Filosofia della scienza

DA EINSTEIN A MANDELBROT

EINSTEIN E GALILEI MITI DEL NOSTRO TEMPO?

Secondo l’autore è un mito errato del nostro tempo quello secondo cui tutta la scienza “vera” si

identifica con quella galileiana, “riducendo” Einstein a fisico classico-galileiano, depotenziando la

carica rivoluzionaria delle sue teorie relativistiche. Questa immagine stereotipata è stata

corroborata (confermata) anche da una serie di equivoci:

Il presupposto empirista (ha significato fisico solo ciò che è osservabile sperimentalmente) sul

quale il fisico tedesco ha fondato la sua teoria;

La qualifica di Einstein come “ultimo fisico classico” da parte di alcuni suoi colleghi;

Einstein stesso che con un atteggiamento ambiguo ha polemizzato con i colleghi in nome di un

rigido realismo oggettivo di stampo classicamente galileiano.

Per “sfatare” questo mito occorre delineare il contesto entro il quale fu enunciata la teoria della

relatività.

Nel 1919, Eddington presentò agli scienziati riuniti i risultati delle osservazioni svolte durante

l’eclissi totale di sole verificatisi in Africa quell’anno. Questi ultimi confermavano l’esattezza dei

calcoli di Einstein. Eddington stesso disse che si respirava “un’atmosfera da tragedia greca” per

definire il clima di svolta epocale che tali avvenimenti scatenarono nella comunità scientifica e

nell’opinione pubblica. Successivamente nel Novecento si sviluppò, proprio a partire dalle scoperte

di quel periodo, una nuova disciplina specialistica in ambito filosofico l’EPISTEMOLOGIA = studio

critico dei fondamenti, della natura, delle condizioni di validità del sapere scientifico = filosofia della

scienza.

Ma perché quello che Einstein aveva fatto appariva così drammatico agli occhi dei suoi colleghi?

Per fornire una spiegazione occorre ricordare i principi della fisica classica e il modo in cui essi

erano intesi da scienziati e filosofi.

Agli inizi del secolo scorso l’idea della scienza che avevano gli scienziati, avvallati dai filosofi

contemporanei, era che che essa avesse acquisito la conoscenza definitiva: Newton aveva

scoperto il modo per fornire la descrizione “oggettiva” dell’Universo.

Tale tesi era confermata dalle idee di:

Kant. Nella Critica della Ragion Pura afferma che al momento in cui stava scrivendo lo spirito

umano aveva fondato tre scienze:

la Logica, nata con Aristotele, la quale era definitiva quasi dal suo nascere;

la Matematica, diventata tale già con Euclide;

la fisica, che per diventare definitiva ha dovuto attendere Newton.

Inoltre, concludendo la Critica della ragion Pratica, egli ribadisce la definitività della via aperta da

Cartesio, sul piano del metodo, e da Newton, con la descrizione definitiva dell’Universo: una

cognizione del sistema del mondo chiara e immutabile per tutto l’avvenire, la quale con il

progresso dell’osservazione, può sperare solo di estendersi, ma non può mai temere di tornare

indietro.

Lagrange (matematico italo-francese). Dice che Newton era stato il più bravo e fortunato dei fisici

perché a lui era toccato di enunciare per primo la legge della Realtà che si può scoprire solo una

volta.

Hegel. Riconosce il carattere unificante ed universalizzante alla teoria newtoniana.

Max Planck. Aneddoto sulla sua iscrizione alla facoltà di fisica.

Detto questo risulta chiaro come una rivoluzione scientifica che sconvolgesse i principi della

scienza classica fosse impensabile e assolutamente non “prevedibile” all’epoca.

Fisica classica = dalla rivoluzione galileiana del Seicento all’Ottocento, e che sono compendiate

nei due grandi pilastri della fisica dell’Ottocento, vale a dire la meccanica e l’elettromagnetismo. La

meccanica (classica) studia il moto dei corpi macroscopici (sistema dei corpi celesti compreso) e, a

tale scopo, si basa sulle leggi di Newton (che sono state poi formulate in modo particolarmente

elegante e raffinato grazie ai lavori di Lagrange e Hamilton). L’elettromagnetismo (classico) studia

le proprietà dei campi elettrico e magnetico nell’ambito macroscopico ed è sintetizzato in sostanza

nelle equazioni di Maxwell. Esaminando tutte queste leggi classiche sul piano dei fondamenti

epistemologici, possiamo notare che esse presentano alcune importanti caratteristiche in comune.

In primo luogo, tutte le leggi della fisica classica forniscono una descrizione causale dei fenomeni

sotto studio, una descrizione dei processi basata sul principio di causalità: conoscendo lo stato di

un sistema in un dato istante è possibile prevedere il comportamento di quel sistema in qualsiasi

istante futuro, sulla base di tutte queste leggi classiche. In altri termini, la fisica classica è

deterministica: un’informazione massimale sulla preparazione del sistema fisico in esame

consente previsioni certe circa il valore di ogni osservabile, cioè di ogni grandezza fisica. Solo

un’informazione incompleta sullo stato del sistema può dar luogo a previsioni probabilistiche (cosa

che si verifica in una branca particolare della meccanica classica, vale a dire la meccanica

statistica). In secondo luogo, la fisica classica prevede che nello studio dei vari fenomeni non è

necessario attribuire un ruolo speciale all’osservatore, all’interferenza dell’osservatore con il

sistema misurato: nell’ambito di tutta la fisica classica, il compito dell’osservatore è semplicemente

quello di sottoporre a controllo la teoria. Un’altra caratteristica importante della fisica classica sta

nel fatto che tutte le sue leggi soddisfano ai requisiti del cosiddetto realismo 'locale', con il quale si

intende l’idea abbastanza naturale – che discende da considerazioni sulla natura delle interazioni

fondamentali – secondo cui non ci sono interazioni istantanee tra sistemi arbitrariamente lontani.

Infine, un’altra importante proprietà della fisica classica riguarda i processi di misura: quando si

effettua un’operazione di misura di una certa osservabile (per esempio della posizione) su un dato

sistema, si ottiene sempre un risultato definito, vale a dire il sistema viene sempre trovato "da

qualche parte".

Evidenziata che questa era la certezza a partire dalla quale i fisici avevano rivendicato la loro

superiorità in ambito conoscitivo rispetto ai filosofi, appare chiaro come la comparsa della teoria

della relatività abbia provocato il crollo dell’idea di conoscenza certa, della convinzione che la

scienza portasse a conoscenze definitive. Su tale idea il pensiero moderno aveva edificato il suo

radicamento terreno e la fiducia nella forza della ragione scientifica, le previsioni astronomiche

erano il simbolo della liberazione dello spirito dai vincoli terrestri. A livello filosofico questo portò ad

un durissimo attacco a Kant da parte dei pensatori del Novecento. Più in generale ad un

atteggiamento post-moderno come quello dei neo-positivisti di “disgregazione dell’apriori”

attraverso l’empirismo logico o di Popper che ha ammorbidito il concetto “forte” di teoria scientifica

di Kant sostituendolo con quello di “ipotesi provvisoria” non dimostrabile in via definitiva.

La carica rivoluzionaria della teoria della relatività va ancora oltre:

Rapportando tutte le osservazioni fisiche allo sperimentatore che opera all’interno di un mondo, in

un luogo preciso e in un tempo definito, Einstein ha messo in crisi ogni punto di osservazione

esterno ad esso. Ha “radicato” lo scienziato nella natura (Prigogine). In breve tempo si è

ricomposto il dualismo cartesiano, così l’uomo da “fotografo” della Natura è tornato ad essere

“attore e spettatore” del rapporto con essa.

Attraverso l’utilizzo della geometria di Riemann, Einstein ha modificato anche l’immagine

“rettificata” della realtà, che la descrizione di Galilei presupponeva, facendole assumere forme più

complesse, e avvalorando l’idea di Vico che la matematica è una nostra costruzione.

Cade anche l’idea del Cosmo come spazio isotropo in tutte le direzioni, perché la teoria della

gravitazione di Einstein fa dipendere la forma dello spazio dalla massa che in esso localmente si

trova. In presenza di questa, esso si “incurva” in maniera più o meno accentuata. Perde di fatto la

sua compattezza e assume forme e strutture “locali”, dipendenti appunto dalla materia presente in

esso: si crea dunque una frattura nell’immagine omogenea dell’Universo stesso. Da lì a poco la

sfera celeste sarebbe stata anche “messa in movimento”.

A livello epistemologico (dello studio critico dei fondamenti delle condizioni di validità del sapere

scientifico) ci sono altre conseguenze:

Caduta dell’idea che la teoria scientifica riesca a rispecchiare la Realtà oggettiva. Dunque la teoria

scientifica non ha valore conoscitivo ma pratico.

Ne deriva che divengono più plausibili l’empiriocriticismo, il convenzionalismo e lo strumentalismo.

Crisi ampia di tutte le discipline che avevano scommesso sul concetto di scientificità, cioè avevano

cercato di estendere il metodo delle scienze fisiche a quelle che iniziavano ad essere nominate

appunto scienze storico-sociali.

Inizia ad emergere l’idea che le teorie fisiche siano solo dei modelli elaborati dagli scienziati.

Decade anche il concetto dell’azione dell’attrazione gravitazionale a distanza e in maniera

istantanea postulata da Newton. Per Einstein il tempo ha un ruolo essenziale: perché un fenomeno

si verifichi “ci vuole un tempo” proporzionale alla distanza spaziale che il segnale stesso deve

percorrere. Nella concezione complessiva di Einstein i vincoli temporali assumono una valenza

veramente eccezionale: per quanto l’accadere possa “variare”, esso in tutte le sue forme, non può

non sottrarsi al divenire. In particolare, il divenire di ogni cosa, il “tempo proprio” di essa, è legato

intrinsecamente alla sua consistenza fisica. Si può dire, infatti, che più una cosa è “solida”,

materiale, compatta, più lentamente il suo proprio tempo “scorre”, fino al corpo meno materiale,

che è appunto la luce, che incarna in maniera “assoluta” la velocità dello scorrere del tempo e che

rappresenta, dunque, una sorta di barriera “temporale”. Dunque, in un certo senso, velocità e lo

scorrere del tempo vengono a coincidere. Per cui le conseguenze di questa nuova concezione

intaccano anche il concetto di Realtà oggettiva e stabile.

La conseguenza più clamorosa della teoria della relatività è la perdita della certezza dell’esistenza

della Realtà che osserviamo, per così dire, in tempo reale. (Esempio della luce delle stelle in una

notte romantica). L’idea di Realtà oggettiva, effettivamente esistente se e quando può essere

osservata, entra in piena crisi. Tutto ciò contribuisce a stabilizzare la tendenza alla storicizzazione

del Reale che ha caratterizzato, sempre di più la scienza del Novecento.

Nel momento in cui Einstein ha ammesso che per le velocità normali continuano ad essere valide

le leggi della fisica classica, mentre alle altre velocità subentrano altre leggi, ha rotto la descrizione

unitaria del Reale dal punto di vista delle norme che lo regolano: diversi livelli di Realtà devono

essere descritti in base a leggi diverse, dunque “rispondono” a leggi differenti. Ma, da un punto di

vista tradizionale, i fisici hanno cercato da sempre, e ancora continuano, come esigenza

imprescindibile, quella descrizione unica di una Realtà unica. Einstein, con la proposta “euristica”

relativa alla struttura anche corpuscolare della luce, ha dato avvio a un dualismo culminato nel

dualismo metafisico-ontologico sviluppato da Luis de Broglie in relazione alla struttura della Realtà

e nel dualismo “logico” rappresentato dal “principio di complementarietà” di Niels Bohr.

Dunque, detto questo, perché si è considerato Einstein un fisico “classico”? Questo mito è nato e

si è consolidato per varie ragioni:

L’evidente dispiacere di Einstein (ma anche di altri scienziati Planck, Schrödinger, de Broglie,

Bohr, Born, Heisenberg) per le scoperte fatte e per la direzione che aveva preso lo sviluppo della

fisica già a partire dagli anni venti del Novecento. Contrariamente agli altri egli non si è mai arreso

però ad accettare quelle conclusioni.

Ruolo dei principi che Einstein difendeva ad oltranza e che ha discusso con alcuni interlocutori:

Con Besso:

atteggiamento ambiguo rispetto al ruolo delle teorie di Mach nell’approccio

einsteiniano ai problemi collegati alla meccanica quantistica,

evidenza dei lunghi, articolati e vani tentativi da parte di Einstein di creare una nuova

teoria unificata di campo allo scopo di andare oltre l’immagine del mondo delineata

dalla fisica quantistica e di sostituire il metodo statistico in essa utilizzato.

Con Born:

polemica riguardo la strenua difesa da parte di Einstein del concetto fondamentale

della fisica classica, il determinismo causale, scardinato dal principio di

indeterminazione di Heisenberg.

Con Bohr:

polemica sul concetto di realtà. Ad Einstein non soddisfaceva l’atteggiamento della

relazione di indeterminazione di Heisenberg riguardo quello che secondo lui era il

ruolo programmatico della fisica, cioè la descrizione completa di ogni situazione reale

(individuale) che si suppone possa esistere indipendentemente da ogni atto di

osservazione e di verifica. La messa in crisi della causalità distruggeva infatti il

principio fondamentale della scienza fisica, sradicando l’idea di una possibile teoria

definitiva a cui egli ha teso fino alla fine.

Mentre Einstein discuteva insieme ad altri studiosi su questi temi, la fisica perdeva la sua

centralità, cambiava il metodo della conoscenza. Ad opera di alcuni scienziati che denunciavano

l’attitudine “riduzionistica” della fisica, a favore di una visione organica e storica degli eventi. Dalle

“ceneri metodologiche” della fisica nasceva cioè una nuova teoria, la teoria della complessità, che

mette in questione l’analisi in favore dell’organicità e dell’interazione tra le parti di ogni Tutto. Alla

fisica subentrano la Cibernetica, la Biologia, la Storia e tutte le altre discipline che impongono di

spostare l’attenzione dall’oggetto all’evento.

CONCLUSIONI. Con gli sforzi fatti negli ultimi decenni della sua vita, nella direzione della ricerca di

una Teoria Unificata, certamente Einstein volle essere un fisico classico, ma per convinzione

metafisica, fallendo d’altronde in questa ricerca come scienziato. Non lo si può definire quindi un

fisico classico in senso stretto, piuttosto un epistemologo ed un metafisico classico. Volendo

rimanere un fisico egli uscì fuori dagli ambiti della fisica classica e in particolare come scienziato,

nel senso specifico del termine, non fu un galileiano. Condivideva con Galileo l’obiettivo metafisico

della ricerca di una teoria intesa come rispecchiamento oggettivo della realtà, ma non c’era certo

un legame a livello metodologico.

L’ultima conseguenza della rivoluzione einsteiniana riguarda il rapporto filosofia-scienza. Con

l’affermarsi della scienza classica la filosofia moderna aveva via via accettato l’identificazione della

conoscenza con la scienza e il suo metodo, un’accettazione di tipo acritico che aveva ridotto le

scienze umanistiche al metodo geometrico. Con l’avvento della Teoria della relatività nacque la

critica della scienza, la Filosofia della Scienza, non più ad opera dei filosofi, ma degli scienziati

stessi: scienziati-filosofi.

Così la Scienza dopo Einstein e grazie a lui, ha fatto autocritica, riconciliandosi, per iniziativa

propria, con la Filosofia, come autonomamente, con Galilei, si era allontanata da essa.

2. NIELS BOHR E LA “LOGICA COMPLEMENTARE” DELLA REALTÀ E DELLA NATURA

Agli inizi del Novecento gli indagatori della Natura dovevano conciliare due caratteristiche

reciprocamente incompatibili: i corpi materiale da una parte erano composti di materia e avevano

un’estensione “propria”, dall’altra emettevano spontaneamente radiazioni, degradandosi. L’atomo

si presentava come un microsistema solare stabile, tendente, tuttavia, ad emettere radiazione. Il

problema specifico di Bohr era di giungere anche a livello atomico, a quello che già in ambito

macroscopico appariva come difficilissima conciliazione tra dinamica e termodinamica.

La vicenda personale di Bohr lo ha portato in Inghilterra, prima nel laboratorio di Thomson e poi in

quello di Rutherford. Partendo dallo studio dei due modelli di costituzione dell’atomo avanzata da

questi studiosi, egli ne ha elaborato un suo proprio, esteso anche alla costituzione delle molecole,

sulla base della concezione introdotta da Planck di una grandezza estranea all’elettrodinamica

classica, cioè la costante di Planck o quanto elementare di azione. Le sue conclusioni ribaltano, di

fatto, l’assunto, più o meno esplicito, per il quale il livello microfisico della Realtà rispecchierebbe

con sufficiente approssimazione il macrocosmo, di cui non sarebbe altro che la versione “micro”.

Tale ribaltamento mette in crisi il concetto di Realtà a tutti i livelli, coinvolgendo e indebolendo la

speranza originaria di una “invariata di scala” nella strutturazione oggettiva dei vari livelli di Realtà.

Supponendo quindi che l’elettrodinamica classica non si accordava con la realtà fu per lui

necessario dare credito alla nuova immagine della natura delineata dalla teoria quantistica. Ciò

determino l’enunciazione del “principio di corrispondenza”.

Bohr desc