teorie. Se questa a loop o un'alternativa arrivassero a mostrare con gli esperimenti, con le verifiche, col supporto sperimentale, che sono corrette, che funzionano meglio delle teorie di prima, ci farebbero fare un passo avanti e avremmo una nuova descrizione dello spazio quantistico, del tempo quantistico, andando oltre quelle di Einstein e tenendo in conto anche degli effetti quantistici, per cui lo spazio può saltare e anche il tempo può saltare, che è quello che succede nel passaggio da buco nero a buco bianco. Questo ci forzerebbe a ripensare a fondo a che cosa sono gli oggetti, cosa è lo spazio e cosa è il tempo, siamo immersi in questa discussione.

Quali sono le leggi fisiche che per esperienza affascinano maggiormente le persone? Per esempio, quanto affascina l'idea che prima del Big bang ci fosse un altro universo?

Questa dell'universo è una teoria possibile e anche plausibile, non è certa, ma è una delle cose che sono allo studio proprio usando la gravità quantistica. Abbiamo ricostruito la storia dell'universo per 14 miliardi di anni, quando era molto schiacciato, caldissimo, complessissimo, ma quello che c'era prima non lo sappiamo. Le due ipotesi sono che il tempo nasca lì, quindi è possibile che non ci fosse niente prima, che non abbia senso parlare di cosa c'era prima, oppure che prima ci fosse una fase di contrazione e una specie di rimbalzo: questa seconda ipotesi in questo momento sembra favorita dalle equazioni, però non possiamo dire che sia certamente così. Mi chiede cosa affascina la gente? Queste sono domande che affascinano la gente: cosa c'era prima del Big Bang? Che cosa sappiamo sul tempo? Queste, però, sono domande di fisica ma ci sono altre domande che affascinano le persone e riguardano un altro settore di grande centralità oggi nella discussione nella scienza, ovvero come funziona il cervello.

Ok, come funziona il cervello?

Stiamo capendo sempre di più che il cervello è una struttura fisica molto complicata, come le altre strutture fisiche. Questo vuol dire cambiare il nostro modo di pensare noi stessi ancora una volta. C'è chi resiste e dice "No, no, per carità, aiuto, aiuto, noi esseri umani siamo diversi da tutto il resto, siamo diversi dal resto della natura", ma io penso che siano battaglie di retroguardia, perdenti, di chi ha paura di scoprire che non siamo il centro dell'universo. Poi ci sono persone che si fanno affascinare da ipotesi molto speculative tipo tridimensioni o altri universi che io trovo un po" troppo azzardate per trasformarle l'argomento in discussioni. Va bene che gli scienziati esplorino qualunque cosa, però come divulgatore mi trovo queste difficoltà: parlare di quello che sappiamo e cercare di chiarirlo, raccontare questi tentativi di andare al di là, ma senza vendere fumo, senza dire "Abbiamo scoperto che esistono 56 dimensioni", o che esistono altri universi, non abbiamo scoperto che esistono altri universi.