Combinando le equazioni della relatività generale con quelle della meccanica quantistica per descrivere un fenomeno il risultato dei calcoli è quasi sempre: infinito.
Un risultato assurdo che non ci permette di misurare alcunché, un risultato che quasi sempre non ha alcun significato. Un risultato però che ha l’unico pregio di dimostrare come le due più importanti teorie della fisica della storia dell’umanità (almeno fino ad oggi) non sono in grado di lavorare insieme.
Contrariamente al rapporto tra relatività ristretta e meccanica quantistica che pur bisognoso di ulteriori affinamenti in molti ambiti funziona benissimo, la relazione tra relatività generale e meccanica quantistica è esplosiva e fonte di numerosi problemi teorici insoluti.
Cento anni di osservazioni hanno confermato che la relatività generale se applicata su grandi scale (galassie, stelle, nebulose etc.) fornisce risultati di grandissima precisione in accordo con la teoria, per quasi altrettanto tempo innumerevoli sperimentazioni ci confermano dei grandissimi successi della meccanica quantistica nel mondo microscopico.
Per molto tempo, una parte importante della comunità scientifica ha continuato ad applicare in modo separato questi due pilastri teorici della fisica con eccezionali risultati non preoccupandosi più di tanto di questa incompatibilità.
Altri, ad iniziare da Einstein si sono cimentati nell’impresa di delineare una teoria in grado di unificare e far lavorare insieme relatività generale e meccanica quantistica. I motivi per cui questa ricerca è necessaria e nel corso del tempo ha interessato sempre più ricercatori sono molteplici e spaziano da considerazioni filosofiche ad aspetti squisitamente fisici.
Facciamo un solo esempio: i buchi neri. Secondo la relatività generale tutta la materia di questi mostri cosmici è concentrato in un unico piccolissimo punto al suo centro, il che rende questo luogo, allo stesso tempo, incredibilmente pesante ed infinitamente piccolo.
Siamo quindi nel pieno dell’applicabilità di entrambe le teorie, l’enorme massa sviluppa un immenso campo gravitazionale e quindi siamo sotto la relatività generale, ma allo stesso tempo il piccolissimo punto dello spazio che costituisce il buco nero lo mette anche sotto il cappello della meccanica quantistica.
Abbiamo però visto che combinando i calcoli otteniamo risultati insensati ed è anche per questo che non riusciamo ancora a predire con credibile esattezza cosa c’è dentro un buco nero.
Ma c’è di più e riguarda direttamente la nascita dello spazio e del tempo nel nostro universo. Immaginiamo di poter proiettare il film della nascita dell’universo all’indietro, fotogramma dopo fotogramma.
Il nostro universo visibile si rimpicciolirà progressivamente, arriverà alle dimensioni del Sole, e poi di un pallone da calcio, quindi di un pisello ed a seguire di un granello di sabbia, fino ad arrivare ad una dimensione pari, all’incirca, alla lunghezza di Planck, ovvero un milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di centimetro sotto il quale relatività generale e meccanica quantistica entrano in conflitto, impedendoci di squarciare l’ultimo (?) velo della nascita dell’universo.
Per questo e per molto altro ancora negli ultimi decenni si sono intensificate le ricerche del Santo Graal della fisica, quella teoria capace di armonizzare relatività generale e meccanica quantistica.
Nei prossimi post esploreremo alcune di queste teorie a partire da una che ha riscosso un importante successo la teoria delle stringhe ed i suoi…derivati.
