Tutto è costituito da Campi

Un'astrazione familiare a tutti noi e usata implicitamente per definire lo spazio e il tempo, prevede la dicotomia fra corpi/entità e lo spazio fisico. I corpi/entità sono caratterizzabili da una posizione e possono muoversi nello spazio, interagire e trasformarsi. In questa astrazione, lo spazio vuoto non gioca alcun ruolo particolare, a parte fornire una nozione "naturale" per distinguere fra vari sistemi e permettere di calcolarne la distanza spaziale.

Ma -a ben vedere- una descrizione ragionevole della realtà non può fare a meno di considerare lo spazio stesso come un sistema e i sistemi da noi osservabili (inclusi noi stessi) come parti di esso o sue proprietà.

Provate infatti a considerare lo spazio vuoto come il nulla. Ciò porta immediatamente a tutta una serie di paradossi: ad esempio come è possibile che i sistemi (come noi e la Terra) si muovano nel nulla? Cos'è esattamente il nulla? Il nulla esiste o no?

A parte questa considerazione "intuitiva", ne esite una molto più solida. Gli scienziati nel corso di innumerevoli tentativi ed errori, sono stati forzati ad arrivare a questo concetto per poter spiegare adeguatamente i fenomeni naturali. Di fatto, tutte le più precise teorie fondamentali della fisica trattano lo spazio stesso come un sistema. Ciò ci introduce in maniera naturale al concetto di campo.

Cos'è un campo?

Per campo (in fisica) si intende una grandezza fisica presente in ogni punto dello spazio e del tempo (spaziotempo). Il concetto di base è tuttavia ben noto e utilizzato da tutti in molteplici ambiti. Pensate infatti alle previsioni meteo: il presentatore mostra in forma grafica il valore di diverse grandezze quali temperatura o vento nei diversi punti/aree dello spazio (superficie terrestre) e del tempo (giorno per giorno). In questo caso, la temperatura è un cosiddetto campo scalare, ovvero identificato da un semplice numero, mentre il vento è un campo vettoriale (rappresentato da una freccetta) perché caratterizzato sia da una ampiezza (intensità del vento) che da una direzione (spaziale), per ogni punto dello spaziotempo. In generale, un campo è un oggetto matematico capace di rappresentare le proprietà fisiche di interesse (misurabili) in ogni punto dello spaziotempo.

La realtà a livello elementare

Le descrizioni più elementari e accurate della natura sono attualmente fornite in termini di campi (sebbene piuttosto strani rispetto a quelli macroscopici della nostra esperienza quotidiana), presenti simultaneamente e capaci di interagire, ovvero influenzarsi l'un l'altro secondo precise regole. Queste regole sono scritte in linguaggio matematico (teorie), note come Relatività Generale (campo gravitazionale) e modello standard delle particelle (tutti i campi oggi ritenuti elementari eccetto quello gravitazionale). In particolare, specifiche predizioni del modello standard sono state verificate in laboratorio con una precisione senza precedenti, di circa una parte su 1000 miliardi! Sebbene non sia di certo la risposta definitiva, considerato l’accordo con i risultati sperimentali, questo modello può essere considerato la miglior teoria mai costruita dal genere umano.

In base al modello standard, lo spazio vuoto non è affatto il nulla. Esso semplicemente corrisponde allo stato di energia più basso (stato fondamentale) per tutti i campi sottostanti, mentre i sistemi che possiamo misurare (noi inclusi) corrispondono a stati eccitati ovvero dotati di energia più elevata rispetto lo spazio vuoto.

Una analogia

Una analogia molto intuitiva (ancorché imperfetta) è fornita dal famoso cartone animato "La Linea" di Osvaldo Cavandoli, in cui lo spazio è un continuum (linea piatta) e tutte le cose, incluso il personaggio, sono semplicemente distinguibili attraverso linee di altezza/forma diversa (ovvero stati energetici diversi):

Dunque:

Non so voi, ma ciò per me rappresenta un' autentica rivoluzione del concetto di realtà che è ben nota ai fisici, ma dovrebbe essere il più possibile di dominio pubblico. Questo articolo, così come il mio recente libro, rappresenta un mio piccolo contributo in questo senso.