L'importanza di essere costante

Prefazione di Françoise Combes

Le costanti sono i valori di riferimento delle scienze fisiche. Esse racchiudono e concentrano tutte le unità di misura, nonché gli ordini di grandezza relativi dei diversi fenomeni: possono quindi essere considerate le colonne portanti della fisica. Ciò è particolarmente vero nel caso delle tre costanti principali, la velocità della luce c, la costante di gravitazione universale G e la costante di Planck h, su cui si basano tre teorie fondamentali: la relatività, la teoria gravitazionale di Einstein e la fisica quantistica. Queste costanti rappresentano le tre dimensioni del «cubo della fisica», una costruzione che riassume lo stato attuale della fisica. Inoltre hanno fornito a George Gamow, il celebre fisico dotato di un eccezionale talento per la divulgazione scientifica, le iniziali del suo eroe, C.G.H. Tompkins, un personaggio che esplora universi in cui le costanti sono sostanzialmente diverse da quelle che conosciamo noi. Così, per un valore basso della velocità della luce, Mr. Tompkins vede il suo prossimo accorciarsi nella direzione del movimento. Se queste costanti variassero, ne risulterebbero modificati il nostro Universo e le leggi della fisica che regolano il comportamento degli oggetti che ci circondano. Eppure alcune teorie, come quella delle stringhe, prevedono che queste costanti possano variare nel tempo e nello spazio. È possibile misurare tali variazioni per verificare queste sorprendenti teorie? Fino a ora nessuna variazione è stata rivelata in modo univoco e universalmente riconosciuto, ma i tentativi non mancano! Per alcune costanti, gli orologi atomici ci forniscono oggi informazioni con una precisione di 15 cifre significative (!). I meteoriti consentono di tornare indietro nel tempo fino all’epoca della formazione del sistema solare. Una campagna di misure astrofisiche sta analizzando la luce che ci arriva da quasar lontanissimi, molto più remoti nello spazio e nel tempo. In alcuni casi è stata evidenziata una possibile variazione, estremamente piccola, che però non è stata confermata da tutte le osservazioni; fra le altre, non l’hanno confermata neanche quelle da noi effettuate con lo svedese Tommy Wiklind nel campo delle lunghezze d’onda millimetriche!
Jean-Philippe Uzan e Bénédicte Leclerq hanno strutturato la loro opera come un’indagine sull’effetto di un’eventuale variazione delle costanti fondamentali. Ripercorrendo la storia concettuale della fisica, fanno sfilare davanti ai nostri occhi le scoperte più importanti, da Galileo e Newton fino a Planck ed Einstein, per approdare alle problematiche attuali, suscitate da osservazioni sempre più raffinate. Affrontare la fisica dal punto di vista delle sue costanti significa distinguere il fondamentale dal particolare; vuol dire anche individuare le diverse forze fisiche e constatare che non possono essere ricondotte a una sola e unica forza, come vorrebbe l’ideale unificatore. Lo sviluppo delle teorie
conduce alla semplificazione, all’analogia, al raggruppamento dei fenomeni. I fisici tentano di spiegare perché il mondo è così com’è: come mai, però, non trovano una spiegazione per il valore della massa delle particelle elementari, come l’elettrone o il protone? Dobbiamo credere allo sviluppo di una teoria promettente, quella delle superstringhe, in grado di offrire una nuova interpretazione delle varie particelle? Queste ultime non sarebbero altro che stati vibrazionali delle stringhe, oggetti estesi che appaiono localizzati unicamente sulla scala delle dimensioni macroscopiche che siamo in grado di apprezzare noi. Ne scaturirebbe una visione completamente inedita del nostro Universo...

Questa opera, estremamente didattica, costituisce un insieme completo e coerente che trascende il mero ambito delle costanti: vi vengono spiegati ed esposti numerosi concetti della fisica. Nel corso dell’indagine veniamo a conoscenza di dettagli appassionanti come, ad esempio, gli scienziati abbiano scoperto l’esistenza di un reattore nucleare naturale a Oklo, in Gabon, dopo vari mesi di sospetti da parte dei servizi segreti. Il lettore troverà il modo di accrescere piacevolmente le proprie conoscenze, con una profusione di aneddoti ad accompagnare la storia delle scoperte scientifiche. Ecco la scienza nel suo farsi, e non come viene insegnata nei corsi accademici!

Françoise Combes

Astronoma all’Osservatorio di Parigi
Membro dell’Accademia francese delle Scienze