La materia oscura e l’energia oscura sono componenti misteriose del cosmo che hanno prodotto grandi cambiamenti nella nostra conoscenza.
In Fear of a Black Universe (La paura di un universo nero), Stephon Alexander scrive degli sforzi per dare un senso a questo “settore oscuro”. Si sono bloccati, sostiene, in parte perché i ricercatori sono diffidenti nei confronti di spiegazioni audaci per le cose sconosciute. Offre un’esplorazione personale su quanto la scienza sia recettiva verso le idee che violano le norme e le aspettative. E Alexander, un fisico teorico nero, si chiede: la ricerca di risposte nella fisica moderna è ostacolata da un’establishment che ha paura di considerare le idee di coloro che considera outsiders?
Fisico alla Brown University di Providence, Rhode Island, Alexander ha avuto un’illuminazione durante un’escursione a Trinidad e Tobago, il suo luogo di nascita. Sebbene traboccante di idee, si rese conto di aver evitato ricerche su argomenti apparentemente controversi a causa dei rischi per la sua posizione professionale.
“Le persone di colore nei circoli scientifici sono spesso accolte con scetticismo riguardo alle loro capacità intellettuali”, scrive. “Il mio stile esplorativo e personale di teorizzare, se abbinato alla mia razza, crea spesso situazioni in cui i miei colleghi bianchi diventano sospettosi e svalutano le mie speculazioni”. Questo libro, il suo secondo, illustra in modo toccante il motivo per cui tutti meritano pari opportunità di far volare la propria immaginazione.
Alexander discute tre principi fondamentali della fisica.
Il primo è quello dell’invarianza: le leggi della fisica sono immutabili per gli osservatori che si muovono l’uno rispetto all’altro a velocità costanti. Questo principio è alla base delle leggi della meccanica di Isaac Newton e idee simili hanno permesso ad Albert Einstein di sviluppare le sue teorie della relatività speciale e generale.
In secondo luogo, si concentra sulla sovrapposizione: lo stato di un sistema quantomeccanico è espresso come una combinazione di tutti i possibili stati in cui può trovarsi il sistema.
Il terzo è il principio di emergenza: “I sistemi formati da elementi che interagiscono tra loro possono esibire nuove proprietà che sono non possedute dagli elementi stessi”. Ad esempio, la superconduttività, il fenomeno per cui la resistenza elettrica scompare in certi materiali in determinate condizioni, è una proprietà emergente di alcuni sistemi quantomeccanici.
Rassegna sui classici
Questo è un nuovo modo di introdurre alcune nozioni di base, ma le brevi e veloci incursioni di Alexander richiedono molto ai lettori. Abile musicista jazz, Alexander ammette che la sua narrativa e la sua struttura procederanno come un’improvvisazione (il suo primo libro è stato The Jazz of Physics nel 2016).
Proprio come un orecchio inesperto può trovare difficile apprezzare un assolo complesso, quelli non istruiti in relatività, meccanica quantistica, teoria delle stringhe e gravità quantistica potrebbero avere difficoltà a tenere il passo.
Alexander passa in rassegna una serie di grandi idee: la natura del Big Bang e le domande che genera; l’origine della vita; il ruolo della coscienza nella meccanica quantistica e nell’evoluzione dell’Universo; teorie che cercano di conciliare la relatività generale con la meccanica quantistica; e altro ancora.
Altri hanno scritto tomi su ciascuno di questi argomenti, e Alexander senza dubbio ha pensato a fondo su di essi, ma sono difficili da raggruppare in modo convincente in un paio di centinaia di pagine di narrativa non lineare.
Prendi il capitolo “Idee oscure sulla vita aliena”. È un resoconto di un esperimento mentale fuori dagli schemi che Alexander ha inventato con il suo amico Jaron Lanier, un pioniere della realtà virtuale. E se, si chiedono, ci fossero numerose civiltà aliene che gestiscono potenti computer quantistici che legano nodi topologici nel tessuto dello spazio-tempo per eseguire calcoli, utilizzando rilevatori di onde gravitazionali per leggere e scrivere informazioni nel vuoto dello spazio-tempo? È speculazione accumulata su speculazione: roba che ti lascia senza fiato.
Alexander scrive che questa “nozione bizzarra” potrebbe spiegare perché la quantità di energia oscura osservata nell’Universo è quasi 120 ordini di grandezza inferiore a quanto previsto da considerazioni teoriche: forse “gli alieni hanno usato l’energia oscura come risorsa per far funzionare i loro computer allo stesso modo in cui noi divoriamo il petrolio per far funzionare le nostre auto e i nostri jet”. Perché dovrebbero? Per godersi la realtà virtuale di alta qualità, ovviamente. I salti di immaginazione di Alexander seguono la forte tradizione degli esperimenti mentali in fisica, ma il loro reale significato potrebbe essere accessibile solo ai conoscitori.
Casi studio nella diversità
Lungo la strada, Alexander vuole convincere il lettore che la mancanza di diversità nella scienza diminuisce la qualità della ricerca compiuta, oltre ad essere un problema di giustizia sociale. Due delle sue storie esemplificano l’argomento. Uno riguarda James Gates, un teorico afroamericano, il cui lavoro sulla supersimmetria (un’estensione del modello standard della fisica delle particelle) negli anni ’90 con Hitoshi Nishino ha ricevuto poca attenzione.
Secondo Alexander, un lavoro simile più di un decennio dopo, chiamato teoria ABJM (dal cognome dei ricercatori che l’hanno sviluppata: Ofer Aharony, Oren Bergman, Daniel Jafferis e Juan Maldacena), è stato accolto come un risultato fondamentale. Alexander ci sfida a riflettere sul motivo per cui pochi ricercatori (incluso lui stesso) hanno notato il lavoro precedente di Gates e Nishino.
L’altra storia è più personale. Alexander dà un resoconto penoso delle affermazioni di un collega e amico bianco in visita circa i suoi colleghi postdoc alla Stanford University in California i quali potrebbero evitarlo perché “sentono che hanno dovuto lavorare così duramente per arrivare in cima mentre tu [Alexander] ci sei riuscito facilmente, attraverso le facilitazioni legate alle politiche di inclusione”.
Inutile dire che non avevano idea di quanto Alexander avesse dovuto lavorare, o quali barriere avesse dovuto superare, per farcela in fisica, provenendo da una famiglia povera cresciuta nel Bronx, New York City, nel anni ’80.
Ferito e resosi conto di dover mostrare i suoi punti di forza in modo indipendente, Alexander iniziò a lavorare da solo in un bar, senza l’aiuto dei colleghi. Qui, ha affinato il pensiero fuori dagli schemi che ha portato a un articolo (con il suo mentore Michael Peskin) che fornisce una nuova teoria sul perché c’è molta più materia che antimateria nell’Universo (SHS Alexander et al. Phys. Rev. Lett. 96, 081301; 2006). Il suo resoconto offre una visione potente delle forze sistemiche che lavorano contro l’inclusione.
Non c’è dubbio che la fisica negli Stati Uniti abbia un problema legato alla diversità, uno dei più grandi tra tutte le scienze. Secondo l’American Institute of Physics, nel 2012, i neri o afroamericani, che comprendono circa il 13,4% della popolazione degli Stati Uniti, costituivano solo il 2,1% dei membri della facoltà di fisica.
Nel 2018, i membri del team per l’ inclusione dell’American Physical Society hanno denunciato che sebbene circa un terzo dei cittadini statunitensi in età universitaria erano afroamericani, ispanici o nativi americani, meno dell’11% dei diplomi di laurea in fisica veniva assegnato a persone di questi gruppi . La cifra è solo del 7% per i dottorandi: circa 60-70 studenti ogni anno (vedi T. Hodapp e E. Brown Nature 557, 629-632; 2018).
Oltre all’impatto del razzismo storico e strutturale sul controllo delle idee, altri fattori sociologici avvantaggiano alcune vie di ricerca rispetto ad altre.
La comunità dei teorici delle stringhe è ampia e ben finanziata e può competere con altre teorie della gravità quantistica, ad esempio, come viene esplorato in libri come The Trouble With Physics (2006) di Lee Smolin. E molte idee vengono scartate semplicemente perché giudicate cattive. La paura di un universo nero avrebbe potuto essere più ricca con uno sguardo più attento al modo in cui questi fattori interagiscono.
Tuttavia, questo vuole essere un avvertimento sulla necessità di ascoltare una più ampia diversità di voci in fisica, come in tutte le scienze.
* da Nature 597, 471-472 (2021), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02526-2
(traduzione di Silvia Di Fonzo)
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