La ricerca scientifica si basa sul rapporto tra la realtà della natura, come si osserva, e una rappresentazione di questa realtà, formulato da una teoria in linguaggio matematico. Se tutte le conseguenze della teoria sono provate sperimentalmente, si considera convalidato. Questo approccio, che è stato utilizzato per quasi quattro secoli, ha costruito un corpo coerente di conoscenze. Ma questi progressi sono stati fatti grazie all'intelligenza degli esseri umani che, nonostante tutto, possono ancora mantenere le loro convinzioni e pregiudizi preesistenti. Questo può influenzare il progresso della scienza, anche per le menti più grandi.

Il primo errore

Nel capolavoro di Enstein sulla relatività generale, ha scritto l'equazione che descrive l'evoluzione dell'universo nel tempo. La soluzione di questa equazione mostra che l'universo è instabile, non una sfera enorme con volume costante con stelle che scivolano intorno, come si credeva all'epoca.

All'inizio del XX secolo, la gente viveva con l'idea ben consolidata di un universo statico in cui il moto delle stelle non varia mai. Ciò è probabilmente dovuto agli insegnamenti di Aristotele, affermando che il cielo è immutabile, a differenza della Terra, che è deperibile. Questa idea causò un'anomalia storica:nel 1054, i cinesi notarono l'apparizione di una nuova luce nel cielo, ma nessun documento europeo ne fa menzione. Eppure poteva essere visto in pieno giorno ed è durato per diverse settimane. Era una supernova, questo è, una stella morente, i cui resti possono ancora essere visti come la Nebulosa del Granchio. Il pensiero dominante in Europa ha impedito alle persone di accettare un fenomeno che contraddiceva così completamente l'idea di un cielo immutabile. Una supernova è un evento molto raro, che può essere osservato ad occhio nudo solo una volta al secolo. Il più recente risale al 1987. Così fu Aristotele quasi giusto nel pensare che il cielo fosse immutabile, almeno sulla scala di una vita umana.

Per rimanere in accordo con l'idea di un universo statico, Einstein introdusse una costante cosmologica nelle sue equazioni, che ha congelato lo stato dell'universo. La sua intuizione lo portò fuori strada:nel 1929, quando Hubble dimostrò che l'universo si sta espandendo, Einstein ha ammesso di aver fatto "il suo più grande errore".

Casualità quantistica

La meccanica quantistica si sviluppò all'incirca nello stesso periodo della relatività. Descrive la fisica su scala infinitamente piccola. Einstein contribuì notevolmente al campo nel 1905, interpretando l'effetto fotoelettrico come una collisione tra elettroni e fotoni, cioè particelle infinitesimali che trasportano energia pura. In altre parole, leggero, che è stata tradizionalmente descritta come un'onda, si comporta come un flusso di particelle. È stato questo passo in avanti, non la teoria della relatività, che valse ad Einstein il premio Nobel nel 1921.

Ma nonostante questo contributo fondamentale, rimase ostinato nel rifiutare la lezione chiave della meccanica quantistica - che il mondo delle particelle non è vincolato dal rigido determinismo della fisica classica. Il mondo dei quanti è probabilistico. Sappiamo solo come prevedere la probabilità di un evento tra una gamma di possibilità.

Nella cecità di Einstein, ancora una volta possiamo vedere l'influenza della filosofia greca. Platone insegnava che il pensiero dovrebbe rimanere ideale, libero dalle contingenze della realtà, nobile idea, ma uno che non segue i precetti della scienza. La conoscenza richiede una perfetta coerenza con tutti i fatti previsti, considerando che la convinzione si basa sulla probabilità, prodotto da osservazioni parziali. Lo stesso Einstein era convinto che il pensiero puro fosse in grado di catturare pienamente la realtà, ma la casualità quantistica contraddice questa ipotesi.

In pratica, questa casualità non è un puro rumore, poiché è vincolato dal principio di indeterminazione di Heisenberg. Questo principio impone il determinismo collettivo ai gruppi di particelle:un elettrone è libero di per sé, poiché non sappiamo come calcolare la sua traiettoria quando si lascia un buco, ma un milione di elettroni disegna una figura di diffrazione, mostrando frange scure e chiare che sappiamo calcolare.

Einstein non accettò questo fondamentale indeterminismo, come riassunto dal suo verdetto provocatorio:"Dio non gioca a dadi con l'universo". Immaginò l'esistenza di variabili nascoste, cioè., numeri ancora da scoprire oltre la massa, carica e spin che i fisici usano per descrivere le particelle. Ma l'esperimento non ha supportato questa idea. È innegabile che esiste una realtà che trascende la nostra comprensione:non possiamo sapere tutto del mondo dell'infinitamente piccolo.

I capricci fortuiti dell'immaginazione

All'interno del processo del metodo scientifico, c'è ancora una fase che non è del tutto oggettiva. Questo è ciò che porta a concettualizzare una teoria, ed Einstein, con i suoi esperimenti mentali, ne dà un famoso esempio. Ha affermato che "l'immaginazione è più importante della conoscenza". Infatti, quando si osservano osservazioni disparate, un fisico deve immaginare una legge sottostante. Qualche volta, diversi modelli teorici competono per spiegare un fenomeno, ed è solo a questo punto che la logica riprende il sopravvento.

"Il ruolo dell'intelligenza non è scoprire, ma per prepararsi. Va bene solo per compiti di servizio." (Simone Weil, "Gravità e grazia")

In questo modo, il progresso delle idee scaturisce da quella che si chiama intuizione. È una sorta di salto nella conoscenza che va oltre la pura razionalità. Il confine tra oggettivo e soggettivo non è più completamente solido. I pensieri provengono dai neuroni sotto l'effetto di impulsi elettromagnetici, alcuni di loro essendo particolarmente fertili, come se ci fosse un cortocircuito tra le celle, dove il caso è all'opera.

Ma queste intuizioni, o "fiori" dello spirito umano, non sono uguali per tutti:il cervello di Einstein ha prodotto "E=mc ² ", mentre il cervello di Proust ha inventato una metafora ammirevole. L'intuizione si apre casualmente, ma questa casualità è vincolata dall'esperienza di ogni individuo, cultura e conoscenza.

I vantaggi della casualità

Non dovrebbe essere una notizia scioccante che ci sia una realtà non compresa dalla nostra stessa intelligenza. Senza casualità, siamo guidati dai nostri istinti e abitudini, tutto ciò che ci rende prevedibili. Quello che facciamo è limitato quasi esclusivamente a questo primo strato di realtà, con le faccende ordinarie e le mansioni obbligatorie. Ma c'è un altro strato di realtà, quello in cui l'ovvia casualità è il marchio di fabbrica.

"Mai uno sforzo amministrativo o accademico sostituirà i miracoli del caso a cui dobbiamo grandi uomini". (Honoré de Balzac, "Cugino Pons")

Einstein è un esempio di spirito inventivo e libero; eppure ha mantenuto i suoi pregiudizi. Il suo "primo errore" può essere riassunto dicendo:"Mi rifiuto di credere in un inizio dell'universo". Però, gli esperimenti gli hanno dimostrato che si sbagliava. Il suo verdetto su Dio che gioca a dadi significa, "Mi rifiuto di credere nel caso". Eppure la meccanica quantistica implica la casualità obbligatoria. La sua frase pone la domanda se crederebbe in Dio in un mondo senza possibilità, che ridurrebbe notevolmente la nostra libertà, come allora saremmo confinati nel determinismo assoluto. Einstein era ostinato nel suo rifiuto. Per lui, il cervello umano dovrebbe essere in grado di sapere cos'è l'universo. Con molta più modestia, Heisenberg ci insegna che la fisica si limita a descrivere come la natura reagisce in determinate circostanze.

La teoria quantistica dimostra che la comprensione totale non è disponibile per noi. In cambio, offre casualità che porta frustrazioni e pericoli, ma anche benefici.

"L'uomo può sfuggire alle leggi di questo mondo solo per un lampo di tempo. Istanti di pausa, di contemplare, di pura intuizione... È con questi lampi che è capace del sovrumano." (Simone Weil, "Gravità e grazia")

Einstein, un fisico leggendario, è l'esempio perfetto di un essere fantasioso. Il suo rifiuto della casualità è quindi un paradosso, perché la casualità è ciò che rende possibile l'intuizione consentendo processi creativi sia nella scienza che nell'arte.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.