SPAZIOTEMPO: UNA DISCUSSIONE IN BULGARIA SENZA VOTAZIONI “BULGARE”

imagesLa IV International Conference on the Nature and the Ontology of Spacetime quest’anno si è tenuta a 15 km da Varna, città che, citando l’affidabile Lonley Planet, si rivela essere di gran lunga la più interessante e cosmopolita del Mar Nero. Ed è proprio di fronte alla lunga spiaggia bulgara che si trova l’hotel dove fisici, matematici e filosofi di fama interazionale hanno deciso di esporre le loro tesi sull’ontologia dello spazio e del tempo.

Quando scrivo nomi di fama internazionale intendo personalità come Dennis Dieks e il premio Nobel per la fisica Greald’t Hooft (Utrecht University), Fred Muller (Erasmus University Rotterdam), Oliver Pooley (University of Oxford), Vesselin Petkov (Minkowski Insitute) e, tra le eccellenze italiane, Marco Giovanelli (University of Tuebingen) Lorenzo Maccone (Università di Pavia) Francesca Vidotto (Radbould University) –una delle poche donne presenti, oltre, ovviamente, alla dottoranda Antonella Foligno (Università di Urbino) e alla sottoscritta.

In questo spaziotempo (perdonatemi il facile gioco di parole) di pochi giorni si intrecciano indistintamente questioni storiche, fisiche, matematiche e filosofiche, in miscuglio di inglese, italiano, olandese, spagnolo e italiano. Il tutto ovviamente condito da (buon) abbondante caffè bulgaro!

Tra tutte le questioni poste, il fil rouge che lega le esposizioni degli speaker può identificarsi nel seguente interrogativo: alla luce della rivoluzionaria struttura dello spaziotempo si può affermare una rivincita della tesi relazionista rispetto a quella sostantivalista?

Rispolveriamo brevemente le radici storiche del dibattito per chiarire meglio la situazione. Tra il XVII e il XVIII secolo nacque la disputa tra due correnti di pensiero opposte: sostantivalisti e relazionalisti. I primi, sostenuti da Newton, propongono l’idea che lo spazio e il tempo siano una sorta di “sostanza” che persiste in maniera indipendente rispetto agli oggetti collocati in esso. Una posizione molto intuitiva di per sé. Supponiamo di avere un acquario. Qualora vengano eliminati i pesci, rimane un acquario? Assolutamente sì. Qualora venga eliminata anche l’acqua, rimane comunque un acquario? Certo! Allo stesso modo, afferma un sostantivalista, pur eliminando tutti gli oggetti materiali dallo spazio, esso persiste, indipendentemente dalla loro esistenza.

Sul lato opposto della strada si pone il relazionismo. Tale corrente – di origine aristotelica e sviluppata nel ‘700 dal famoso carteggio tra Leibniz e Clarke –  sostiene, invece, la tesi per cui lo spazio dipende totalmente dall’esistenza fisica degli oggetti materiali, e, in particolare, dalle relazioni che sussistono tra questi oggetti e le loro parti. Lo spazio non è una sostanza, poiché è ontologicamente dipendente dagli oggetti materiali. Il classico esempio riportato in questa sede chiarisce in modo cristallino qualsiasi dubbio: un albero genealogico esiste solo in virtù delle relazioni tra i membri di una famiglia senza le quali non ci sarebbe alcun ramo e, di conseguenza alcun tronco. Allo stesso modo lo spazio si definisce grazie alle relazioni degli oggetti materiali, poiché uno spazio vuoto non ha esistenza alcuna.

L’utilizzo di argomenti più strettamente empirici legati alla dinamica e alla cinematica di Newton portarono la maggior parte dei fisici a sostenere la tesi sostantivalista, piuttosto che supportare le tesi teologico-metafisiche di Leibniz.

Con l’introduzione della relatività di Einstein nel 1905 questa accesa discussione mutò: le nozioni di spazio e di tempo classiche, a tre dimensioni, equivalenti ed omogenee tra loro, vengono ritrattate alla luce della nozione di spaziotempo, ossia una struttura quadrimensionale dell’universo che rende lo spazio e il tempo omogenei. In questo caso, la collocazione spaziale e quella temporale diventano strettamente dipendenti dal sistema di riferimento in cui gli eventi hanno un loro sviluppo, per cui ogni sistema di riferimento presuppone diverse coordinate spaziotemporali. Non esiste più uno spazio assoluto, né un tempo assoluto, ma una struttura dell’universo che influenza e viene influenzata dalla presenza della materia in esso. Materia ed energia sono due aspetti della stessa medaglia (ricordiamoci la famosa legge E= mc2) e la curvatura dello spaziotempo viene definita dalla presenza di materia in esso. Quindi un qualsiasi oggetto materiale inserito in un campo gravitazionale è causa di una curvatura del campo stesso. Ad esempio, il Sole, avendo una massa molto elevata, deforma così tanto la struttura spaziotemporale da condurre i pianeti a girare attorno alla sua orbita.

Uno spazio che si curva, che si modifica, che si ondula in base alla presenza di oggetti materiali sembra quindi fornire buone ragioni per confermare una ripresa della tesi relazionista, mettendo da parte la tesi sostantivalista.

Tuttavia è giusto chiedersi: è davvero una sconfitta senza riserve del sostanzialismo, o piuttosto si tratta di un ritiro dalla partita, e quindi la vittoria del relazionismo è una scelta obbligata? Alcuni filosofi della scienza ritengono possibile introdurre una terza via: il cosiddetto strutturalismo spaziotemporale. Dorato (2000), Wüthrich (2009) e Muller (2011) sono alcuni dei filosofi che sostengono questa linea. Strettamente parlando, dopo l’avvento della relatività generale si ipotizza che non sia più possibile parlare di “oggetti materiali” come classicamente si è soliti fare, ma solamente di “eventi”, fatti che, essendo quadridimensionali, coincidono esattamente con lo spaziotempo che occupano e deformano. In quest’ottica, gli oggetti non sono altro che un caso particolare di eventi in cui la temporalità è così tanto lenta da sembrar permanenti. Secondo questa linea quindi lo spaziotempo può essere considerato un’entità solo in relazione alla materia che contiene, ma questo qualcosa che lo contiene è esso stesso spaziotempo. In parole povere, si può considerare una sostanza con una sua entità, poiché si deforma in base alla presenza di oggetti materiali contenuti al suo interno, tuttavia, è definito dalla relazione con tali oggetti materiali.

C’è anche chi, come Robert Rysianewic, sostiene che la disputa è ormai datata, poiché la relatività generale impedisce una chiara distinzione fra aspetti geometrici e materiali.

E quindi? Che cosa significa attribuire un certo tipo di conseguenza metafisica piuttosto che un’altra a una teoria fisica? Nel corso del XX secolo abbiamo assistito a una rivoluzione scientifica e culturale di immensa portata: relatività generale di Einstein e meccanica quantistica hanno stimolato un’immagine del mondo che lascia ancora molti interrogativi, ancora irrisolti. Il concetto di campo ha portato una riflessione completamente differente dall’idea di spazio che ci è stata insegnata a scuola. Proseguendo sulla strada indicata dallo strutturalismo dello spaziotempo, emerge una realtà che non solo non è composta da uno spazio e da un tempo come dimensioni a sé stanti, ma addirittura si deve parlare di struttura, richiedendo una ridefinizione concettuale (e linguistica) anche delle stesse cose materiali.

Lisa Zorzato

 

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