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Da Eddington ai neutrini (passando per Einstein)

2 aprile 2012

C’è una frase attribuita a sir Arthur Eddington, grande astrofisico e divulgatore, che dice, più o meno: non credete troppo nei risultati di un’osservazione fino a quando non sono confermati da una teoria (“It is also a good rule not to put overmuch confidence in the observational results that are put forward until they are confirmed by theory”). Sembra una battuta, una frase detta per amore di paradosso, e invece andrebbe presa molto sul serio.

Eddington era uno che ne sapeva. Nel 1919 aveva caricato su una nave tutto l’armamentario necessario a fare osservazioni ed era partito per l’isola di Príncipe, al largo delle coste occidentali dell’Africa equatoriale. Qualche anno prima, Einstein aveva previsto che ovunque c’è massa (e energia) lo spazio si curva come se fosse fatto di gomma. Già, roba pazzesca: ma come si fa a capire se è vero? Be’: se si curva lo spazio si curva anche il percorso della luce nello spazio. E allora, mettiamo che la luce di una stella lontana ci giunga passando radente al Sole: per via della curvatura, dovrebbe deviare leggermente, apparendoci spostata rispetto a quando il Sole non si trova lungo il percorso. Eddington si era messo in testa di capire se le cose stavano davvero così. Cosa difficile, perché quando nel cielo c’è il Sole le stelle non si vedono. Niente paura, pensò Sir Arthur: facciamo l’osservazione durante un’eclissi, quando il Sole è nel cielo, ma è oscurato. Guardiamo se le stelle attorno al disco del Sole sono nella solita posizione oppure no: se sono spostate, vuol dire che ha ragione Einstein.

Ecco il motivo della spedizione in nave: a Príncipe, nel marzo del 1919, era prevista un’eclissi di Sole. Le misure di Eddington mostrarono che le cose stavano esattamente come aveva previsto Einstein, e il resto è storia – gloria e prime pagine per il vecchio Albert, e tutto il resto. Ma cosa sarebbe successo se le cose fossero andate in modo diverso? Se cioè Einstein non avesse fatto nessuna previsione sulla curvatura dello spazio ma Eddington fosse andato lo stesso, per ragioni sue, a misurare la posizione delle stelle durante un’eclissi di Sole, accorgendosi, inaspettatamente, che non si trovavano nella posizione giusta? Sicuramente ci sarebbe stato un dibattito accanito, e i colleghi astronomi avrebbero con ogni probabilità provato a convincere Eddington che le sue misure erano tutte sbagliate. Se Eddington fosse stato assolutamente convinto di aver fatto tutto nel modo migliore avrebbe insistito, provando magari a convincere altri astronomi a ripetere le osservazioni per riprodurre il suo risultato. Ma anche se le misure fossero state confermate, esse sarebbero rimaste disorientanti in mancanza di una solida spiegazione teorica.  Senza un Einstein, le osservazioni di Eddington sarebbero state rubricate nel campo delle anomalie suggestive ma di difficile interpretazione.

Insomma: esperimenti e misure sono il cuore del metodo scientifico, ma la scienza non è una semplice collezione di fatti, non è empirismo allo stato puro. Le cose bisogna capirle. Se i fatti non li sai interpretare non li capisci, e se non li capisci non puoi crederci davvero. Per certi versi, è come se non esistessero. Gli scienziati riescono a “credere” (notare le virgolette) a cose apparentemente assurde e lontane dal senso comune, come la materia oscura o, appunto, la curvatura dello spazio: e la ragione non è semplicemente che hanno osservazioni che suggeriscono quelle cose, ma anche che hanno modelli teorici sensati per spiegare l’origine fisica di quelle osservazioni. È un po’ come assistere a un gioco di prestigio: l’effetto è sconvolgente fino a quando non sai cosa lo produce. Uno volta che conosci il trucco – la teoria che c’è dietro – anche David Copperfield che attraversa la muraglia cinese diventa una cosa normale (non che io abbia mai capito come facesse, anzi: e, finché si tratta di godersi uno spettacolo, va benissimo non saperlo).

Questo è, credo, il senso della frase di Eddington. Nei giorni in cui cala il sipario sulla vicenda dei neutrini più veloci della luce, mi sembrava che valesse la pena ricordarla. Magari, tenerla presente un po’ di più potrebbe aiutare, in futuro, a evitare entusiasmi prematuri.

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  • lucac

    Viene sopntaneamente in mente la storia della precessione del perielio di Mercurio, la cui anomalia è diventata celebre in un percorso esattamente opposto a quello delle osservazioni di Eddington: da osservazione anomala a conferma della bontà della teoria della RG.
    Ma forse è diventata celebre a posteriori proprio per questo motivo, mentre prima della sua giustificazione teorica era solo una curiosa anomalia sconosciuta ai più?
    Da quello che ci raccontano i libri oggi sembra che invece fosse un dolorosissimo sasso nella scarpa della gravitazione newtoniana, roba che gli scienziati di allora ci perdevano il sonno. Ce la raccontano in modo un po’ romanzato, allora?

  • http://www.amedeobalbi.it Amedeo Balbi

    Ottimo esempio, che conferma ciò di cui parlo nel post. La precessione anomala di Mercurio fu segnalata nel 1859 per la prima volta da Le Verrier, che provò subito a darne anche una spiegazione teorica: secondo lui doveva esserci un pianeta non osservato fino a quel momento (il pianeta Vulcano). Quella spiegazione poi cadde, ma non mi risulta che la maggior parte degli scienziati sentisse l’esigenza di abbandonare la gravitazione newtoniana in ragione di quell’osservazione, fino a quando Einstein non notò che la sua teoria poteva spiegarla perfettamente.

  • dentistadiprovincia

    Forse mi sbaglio, ma ricordo di aver letto che sir Eddington, in quella famosa spedizione all’isola di Principe, ebbe numerose traversie, per cui andarono rovinate quasi tutte le lastre scattate e solo a stento riuscì ad ottenere il risultato sperato e tanto importante.
    Se non ci fosse stata una teoria così rivoluzionaria da confermare o confutare, non solo sir Eddigton non si sarebbe data tanta pena, ma chiunque altro, casualmente al suo posto, non si sarebbe preoccupato di evidenziare il fenomeno in questione.

  • http://covatamalefica@gmail.com duffogrup

    Io ricordo che Mendel a furia di incrociare piselli gialli,verdi, ruvidi, lisci, ecc.. ricava da solo le leggi dell’ereditarietà, aggiustando anche un po’ i numeri. Forse, come diceva Feyerabend, il falsificazionismo è valido, ma non può essere l’unico metodo.

  • riccardor

    Non son tanto d’accordo, diciamo a metà: a volte le teorie precedono le osservazioni, a volte accade il contrario. Fermo restando che un’osservazione senza teoria rimane scienza, una teoria senza osservazioni scade nel romanzo di fantasia (grande onore ad Asimov).

  • http://www.matteonobili.com teo76

    @Riccardor: “un’osservazione senza teoria rimane scienza”… su questo ho qualche dubbio, ad esempio pensando ad alcune pratiche delle “medicine alternative” che si è osservato funzionare egregiamente, ma che nessuno è ancora riuscito a spiegare e rimangono nel limbo della magia, ciarlataneria, suggestione o altro. Se in medicina la suggestione funziona, allora “pillole” di suggestione per tutti, ma non sembra questa la linea della medicina “tradizionale”.

  • riccardor

    @teo76: se si dovesse applicare il tuo ragionamento a tutte le osservazioni scientifiche cosa dovremmo dire dell’universo che accellera? Suggestione? Se un esperimento scientifico da risultati significativi, significativi rimangono: fin’ora non avevo mai letto di medicine alternative che funzionino egregiamente, se mi posti qualche link ti ringrazio, ma se è vero ciò che dici uno scienziato non può giudicare non scienza solo perché non ha un quadro teorico in cui inquadrare il fenomeno.
    Anche l’esempio della precessione anomala di Mercurio secondo me conferma il mio ragionamento: non lo si è ignorato finché non lo si è spiegato.

  • lucac

    @RICCARDOR: la penso come te quando dici che “a volte le teorie precedono le osservazioni, a volte accade il contrario”.
    Probabilmente però quando le osservazioni non sono giustificate dalla teoria, rimangono in un limbo delle anomalie che potrebbero essere giustificate chissà come, oltre che per mezzo di un nuovo modello teorico. La maggior parte delle volte si tratta infatti di osservazioni inaccurate, esperimenti non riproducibili o anche cattiva fede di chi ne parla.
    Quando poi vengono giustificate da teorie innovative, vengono rispolverate e raggiungono a posteriori una dignità che prima non avevano. I libri di storia della scienza poi a volte sfalsano un po’ la prospettiva, esagerando il clamore che queste osservazioni avevano suscitato prima di venire giustificate.

  • erka

    L’ osservazione della Natura viene naturalmente sempre prima di ogni teoria che pretende di spiegarla. Bah.. anche Eddington in fin dei conti era solo un uomo e tutti gli uomini dicono talvolta delle grandissime stupidate. Indimenticabile il battibecco tra Einstein e Feynman circa il gioco a dadi di Dio a proposito della meccanica quantistica che dimostra solo che dietro gli aforismi profferiti dai grandi uomini qualche volta si cela un errore madornale. Gli aforismi non sono scienza ma folklore locale.

  • umbertominopoli

    Colgo l’occasione per farle una domanda sui neutrini su cui non trovo in giro risposte convincenti. Perche’ tutti hanno sostenuto che la teoria della relativita’ suppone che niente possa viaggiare alla velocita’ della luce ( da cui la smentita di Einstein nel caso le misure sui neutrini fossero risultate vere ) quando invece la teoria della relativita’ sostiene una cosa diversa: che niente possa essere ” accelerato” alla velocita’ della luce senza incontrare un limite di massa ( infinito ) ? Corpi che viaggiano piu’ veloci della luce senza essere prodotti da accelerazioni potrebbero esistere senza smentire la relativita’ o no ?