L’utopia di una teoria del tutto

Lo studio affronta la questione, discussa nel mondo scientifico, se sia possibile elaborare una “teoria del tutto” «che descriva scientificamente ogni fenomeno fisico, rendendo possibile una comprensione effettiva delle strutture e delle dinamiche dell’universo». Vengono esaminati tre significati di tale espressione e argomentate le ragioni dell’impossibilità di raggiungere l’obiettivo prefissato in tutti e tre i casi. L’efficacia del metodo scientifico sembra potenzialmente illimitata e ci fa ritenere possibile che la scienza possa offrire una risposta definitiva alle domande che l’uomo da sempre si pone sul senso e il fine della propria esistenza, ma l’idea di un sapere assoluto di questo tipo è mera vanità. Antonino Ventura è docente di Logica matematica all’Università Cattolica di Brescia.

L’idea di una teoria del tutto, ossia di una teoria coerente che descriva scientificamente ogni fenomeno fisico, rendendo possibile una comprensione effettiva delle strutture e delle dinamiche dell’universo, si è affermata in tempi relativamente recenti, in seguito ai numerosi tentativi, per altro finora infruttuosi, di realizzare un’unificazione delle teorie fisiche conosciute. Com’è noto, l’ostacolo maggiore per il conseguimento di tale obiettivo consiste nell’unificare la gravità e le altre forze della natura, per la difficoltà di conciliare la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica. Questa, infatti, è fondata sul principio di indeterminazione, che non è incluso nella relatività generale e conduce a conseguenze relativisticamente inaccettabili. Malgrado ciò, alcuni tentativi di unificazione sono parsi promettenti, come per esempio, per citarne due tra i più recenti e più noti, la teoria delle stringhe e quella, secondo alcuni studiosi più convincente, denominata Loop Quantum Gravity, o teoria sulla gravità quantistica a loop¹. Ma per comprendere se l’obiettivo possa essere raggiunto, ed eventualmente in quale misura, è necessario in primo luogo precisare i limiti degli strumenti concettuali utilizzati per la formulazione di una teoria del tutto. Poi, a partire da tali limiti, bisogna analizzare criticamente il senso di tale teoria e la portata delle sue implicazioni. Vanno quindi determinati con esattezza i confini che non può oltrepassare senza risultare contraddittoria. Infine, occorre trarre conclusioni concernenti la sua rilevanza fondativa e la sua efficacia esplicativa.

Limiti epistemici di un’unica teoria fondamentale

Hawking, che più volte si è soffermato sull’ipotesi di una teoria del tutto, in un suo scritto espressamente dedicato a essa si esprime in modo cautamente ottimista sulla possibilità di una sua formulazione². Secondo Hawking, si darebbero tre possibilità: una teoria unificata, completa e definitiva dell’universo esiste e forse un giorno potremo scoprirla; oppure una tale teoria non esiste, ma esistono solo innumerevoli teorie capaci di descrivere sempre meglio l’universo; o infine una teoria dell’universo non esiste, perché gli eventi, oltre un certo limite, sono casuali e non predicibili³. Ma l’introduzione della meccanica quantistica ha permesso di escludere la terza possibilità, perché lo scopo della scienza «è oggi quello di formulare un insieme di leggi che ci permettano di predire gli eventi solo fino al limite fissato dal principio di indeterminazione»⁴. La seconda possibilità, poi, è anch’essa da escludere, perché lo studio di nuovi fenomeni richiederebbe teorie sempre più raffinate, che sarebbero verificabili solo fornendo alle particelle energie così alte da non essere in alcun modo disponibili, neppure potenzialmente⁵. È invece plausibile, sempre secondo Hawking, la prima possibilità. Infatti, energie così elevate «devono essersi dispiegate nei primissimi stadi della vita dell’universo», ed è possibile «che ci siano buone probabilità che lo studio dell’universo primordiale e i requisiti di consistenza matematica ci possano condurre, entro la fine del secolo, a una teoria unificata completa»⁶.

La posizione di Hawking è paradigmatica e, com’è ragionevole attendersi, variamente condivisa o avversata dagli studiosi. Per analizzarla criticamente è necessario, in primo luogo, precisare che cosa s’intenda con i termini “teoria” e “tutto”.