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Teoria dei loop vs teoria delle stringhe: la gravità quantistica alla ricerca della Natura ultima della realtà

La grande rivoluzione scientifica del Novecento è composta da due pilastri indimenticabili: da una parte c’è la meccanica quantistica (che ha cambiato a fondo ciò che sappiamo della materia) e dall’altra c’è la teoria della relatività generale di Einstein (che è una teoria che spiega la forza di gravità e che ha decisamente stravolto ciò che sappiamo dello spazio e del tempo).

Più in generale, quello che sappiamo oggi sul mondo fisico riguarda le equazioni di Maxwell, la meccanica di Newton, la meccanica quantistica, la teoria delle particelle elementari del cosiddetto modello standard e la relatività generale. Queste sono teorie fondamentali accertate, che nel loro ambito funzionano benissimo.

Nello specifico, la rivoluzione apportata dalla meccanica quantistica e dalla relatività generale appare offuscata (agli occhi di chi le studia) a causa della loro fattiva incompatibilità: portano infatti a due modi completamente diversi di descrivere il mondo. La meccanica quantistica è formulata usando le vecchie nozioni di spazio e tempo, contraddette dalla relatività generale; la relatività generale è formulata usando le vecchie nozioni di materia ed energia, contraddette dalla meccanica quantistica. Non sapendo mettere insieme queste due grandi scoperte, ci ritroviamo da molti anni con una teoria generale del mondo frammentaria e internamente inconsistente. Oggi non sappiamo più bene che cosa siano lo spazio, il tempo e la materia. Il “problema” di riconciliare le due visioni del mondo e risolverne l’incompatibilità è il dilemma della “gravità quantistica“.

Loop vs stringhe
Tra le attuali teorie ipotetiche della gravità quantistica è d’obbligo citare la “teoria dei loop“, che un giorno potrebbe diventare una teoria accertata, se verrà accertata sul piano sperimentale. Esistono anche altre teorie ipotetiche, oltre quella dei loop, che cercano di risolvere il problema della gravità quantistica: l’alternativa più studiata è la “teoria delle stringhe“, che ipotizza che le particelle elementari non siano particelle, ma piccole cordicelle.

Il fisico statunitense Lee Smolin, tra i più grandi contributori allo sviluppo della teoria della gravità quantistica a loop insieme all’italiano Carlo Rovelli

Come racconta il prof. Carlo Rovelli nell’interessante saggio “Che cos’è il tempo? Che cos’è lo spazio?, edito da Di Renzo Editore, “Nonostante un’apparente somiglianza fra stringhe e loop, la differenza è molto grande: le stringhe sono delle cordicelle che si muovono nello spazio, a differenza dei loop, che invece, sono essi stessi lo spazio. Il vantaggio della teoria delle stringhe è che oltre a fornire una possibile soluzione al problema della gravità quantistica è anche un tentativo di una teoria unificata di tutte le forze e tutte le particelle. Il vantaggio della teoria dei loop è che essa incorpora a fondo ciò che la relatività generale ci ha insegnato sul mondo: cioè il fatto che non esiste lo spazio-tavola di Newton, su cui si muovono campi e particelle“.

Se una di queste due teorie sia quella giusta, e quale essa sia, o se alla fine si arriverà a combinarle, non lo sa nessuno, per ora. Il futuro dirà chi ha ragione” – conclude Rovelli.

Stefano Primaluce

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