UNIVERSO ELEGANTE - STRINGHE e SUPERSTRINGHE

Il paesaggio della teoria delle stringhe
Secondo la teoria delle stringhe l'UniVerso occupa una valle a caso tra una scelta pressoché infinita di conche in un immenso paesaggio di possibilità. Una mappa di tutte le possibili configurazioni delle dimensioni extra produce un "paesaggio" all'interno del quale ciascuna valle corrisponde a un insieme stabile di leggi. L'intero UniVerso visibile esiste in una regione dello spazio associata a una valle del paesaggio che dà casualmente luogo a leggi fisiche compatibili con l'evoluzione di forme di vita.
By Raphael Bousso e Joseph Polchinski 
vedi PFD: Universo e la teoria delle stringhe + Teoria R3  - Una semplice Teoria dell'UniVerso - PDF - dell'Ing. Alberto Angelo Conti
Tratto da: Le Scienze, n. 435, novembre 2004

Una teoria che tutto lega per un UniVerso Elegante
Una conversazione con Brian Greene, uno dei più noti fisici teorici del momento che, riferendosi all'incapacità di vedere le dimensioni più elevate, inerenti alla teoria delle stringhe, scrive: "Non le vediamo a causa del modo in cui guardiamo... come una formica che continua a camminare lungo il gambo di un giglio... potremmo librarci in un imponente, vasto, spazio a più alte dimensioni".
L'intervista è stata condotta da P. Tyson editore capo di Nova on line.

Dopo aver scritto un libro di 400 pagine sulla teoria delle stringhe (L'universo elegante. Superstringhe, dimensioni nascoste e su ricerca della teoria ultima - Einaudi 2003) ed aver poi aiutato NOVA a tradurre quel libro in un documentario di tre ore (NOVA - The Elegant Universe - By Joseph McMaster) ci siamo chiesti se Brian Greene potesse avere qualcos'altro da dire sulla teoria delle stringhe. Non c'era motivo di preoccuparsi.
Infatti, in quest'intervista Greene descrive in modo eloquente che cosa significhi conoscere qualcosa dell'UniVerso prima che lo sappiano gli altri, come si chiede se ci siano aspetti della natura che noi umani non saremo mai abbastanza intelligenti da capire, e perché preferirebbe scoprire oggi stesso se la teoria delle stringhe è errata, e tant'altro ancora.

La via dell’accettazione
NOVA: Trovi che sia un periodo entusiasmante  per un  teorico delle stringhe ?
Greene: E’ un periodo meraviglioso. Gli scorsi anni sono stati testimoni di un grandissimo progresso, cosi grande che, credo, nessuno nella sua più fervida fantasia avrebbe mai immaginato che saremmo arrivati così avanti come abbiamo fatto.

NOVA: Pensi che la teoria delle stringhe sarà mai così ampiamente accettala come, ad esempio, la teoria della relatività generale ? Cosa sarebbe necessario affinché succeda ?
Greene: Beh, la vera ragione per cui la relatività generale è così ampiamente accettata è perché ha fatto previsioni che sono state confermate da osservazioni sperimentali. Quella principale che l'ha confermata e resa nota è stata la previsione della curvatura della luce stellare da parte del sole, confermata nel 1919 durante le osservazioni di un'eclisse solare. Questo, fu il momento in cui la relatività generale emerse dal regno della teoria ed entrò, così come la conosciamo, a far parte della nostra realtà.
Affinché la teoria delle stringhe ottenga il tipo di accettazione della relatività generale, deve fare la stessa cosa. Deve tare una previsione che è confermata da un qualche esperimento. E finora non siamo ancora arrivati al punto in cui possiamo fare previsioni definitive che, se trovate, la confermano, e se non trovate, la negano.

Siamo, comunque, al punto in cui possiamo fare alcune previsioni approssimative su eventi che potrebbero accadere nei futuri acceleratori in costruzione, in particolare uno a Ginevra, chiamato Large Hadwn Collider, che dovrebbe essere pronto all'incirca nel 2007, 2008.
Se alcune delle previsioni anticipate dalla teoria delle stringhe siano in grado di avverarsi, sarà provato attraverso gli esperimenti in quell'acceleratore, dopo di che, reputo alquanto possibile che tale teoria sia accettata alla stessa stregua della relatività generale.

NOVA: Puoi fare un esempio di una previsione che potrebbe essere sperimentalmente verificata nei prossimi anni ?
Greene: Ceno. Una delle caratteristiche più strane della teoria delle stringhe è che richiede più delle tre dimensioni spaziali che vediamo direttamente nel mondo che ci circonda.
Sembra fantascienza, ma è un risultalo indiscutibile della matematica della teoria delle stringhe. Allora la domanda è, dove sono le altre dimensioni ?
Un'idea è che siano tutto intorno a noi, ma sono piccole a confronto delle dimensioni che vediamo direttamente e perciò sono più difficili da rintracciare.
Quello che la teoria predice anche — non necessariamente, ma è possibile — è che l'energia può sfuggire dalle nostre dimensioni conosciute e infiltrarsi in queste extra dimensioni, in circostanze appropriale. Quelle circostanze appropriale potrebbero essere generate in collisioni ad alta energia che avverranno nel nuovo disintegratore di atomi, il Large Hadwn Collider. F quindi possibile, che attraver­o queste collisioni ad alta energia possiamo scoprire che c'è meno energia alla fine della collisione che all'inizio.
Se la perdita d'energia è del tipo giusto, sarebbe una prova molto valida che l'energia è filtrata in queste extra dimensioni.
Se ciò fosse vero, se quella fosse la miglior spiegazione che potessimo trovare, sarebbe una valida prova che la struttura della teoria delle stringhe è corretta.

NOVA: Quali risultati sperimentali, in grado di dar supporto alla teoria delle siringhe, pensi farebbero drizzare le orecchie persino a detrattori tradizionalisti, duri a morire, come Sheldon Glashow (professore di Fisica alla Boston University e vincitore del premio Nobel per la fisica nel 1979 ndr)
Greene: Beh, uno sarebbe quello che ho appena menzionato. Un’altro, di fatto il più probabile risultato sperimentale ad essere trovato, secondo la mente di molti, è un qualcosa chiamato supersimmetria.
Il nome completo della teoria delle stringhe è in realtà teoria delle super-siringhe. Il "super" sta per questa caratteristica chiamala super simmetria che,  senza entra nei dettagli, predice che per ciascuna particella conosciuta nel mondo, ci sia una particella compagna, il cosiddetto partner supersimmetrico.
Così per l'elettrone, ci dovrebbe essere il partner elettrone supersimmetrico, o selettrone, come lo si definisce.
Per i quark, ci dovrebbero essere i quark super-simmetrici, o squark. Per i neutrini, gli sneutrini, e così via.
C'è, quindi, un intero spettro di "sparti-celle", se vogliamo chiamarle così, che la teoria prevede come esistenti, ma che nessuno finora ha mai visto.
Crediamo che il motivo sia perché sono molto più pesanti delle parti-celle conosciute, e più qualcosa è pesante, più energia, più spinta ci vuole per produrlo in una collisione. Speriamo che questi nuovi disintegratori di atomi, in particolare il Large Hadron Col­lider, abbiano energia sufficiente per iniziare a produrre queste particelle che la teoria prevede. Ora, se quelle parti-celle sì trovassero, non proverebbero che la teoria delle stringhe è corretta. Proverebbero che quest'aspetto supersimmetrico della teoria è corretto.
E la teoria delle stringhe non è l'unica che ammette la supersimmetria, perciò questo non è necessariamente un punto eclatante. Sarebbe, però, una notevole prova circostanziale che la teoria delle stringhe è sulla buona strada. Quindi, per molti versi, lo considero l'esperimento più probabile per ottenere risultati positivi e per concederci almeno questo  particolare intermezzo verso la conferma della teoria delle stringhe.

NOVA: Hai mai avuto dubbi sulla teoria delle stringhe ?
Greene: Costantemente ! inten­do dire, in un certo senso, si tratta di una carriera ben strana.
Sinora ho speso qualcosa come 17 anni a lavorare su una teoria per la quale non c'è, in effetti, alcun supporto sperimentale diretto.
È un modo dì vivere e di lavorare molto precario. La cosa buffa è - a volte ho quest'impressione - che alcune persone al di fuori del settore pensino che ci sia un qualche elemento di sicurezza nel lavorare su una teoria che ha fatto delle previsioni che è difficile dichiarare false. In un certo senso, stiamo lavorando su qualcosa che non può essere dichiarato falso.
E talvolta c'è la sensazione che ne siamo felici. Ma lasciami dire categoricamente che se la teoria fosse sbagliata, lo vorrei sapere oggi stesso, così non ci perderei più il mio tempo. Non avremo alcuna sicurezza che è corretta finché gli esperimenti non la dimostreranno tale.
Vorrei aggiungere, però, che nella mia mente c'è già un forte motivo circostanziale che lo sia, perché mette assieme relatività generale e meccanica quantistica, e ciascuna di queste teorie ha già ricevuto un grandissimo supporto sperimentale.
La teoria delle stringhe è quella che ha maggiormente sviluppato le capacità di unire la relatività generale e la meccanica quantistica in modo consistente. Penso che l'UniVerso sia consistente, e perciò, credo, che la relatività generale e la meccanica quantistica debbano essere combinate in modo che abbiano un senso. Questo è ciò che fa la teoria delle stringhe e, per me, è alquanto convincente.

Limiti alla comprensione
NOVA: C'è un modo per far capire alla gente, che ne sa poco di matematica, la suprema eleganza della teoria delle stringhe ?
Greene: Penso di sì. Sai, quando si dice che le teorie della fisica sono eleganti ciò che spesso vogliamo intendere è che la teoria è capace di spiegare una vasta gamma di fenomeni usando una piccolissima quantità d'idee formidabili (piene di forza).
Eleganza deriva dalla "tremenda" estensione di queste poche e semplici idee. E questa è veramente una caratteristica centrale della teoria delle stringhe. Abbiamo l'idea che i costituenti di base della natura siano queste stringhe vibranti, che le loro strutture vibrazionali dettino le proprietà delle particelle, e dettino i tipi di forze al lavoro nel mondo. Se la teoria è corretta, quel semplice concetto sarà forse in grado di spiegare, in principio, qualsiasi fenomeno fisico. È in quella potente estensione che risiede l'eleganza.

NOVA: Pensi che ci siano limiti alla possibilità di conoscere l'universo ?
Greene: Non so. Mi piace pensare che non ce ne siano, ma temo che ciò sia un po' ottimista. Un'analogia usata nel programma NOVA, al quale sono mollo affezionato, è: siamo certamente consapevoli che su questo pianeta ci sono esseri intelligenti la cui capacità di capire le profonde leggi dell'universo è limitata. Per quanto tu possa cercare di insegnare al tuo gatto la relatività generale, farai fiasco. Ecco qui, l'esempio di un essere vivente intelligente che non arriverà mai a conoscere questo tipo di verità sul modo in cui il mondo sta insieme.
Perché mai noi dovremmo essere diversi ? Siamo certamente in grado di spingerci più in là dei gatti, ma perché il nostro cervello dovrebbe essere in qualche modo così approprialo all'universo da comprenderne i meccanismi più profondi ?

NOVA: Beh, per esempio, la maggior parte della gente ha difficoltà a visualizzare una quarta dimensione spaziale. Tu lo sai fare ?
Greene: No. Con l'occhio della mente non posso vedere nulla oltre le tre dimensioni. Quello che posso fare, è usare la matematica che descrive quelle dimensioni ulteriori e poi provare a tradurre quello che la matematica   mi   dice in analogie dimensionali più basse in grado di aiutarmi ad avere una raffigurazione di quello che mi ha detto la matematica.
La rappresentazione, però, è certamente inadeguata al compito di descrivere interamente quello che succede, perché è in dimensioni più piccole, mentre in dimensioni più grandi, le cose sono definitivamente diverse.
A dir la verità, non ho mai incontrato nessuno che possa visualizzare più di tre dimensioni. Ci sono alcuni che affermano di poterlo fare, e forse possono; è difficile da dire. Ed è senz'altro difficile - dal momento in cui il tuo cervello è coinvolto in un mondo che sembra avere tre dimensioni ed è molto adatto ad immaginarsi quel tipo di mondo - andare oltre ed immaginare ulteriori dimensioni, l’equazione che descrive la teoria delle superstringhe richiede un universo con non meno di 10 dimensioni, sul prossimo numero di Scienza e Conoscenza il nostro audace scienziato M. Corbucci ci spiegherà perché, aiutandoci a visualizzarle (NdR),

NOVA: Sono contento di sapere che non sono il solo. Tornando alle stringhe. Com'è che stringhe fondamentali, che sono, per definizione, estremamente piccole, potrebbero essere di una dimensione di molti gradi di magnitudine più grande del normale ?
Greene: Quando diciamo che le stringhe sono minuscole, generalmente intendiamo stringhe nelle quali non è stata immessa una grandissima quantità di energia. Ma più energia s'immette in una stringa, più ampia sarà la vibrazione e, ad un certo punto, più lunga diventerà la stringa stessa. Perciò, è veramente una questione di quanta energia possiede la stringa. Tipicamente, non ne possiedono cosi tanta, e perciò sono molto piccole.

Momenti "eureka"
NOVA: Come ci si sente a fare una grossa scoperta, come quando, all'Istituto per gli Studi Avanzati, tu ed i tuoi due colleghi vi siete resi conto che la struttura dello spazio si può strappare e riformulare in modo nuovo ?
Greene: Beh, in verità non c'è niente di simile. Per un breve momento, ti senti come se avessi visto l'universo in un modo in cui nessuno l'ha visto prima. Ti senti come se venissi a conoscenza di una profonda verità sulla natura della quale nessuno si è mai reso conto prima. È una sensazione meravigliosa e straordinaria. Non penso che sia qualcosa che ci si possa spettare tante volte nella carriera. Spesso, si scoprono cose che sono utili ed importami, ma penso che sia un raro privilegio trovare qualcosa di alquanto fondamentale e provare un senso di connessione tale con l'universo, difficile da ottenere in altro modo.

NOVA: Ti è successo un qualche momento molto eccitante nel tuo lavoro con la teoria delle stringhe, una specie di momento "eureka ?"
Greene: Quello certamente è stato uno. Un altro fu quando lavoravo con un professore di Harvard, Ronen Plesser - ora è a Duke - e c'imbattemmo in un qualcosa dei tutto inaspettato: la simmetria a specchio.
Usando la relatività generale di Einstein, trovammo, praticamente, che la forma dell'universo poteva differire in modi alquanto drammatici, ma al contempo la fisica cor­rispondente, che avemmo modo di vedere, non avrebbe rilevato nessuna traccia di quella diversa geometria.
Que­sta è una cosa molto insolita, perché Einstein ha insegnato che la geometria e la fisica sono saldamente interconnesse tra di loro. Scoprimmo che a volle non lo sono così come lui avrebbe potuto pensare. Quello fu un altro momento eureka, nel senso di sentire veramente che avevamo scoperto qualcosa d'inaspettato.

NOVA: Che consiglio daresti ad un aspirante teorico delle stringhe ? Vai o, per l'amor di Dio, stanne alla larga ?
Greene: Penso che, in ultima analisi, in queste questioni si debba seguire il proprio cuore, e se queste sono le idee e le domande che ti bruciano dentro, e se proprio non riesci a non dar loro la priorità nel tuo lavoro quotidiano, allora sì, devi farlo.
D'altra parte, questo è un campo molto speculativo, e potrebbe rivelarsi del tutto sbagliato. E se succede questo e vi sentiste, dopo aver speso anni di ricerca nella materia, che quegli anni sono stati sprecati perché la teoria era sbagliata, allora probabilmente non è il campo giusto per voi.
Io e molti altri, se la teoria si rivelasse sbagliata non penseremmo che è stata una perdila di tempo, perché ciò ci ha permesso di portare avanti tanta matematica importante. Abbiamo sviluppato connessioni con altre e più ben sviluppate aree della fisica, che penso siano importanti in se stesse. Avremmo comunque fatto del lavoro molto valido. Se la teoria risultasse esatta sarebbe, per me, come la glassa su una torta alta e gustosa, ma senza glassa, il lavoro sarebbe stato, lo stesso, incredibilmente interessante ed utile.

La giusta armonia tra comunicazione e rigore scientifico
NOVA: Com'è stato fare un documentario basato sul tuo libro ?
Greene: A certi livelli è stato molto divertente, ad altri molto duro. Ci vuole tanto lavoro per distillare l'essenza delle idee e trovare la giusta maniera dì comunicarle visivamente in modo che siano, al contempo, accurate e d'intrattenimento. Talvolta, si può creare tensione tra la volontà d'intrattenimento e l'essere ben coscienti dell'effetto che ciò potrebbe avere sull'accuratezza della scienza.
Per me, e stato un continuo stare allerta per assicurarmi che, alla fine, la scienza dettasse quello che potevamo o non potevamo fare.

NOVA: Hai pubblicato un best-seller. Hai fatto l'attore nei musical. Hai vinto campionati di judo. Sei anche apparso nel Late Night with Conan O'Brien (Programmi televisivo di seconda serata N.d.T.:). Attività di questo tipo portano nuove prospettive al tuo lavoro di fisico teorico, o sono solo un gradito sollievo dalle sgobbate mentali ?
Greene: Beh, certamente sono un gradito sollievo. Ma la mia sensazione è che l'impulso e il succo creativo, sono influenzati da tutto nella vita, a volte in modi alquanto intangibili. Mentre scrivevo il libro, ad esempio, mi sono ritrovato - di nuovo, come quando lavoravo al programma per NOVA - a forzare me stesso a guardare al cuore della scienza, così da poterla comunicare in modo da usare al minimo i dettagli tecnici dei quali la gente non vuoi sentire tanto parlare, specialmente se non si è stati educati a tali idee. Questo mi ha aiutato ad avere una visione più chiara di dove il nostro settore fosse e dove stesse andando, e su quali siano le questioni importanti.
E' stato d'aiuto al pormi in una particolare linea di ricerca scientifica nella quale ora mi trovo occupato. Non sono certo che farei quello che sto facendo in questo momento se non avessi scritto The Elegamt Universe.

NOVA: E il tuo secondo libro di che cosa tratta ? (The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality- Knopf; 2004 - La struttura del cosmo: spazio, tempo e l'ordito della realtà N.d.T)
Greene: Quel libro parla di spazio e tempo. The Elegant Universe parlava della ricerca sulla teoria unificata, e lo spazio e il tempo erano personaggi secondari. In questo nuovo libro, lo spazio e il tempo sono i protagonisti.
In realtà si tratta di una discussione sulla comprensione, in continuo cambiamento, di cosa siano in realtà queste, apparentemente semplici, nozioni di spazio e tempo.

NOVA: Hai menzionato la teoria unificata dei campi. Se la teoria delle stringhe porta alla cosiddetta "teoria del tutto" -so che non ti piace molto questo termine - dove andrebbero a finire i fisici teorici da questo punto in poi ?
Greene: Beh, uso un'analogia, che credo Richard Faymnan abbia già usato una volta, ed è, probabilmente, la migliore per spiegare dove andremmo a finire. Se vuoi imparare il gioco degli scacchi, la prima cosa che devi fare è impararne le regole. Dopo che hai imparato le regole, non è che il gioco degli scacchi è finito. È appena comincialo, perché ora puoi applicare quelle stesse regole per giocare tante meravigliose partite, partite che comportano svariali tipi di strategie e ti permettono di esplorare le ricchezze di quell'universo.
Ugualmente, se avessimo finalmente la teoria unificata, se avessimo finalmente in mano le approfondite leggi dell'universo, quello sarebbe, in senso davvero reale, un inizio. Sarebbe l'inizio della nostra ricerca nell'usare tale profonda conoscenza per esplorare in modo completo quest'universo, per capire totalmente i buchi neri, le stelle, le galassie e persino il Big Bang, per comprendere in modo appropriato com'è successo che le cose sono come sono. Perciò, sotto molti aspetti, sarebbe solo l'inizio. Una teoria unificata ci porterebbe sulla soglia di un vasto uni­verso di cose che potremmo finalmente esplorare con precisione.
Fonte: http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/greene.html  -  Luglio 2003

Glossario essenziale
Stringa: oggetto fondamentale unidimensionale che è l'ingrediente essenziale della teoria delle stringhe
Teoria delle stringhe: teoria unificante dell'Universo il cui postulato afferma che gli ingredienti fondamentali presenti in natura non sono particene di punto a dimensione zero ma minuscoli filamenti unidimensionali chiamati stringhe
La teoria delle stringhe unisce armoniosamente la meccanica dei quanti e la relatività generale, le leggi del piccolo e del grande precedentemente conosciute, che altrimenti sono incompatibili. Spesso riassunta come teoria delle superstrighe.
Teoria delle superstringhe: teoria delle stringhe che include la supersimmetria.
Teoria di ogni cosa: una teoria quanto-meccanica che comprende tutte le forze e tutta la materia.

Cos'è NOVA: Vista in più di cento paesi, NOVA è la più seguita serie scientifica televisiva nel mondo e la serie di documentari in FBS più vista. È anche una delle trasmissioni televisive più richieste che ha vinto tra i maggiori premi del settore, pregio di NOVA è quello di spingersi oltre la scena.
Tratto da: Scienza e Conoscenza n° 10

UNIVERSO ELEGANTE

L'UniVerso e' un desiderio Spirituale che diviene un sogno (Progetto di Vita), creando un suono coerente informato, omnipresente nell'Infinita' che fa emanare dal Vuotoquantomeccanico l'in-form-azione/energia (cio' che si sta formando/con il movimento, la vibrazione), prodotta dal sogno stesso, che per mezzo della Cimatica muove, fa vibrare l'energia informata, emettendo suoni armoniosi e coerenti di informazione, e creando, come un'orchestra, ed in contemporanea, i vari livelli della Mater-Ia cosi informata - La salute e/o la malattia sono solamente la coerenza o l'incoerenza di questo immutabile processo.
 

TEORIA delle STRINGHE e MULTIVERSO
 

vedi anche: Energia=Informazione=sostanza + Universo Elettrico 1 + Universo Elettrico 2 + UniVerso Elettrico 3 +  Universo Elettrico 4 + Universo Mentale + Universo dentro di Te + Universo Intelligente + UNIVERSO ARMONICO + Universo Elettrico (definizione) + UniVerso Olografico + Universo matriosca + Cosmologia, Cosmogonia + Esperimento Archiviato + Chi e', cosa e', dov'e' dio ? + INFORMAZIONE, CAMPO UNIVERSALE e SOSTANZA-Campi MORFOGENETICI + Teoria del TUTTO + OLO-MERO (la scoperta dell'Infinito Assoluto) + Trans - Uranici + UNIVERSO OLOGRAFICO - IPERSPAZIO + Vuoto QUANTOMECCANICO Intelligente ? + Le prime parole della Genesi + Galassie madri + Sintesi (il senso della Vita)  + Teoria dei Gradienti e delle Onde Portanti