La fisica (storicamente filosofia della natura) è la scienza dedita allo studio dei fenomeni naturali, i suoi costituenti, le sue interazioni e relazioni.
Essa è una scienza antica ed estremamente vasta; essa rappresenta una delle più importanti e variegate tra le discipline "dure".
La fisica nasce con l’ambizione di comprendere e descrivere la natura. A differenza della filosofia, che si interroga sui fondamenti ultimi dell’essere, la fisica costruisce modelli capaci di prevedere e organizzare i fenomeni osservati. Il suo strumento privilegiato è la matematica, che fornisce un linguaggio rigoroso, astratto e universale. Tuttavia, il rapporto tra realtà fenomenica e rappresentazione matematica non è mai neutro: ciò che viene tradotto in formule è sempre frutto di scelte arbitrarie e di semplificazioni.
In effetti la fisica non è mai una fotografia perfetta della natura, ma un insieme di modelli matematici che cercano di descrivere, prevedere e organizzare i fenomeni. La matematica è lo strumento - rigoroso e coerente - con cui la fisica costruisce schemi concettuali. Però ogni modello ha sempre un certo grado di astrazione e arbitrarietà:
- si scelgono grandezze "misurabili" e si trascurano altre
- si introducono semplificazioni (moto senza attrito, corpi puntiformi, ecc.)
- si usano leggi che non sono verità assolute, ma validi entro un certo dominio di applicazione (la meccanica newtoniana per velocità "piccole", la relatività per velocità alte, la meccanica quantistica per scale microscopiche).
In questo senso la fisica non pretende di descrivere la natura nella sua essenza (che resta un mistero filosofico), ma di fornirci strumenti predittivi. Einstein lo riassumeva bene: "La teoria decide che cosa possiamo osservare."
La fisica è come la medicina. Un modello funziona perchè non conosciamo di meglio; arrivati ad un nuovo modello (più accurato, più aderente alla realtà) quello vecchio si scarta e si sostituisce. Agli inizi del 20esimo secolo, moltissimi fisici ritenevano arrivata la "fine della fisica".
Molti scienziati ritenevano che la fisica fosse ormai "completa": le leggi di Newton spiegavano il moto dei corpi, l’elettromagnetismo di Maxwell descriveva luce e campi, la termodinamica e la meccanica statistica sembravano chiarire il comportamento della materia. Sembrava che restassero solo "dettagli" da perfezionare.
Lord Kelvin è spesso citato per una frase simbolica: "Non resta più nulla da scoprire in fisica, se non misure più precise". In realtà aggiungeva che c’erano due "piccole nubi all’orizzonte":
- Il problema dell’etere e della propagazione della luce (risolto con la relatività speciale di Einstein nel 1905).
- Il problema della radiazione del corpo nero (da cui nacque la teoria dei quanti di Planck, anch’essa nel 1900).
Queste nubi si rivelarono un vero e proprio uragano che ha sconvolto tutte le teorie odierne all'epoca, al punto da porre un problema filosofico all'essenza stessa della conoscenza dell'universo e i suoi meccanismi:- La relatività, che ridefinì spazio, tempo e gravità.
- La meccanica quantistica, che introdusse un nuovo paradigma per la materia e l’energia a scala microscopica.
Da allora, la fisica si è mossa consapevole di navigare tra modelli diversi, ognuno valido in un certo regime ma incapace di abbracciare l’intero reale. La fisica moderna appare come un puzzle teorico:
- La relatività generale descrive la gravità e la struttura dello spazio-tempo a grande scala.
- La meccanica quantistica e la teoria quantistica dei campi spiegano le interazioni fondamentali a livello microscopico.
- Il Modello Standard delle particelle raccoglie con enorme successo le particelle e le forze (eccetto la gravità).
Ad oggi non siamo arrivati ad una Grande Teoria Unificante (GUT) né tantomeno una Teoria del Tutto ed è improbabile che ciò accada nel prossimo futuro.
Considerazione personale:
La fisica, sopratutto quella di livello universitario, rischia di apparire come un insieme di leggi e formalismi rivelati che bisogna imparare a capire senza che essi vengano necessariamente compresi nella loro provenienza. L'università tende a privilegiare il risultato e la capacità di calcolo rispetto al processo storico ed intuitivo che ha portato a quelle leggi. Purtroppo in molti aspetti l'università si è piegata all'utilitarismo didattico. Quando ho studiato fisica, non rimasi particolarmente soddisfatto perché ogni nozione era troppo arbitraria per il mio gusto. Ritorniamo proprio al discorso che ho fatto nell'articolo sulla conoscenza; cosa significa davvero conoscere un fenomeno? Proprio questo tipo di domanda permaneva durante lo studio, e di fatto mi rendevo conto che nessun tentativo di illustrare in maniera esemplare la strutturazione della teoria venisse fatta affinché questa apparisse come "sensata" o "plausibile".Di seguito sono elencati degli articoli che trattano di alcuni dei temi principali della fisica.