IV.3 I tre livelli di credibilità scientifica

Qualcuno potrebbe dire: «Ho visto un extraterrestre che viaggiava su un disco volante: una sola volta».

E un amico potrebbe aggiungere: «L’anno scorso, in un momento particolare, sono riuscito, con la sola forza della mia volontà, a trasformare un pugno di sabbia in polvere d'oro. Non lo saprò più fare. D'altronde, come si può pretendere che un esperimento così straordinario possa essere ripetuto? E già difficile farlo una sola volta, figuriamoci due».

E invece no. Gli esperimenti più difficili e straordinari, se sono scientificamente veri, debbono essere riproducibili. Cardine della Scienza galileiana è la riproducibilità di un esperimento. Da parte di tutti, nessuno escluso. Non solo. Ma sempre e dappertutto.

L’esperimento irripetibile non fa parte della Scienza. Quando attraverso lo studio del moto, con i piani inclinati e con le pietre sospese a un filo, Galilei smantellava quell'incredibile castello di false verità. Quando quell’uomo (paragrafo VIII.2), dopo innumerevoli speculazioni filosofiche (che discuteremo nel paragrafo V.9), riusciva a comprendere e scoprire il significato dell'attrito, dimostrando con i fatti che i più grandi cervelli dell'umanità di tutti i tempi, per secoli e secoli, non avevano afferrato questa lampante verità naturale, che è costantemente sotto i nostri occhi. Quando scopriva queste cose, non faceva forse esperimenti straordinari nella loro dirompente potenza conoscitiva? Non erano forse quelli i più incredibili traguardi mai toccati dall'intelletto umano, nello studio della struttura del mondo in cui viviamo e di cui siamo fatti?

Quegli esperimenti avevano un marchio di vera e nuova qualità: essi erano, dovevano essere, riproducibili.

Ancora oggi, chi avesse dubbi sui risultati di Galilei - lo abbiamo già detto - può ripeterne gli esperimenti. La ricerca scientifica è basata su questo pilastro. Però ancora oggi, a quattro secoli da Galilei, questo cardine della riproducibilità viene spesso dimenticato. È bene quindi chiarire come stanno le cose nella Scienza galileiana.

I livelli di sicurezza scientifica sono tre. Il primo appartiene agli esperimenti su cui l'uomo ha un completo controllo e che può sempre riprodurre. Esempio: chi non credesse al fatto che, fino alle energie di sessanta miliardi di elettronVolt, un protone contro un altro protone scontrandosi non si rompe, non avrebbe da fare altro che ripetere tutta la complessa serie di esperimenti da me fatti, insieme a un gruppo di miei collaboratori, usando la macchina ISR del CERN a Ginevra. E questo lo si trova scritto con tutti i dettagli nelle nostre pubblicazioni scientifiche.

Il secondo livello si ha quando non è possibile intervenire direttamente su un fenomeno, ma solo osservarlo. Ad esempio nel cielo. Astronomi e astrofisici scrutano, osservano e misurano ciò che avviene in quel grande e immenso laboratorio che è il Cosmo. In un angolo di cielo esplode una supernova. In un altro, ruota vertiginosamente una Stella di neutroni, e così via. Mettendo insieme il tutto, si può ricostruire come si trasformano certe Stelle.

Se ci fossimo limitati a questi esperimenti di secondo livello, non avremmo mai scoperto i neutroni. E non potremmo quindi immaginare l'esistenza di Stelle fatte con particelle così peculiari quali sono i neutroni. Non è tutto. Quando un ciclo di eventi si riproduce poche volte, è bene stare attenti. Pur non avendogli astrofisici alcuna possibilità di mettere in laboratorio una stella per ripetere l'esperimento che stanno osservando, il secondo livello di sicurezza scientifica è tanto più credibile quanto più numerosi sono i casi osservati di fenomeni identici.

Un fenomeno che si osserva una sola volta appartiene al terzo livello di sicurezza scientifica. 

L'esempio più clamoroso è l'Universo. Gli astrofisici dicono che sia nato con il Big-Bang, circa quindici miliardi di anni fa. E che sia arrivato fino ai nostri giorni, dopo una fantastica serie di fenomeni espansivi e di raffreddamento. Affinché questo ciclo di eventi possa ripetersi sarebbe necessario un altro Universo. Ma di universi ce n'è uno solo, quindi non possiamo né riprodurre né osservare - nemmeno per una sola volta - la ripetizione dello stesso fenomeno. 

Non è certo un caso che in questi ultimi anni siano fioriti tanti modelli i quali hanno in comune una proprietà: il Big-Bang non è l'origine. E si studiano i fenomeni legati alla Fisica del pre-Big-Bang. Siamo però sempre al terzo livello: manca infatti il banco di prova della riproducibilità diretta o indiretta. Il massimo cui si può arrivare è lo studio di alcune conseguenze. Un esempio è la cenere del Big-Bang, detta in terminologia scientifica radiazione a 2.7 gradi Kelvin, o luce fredda del Cosmo, e i cambiamenti causati su questa cenere da ciò che è occorso durante il pre-Big-Bang. Un altro esempio sono i campi magnetici galattici che avrebbero finalmente una loro spiegazione nella Fisica del pre-Big-Bang. 

Come diceva uno dei padri della Fisica Moderna, Niels Bohr, non esistono teorie belle e teorie brutte. Ma soltanto teorie vere e teorie false.

La cosa straordinaria è che le teorie considerate a prima vista brutte risultano, alla fine, riconducibili a una bellezza e a una eleganza teorica molto più profonde. Esempio. Lo abbiamo visto con la teoria che voleva le orbite dei pianeti cerchi-perfetti. Essa aveva quale base la bellezza geometrica del cerchio. Le orbite ellittiche appartengono a una teoria geometricamente brutta, in quanto l'ellisse non è altro che un cerchio deformato. Eppure le orbite dei pianeti sono ellittiche, non circolari. L'eleganza e la bellezza delle orbite ellittiche sta nella formulazione matematica che esprime la legge di gravitazione universale, di cui le ellissi, non i cerchi, sono conseguenza. L'eleganza della formulazione matematica di questa legge vince su una semplice considerazione di eleganza geometrica.

Quando si arriva a capire come stanno veramente le cose, ci si accorge che la Natura ha scelto una strada più elegante e più semplice di quanto si potesse immaginare. Le condizioni complesse esistono solo quali fenomeni transitori. Esse stanno a indicare che molte cose sono ancora da scoprire, prima di arrivare al nocciolo del problema. Per far questo è necessario seguire la strada della riproducibilità scientifica. Ecco perché il primo livello rimane A perno della Scienza galileiana. Bisogna quindi diffidare di tutti coloro che, elaborando teorie, dimenticano il banco della prova sperimentale, riproducibile. Una sola volta e mai più vale per le favole, non per la Scienza.

L'enciclica "Fides et Ratio" del Santo Padre Giovanni Paolo II

Fides et Ratio (14 Settembre 1998)
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