I 9 più grandi misteri della fisica: quando la scienza è inesatta

Misteri cop

La fisica è una scienza e come tutte le scienze ha sempre qualcosa di nuovo da capire e da scoprire. Lo scibile umano è così vasto che ci sarà sempre un motivo per indagare, la storia lo insegna. Di fronte a mille certezze compare sempre il dubbio. Anche e soprattutto nella scienza.

Universi paralleli, antimateria, origine e destino del Cosmo. Queste ed altre questioni affascinanti, molto spesso oggetto di film e libri di fantascienza, restano, in realtà dei grandi misteri. Ai quali la scienza non rinuncia.

Eccone 9, descritti da Livescience.

1. Energia oscura

Esiste l’energia gravitazionale, e ora ne sono state misurate le onde. Ma l’Universo continua a espandersi. Perché? L’ipotesi è l’esistenza di una forza oscura che contrasta tutto questo. Ma esiste? Qualcuno l’ha dimostrato? Purtroppo ancora no. E non si parla di qualcosa di trascurabile o difficilmente misurabile.

Infatti, poiché lo spazio si espande, si crea più spazio, e con questo, più energia oscura. In base al tasso di espansione che è stato misurato, gli scienziati hanno calcolato che la somma di tutta l’energia oscura deve recuperare oltre il 70 per cento del contenuto totale dell’Universo. Un grande, e totalmente irrisolto, mistero.

Energia oscura

2. Materia oscura

Nell’Universo il problema non è solo energetico. Infatti l’84 per cento della materia nel Cosmo non assorbe nè emette luce. La cosiddetta ‘Materia oscura’, non può essere vista direttamente, e non è ancora stata rilevata con mezzi indiretti.

Anche in questo caso si parla evidentemente di quantità enormi, di una materia che dovrebbe pervadere ogni angolo del cosmo, rappresentandone ben oltre la metà del totale. Un’ipotesi è che sia completamente strutturata in particelle debolmente interagenti, tanto da non essere rilevate. Ma tutt’oggi la questione risulta priva di dimostrazione inconfutabile.

Materia oscura

3. Direzione del tempo

L’entropia dell’Universo, ovvero il suo stato di disordine, tende ad aumentare. Lo afferma il terzo principio della termodinamica, alla base delle teorie chimico-fisiche dimostrate. Eppure non possiamo tornare indietro nel tempo. Il tempo è una variabile di direzione prestabilita e immutabile.

La questione, al di là delle possibili considerazioni filosofiche, è più scientifica di quanto possa sembrare. In un cosmo dove tutto è imprevedibile, dove il tasso di disordine aumenta potenzialmente all’infinito, non possiamo però agire su una delle più importanti variabili, ovvero il tempo.

Direzione tempo

4. Universi paralleli

Michael Crichton, nel suo celebre ‘Timeline – Ai confini del tempo’, descrive un mondo dove gli esseri umani possono viaggiare nel tempo, andando in mondi paralleli che si trovano in orizzonti temporali differenti. Fantascienza o realtà?

Tuttora si tratta di fantascienza, tuttavia esiste una nota teoria, quella di Everett, che dimostrerebbe l’esistenza di questi famigerati Universi paralleli. Inoltre Stephen Hawking ha teorizzato i buchi neri come via per passare da uno all’altro. E anche qui si parla di numeri – correttissimo dirlo – astronomici. Purtroppo però nulla di tutto questo è stato ancora dimostrato.

Universi paralleli

5. Più materia di antimateria

Esiste più materia di antimateria. È un dato di fatto. Eppure tutto in natura è bilanciato, fino alle particella più infinitesime: gli ioni negativi con quelli positivi, i protoni con gli elettroni, elettroni e positroni, neutrini e altineutrini.

Al Big Bang, dunque, doveva prodursi materia e antimateria nelle stesse quantità. Invece no, e infatti eccoci qui. Ed è forse questo il più grande mistero della scienza, che non ha ancora spiegato perché noi stessi esistiamo.

Antimateria

6. Destino dell’Universo

Non sappiamo perchè esistiamo ma non sappiamo nemmeno cosa ne sarà di noi. E non delle nostre singole vite, ma della Vita in generale. Dove andrà a finire l’Universo? Imploderà in una sorta di Anti Big Bang? Oppure lentamente si contrarrà? È infinito sia nello spazio che nel tempo?

Secondo le teorie attuali l’Universo è destinato a morire, e il tutto sarebbe “racchiuso” nella sola variabile omega, la misura della densità di materia e di energia in tutto il cosmo. Essendo però presente, come visto nei punti precedenti, vasta materia ed energia “oscure” anche il nostro destino risulta un mistero.

Destino Universo

7. Misura della funzioni d’onda quantistiche

“Tutto in natura è definito da una funzione d’onda detta psi”. Così recita l’inizio di moltissimi corsi di meccanica quantistica, che lascia piuttosto perplessi gli studenti. Eppure non solo loro. Quando i fisici della fine dell’800 , convinti che non ci fosse altro da scoprire, furono fermati nelle loro certezze da colleghi che gli “dimostravano” l’esistenza di un’altra fisica del tutto nuova, il sistema andò in crisi.

Oggi, nel 2016, non sappiamo perché a livello subatomico le leggi sono completamente diverse, eppure non possiamo fare a meno di constatare che è così: particelle come gli elettroni possono essere sia materia che energia, possono percorrere strade diverse contemporaneamente, perché la loro funzione d’onda psi glielo consente. Ma nessuno sa ancora perché.

Funzione onda

8. Teoria delle stringhe

Se tutte le particelle elementari avessero un’unica dimensione, ognuna delle quali vibrante a frequenza diversa, ovvero se fossero delle stringhe, tutto sarebbe più semplice. Qui la scienza ha tentato di procedere in modo inconsueto.

Infatti i fisici, partendo da un assunto mai dimostrato, riescono così a risolvere molti misteri, come quello di conciliare le “assurde” leggi della meccanica quantistica con quelle dello spazio tempo, ovvero di dare un’unica legge per l’infinitamente piccolo e per l’infinitamente grande. Purtroppo però la teoria della stringhe rimane una teoria non dimostrata, dunque un mistero.

Teoria stringhe

9. Ordine nel caos

Paradosso: può esistere ordine nel caos? La fisica ha il dovere, e a volte la presunzione, di risolvere tutto con delle assunzioni. Se fosse tutto sferico, perfetto, lineare, senza interazioni: queste sono solo alcune delle astrazioni, a volte imprescindibili, che è necessario fare per interpretare un problema complesso.

Ma la natura non è esattamente così. Esiste il caos, e ha delle leggi, come l’equazione di Navier-Stocks, che norma i cosiddetti ‘flussi turbolenti’, ovvero tutti i movimenti naturali dei fluidi (liquidi, gas) che non vanno mai “dritti”, ma sempre interagendo in modo caotico. Purtroppo però esiste l’equazione, ma, ahinoi, non ancora la soluzione. Che resta, a tutti gli effetti, un mistero.

Ordine caos

Ma forse proprio perchè c'è ancora molto da scoprire che la scienza è così affascinante...

Roberta De Carolis

Foto: Livescience

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