Tesina sul cammino verso l'unificazione

Il cammino verso l’unificazione

Alunno: Renzo Huallparimachi Chambi

1. Introduzione

Questo è un segreto conosciuto da pochi, ma da oltre mezzo secolo una nera

nuvola scurisce la scienza moderna. Ecco il problema, La nostra concezione

dell’universo si basa su due teorie ben diverse: Una è la Teoria della Relatività

di Einstein, la quale ci serve per studiare i componenti più grandi dell’universo

(stelle, galassie), la seconda è la Meccanica Quantistica la quale studia gli

atomi e le particelle subatomiche.

Queste due teorie sono molto efficienti nel loro campo ma quando proviamo a

unirle per risolvere i problemi più profondi dell’universo vengono fuori dei

risultati senza senso ma l’universo deve averne uno.

Quindi se vogliamo conoscere totalmente l’universo dobbiamo avere una teoria

capace di unificare sia la teoria della Relatività sia la Meccanica Quantistica e

magari ci riusciremo utilizzando dei nuovi concetti chiamati “Teoria delle

stringhe”.

2. L’unificazione del cielo e della Terra

L’unificazione ebbe inizio con l’incidente più famoso della storia della scienza.

Un giorno dell’anno 1665 un giovane era seduto sotto un albero quando

all’improvviso vide cadere una mela da esso. Questo fatto servì a Isaac

Newton per rivoluzionare il concetto dell’universo che si aveva fino a quel

tempo.

Secondo Newton la forza che attrae i corpi verso la Terra e quella che fa stare

la luna nell’orbita terrestre sono le stesse e quella forza lui la chiamò Gravità.

Ma c’era un problema: lui non sapeva come ciò accadesse.

3. La Rivoluzione di Einstein

Passarono 250 anni e gli scienziati ignorarono la questione finché all’inizio del

XX secolo un anonimo impiegato in un ufficio di brevetti svizzero modificò la

teoria di Newton; oggi tutti sappiamo che quell’anonimo era Einstein che a 26

anni unì le tre dimensioni spaziali e l’unica dimensione temporale in un tessuto

spazio temporale sul quale si spostano tutti i corpi presenti nell’universo.

Questo tessuto Spazio-Temporale è come un tappeto elastico che si inarca e si

distende con il peso dei pianeti e degli astri ed è questo inarcamento o

“curvatura spazio-temporale” che crea ciò che noi percepiamo come gravità.

Cioè la terra si mantiene in orbita perché segue le curvature del tessuto

spaziale prodotte dal sole.

Dopo alcuni anni Einstein puntò su un obbiettivo più ambizioso, lui voleva

unificare il suo nuovo concetto di gravità con l’altra unica forza conosciuta

all’epoca: l’Elettromagnetismo.

4. L’Elettromagnetismo

Alla metà del secolo XIX l’elettricità’ e il magnetismo attiravano l’attenzione

degli scienziati i quali si rendevano conto che queste due forze erano

relazionate un una maniera sconosciuta.

Fu un fisico Scozzese James Clerck Maxwell che scoprì che la relazione tra

l’elettricità’ e l’elettromagnetismo era molto comune nella natura. Lui si rese

conto che quando c’è un temporale, i fulmini creano un campo magnetico

capace di far girare l’ago di una bussola. Maxwell spiegò questa relazione con 4

equazioni le quali unificavano l’elettricità’ con il magnetismo in una unica forza

chiamata : Elettromagnetismo.

5.Gravita’ ed Elettromagnetismo

Circa 50 anni dopo che Maxwell scopri l’elettromagnetismo, Einstein era

convinto che se lei avesse potuto unificare la sua teoria della gravità con

l’elettromagnetismo di Maxwell sarebbe nata una nuova teoria in grado di

spiegare tutto.

Ma dopo si studiare molto queste due forze, lui si rese conto che le differenze

tra queste due erano moltissime (la forza elettromagnetica era molte volte più

forte dalla gravità.)

6. Il nuovo Universo di Bohr

Negli anni 20 la fisica stava cambiando grazie a un gruppo di giovani scienziati,

tra cui come esponente principale c’era il fisico Niels Bohr, che scoprirono un

nuovo campo dell’universo.

Fino a quel momento si pensò che gli atomi fossero le particelle più piccole

della natura, ma loro scoprirono che questi atomi erano composti da altre

particelle ancora più piccole, quelle che oggi conosciamo come elettroni ,

protoni e neutroni.

Le teorie di Einstein e di Maxwell non servivano per spiegare come le particelle

si comportavano all’interno dell’atomo, perciò alla fine degli anni 20 questi

scienziati crearono una nuoca teoria: “La Meccanica Quantistica”.

Secondo la teoria di Einstein l’universo è un sistema ordinato e prevedibile ma

N. Bohr non era d’accordo, lui e i suoi compagni sostenevano che tutto ciò che

riguardava gli atomi e le particelle era incerto e imprevedibile.

Negli anni 30 la meta unificatrice di Einstein cominciò a crollare mentre la

Meccanica Quantistica svelava i segreti dell’atomo.

7. karl Schuarzchild e la necessità di una teoria unificata

Un astronomo tedesco k. Schuarzchild nell’anno 1916, mentre lui si trovava

nelle trincee della Prima Guerra Mondiale, risolse le equazioni di Einstein di una

maniera nuova. Lui dedusse che se una gran quantità di massa (come quella di

una stella) fosse concentrata in un’area molto ridotta avrebbe deformato il

tessuto spaziale in maniera che neanche la luce sarebbe fuggita alla sua

attrazione gravitazionale, questo studio portò a presupporre la possibile

esistenza dei buchi neri che teorizzati da Schuarzchild diventarono realtà

quando i potenti telescopi scoprirono zone dell’universo nelle quali c’era una

fortissima attrazione gravitazionale e fu questo che generò subito un problema

tra gli scienziati perché non sapevano se utilizzare la Teoria della relatività (per

il peso) o la Meccanica Quantistica (per la dimensione). Provarono a utilizzare

tutte due allo stesso tempo ma venivano fuori dei risultati senza senso.

Negli anni successivi, come conseguenza dell’impossibilità di unificare la

gravità con le altre forze, la fisica si divise in due branche: La teoria della

Relatività e la Meccanica Quantistica.

8. La teoria delle stringhe

Grazie alla riscoperta di un’equazione di Leonard Euler da parte di Gabriele

Veneziano e agli studi del fisico americano Leonard Susskind, nacque la Teoria

delle Stringhe che ci da’ la possibilità’ di descrivere tutte le forze e tutta la

materia, da un atomo fino i confini dell’universo.

Malgrado questa teoria ci appaia bizzarra, il suo concetto basico è semplice:

tutto ciò che si trova nell’universo è composto da minuscoli fili d’energia

chiamati “stringhe” i quali vibrano in numerose maniere per formare tutti i

componenti della natura.

9. Il problema della teoria delle stringhe

Dello stesso modo in cui la Teoria delle stringhe è molto attraente è anche

molto discussa.