La fisica descrive o spiega la realtà?

Una teoria fisica può prevedere con straordinaria precisione ciò che osserveremo.

Può calcolare la traiettoria di un pianeta, la frequenza della luce emessa da un atomo, la probabilità di decadimento di una particella o la curvatura dello spaziotempo prodotta da una stella.

Ma prevedere un fenomeno significa anche averlo spiegato?

Possiamo conoscere perfettamente come si comporta un sistema senza comprendere perché si comporti proprio così? Una formula matematica descrive soltanto una regolarità oppure rivela la struttura profonda della realtà?

La domanda accompagna tutta la storia della scienza.

La teoria di Newton descriveva la gravitazione con enorme precisione e forniva una spiegazione unificata di numerosi fenomeni, ma non chiariva quale meccanismo o causa più profonda producesse l'attrazione gravitazionale a distanza. La meccanica quantistica calcola con straordinaria accuratezza le probabilità dei risultati, ma non esiste accordo su che cosa rappresenti ontologicamente la funzione d'onda. Il Modello Standard classifica le particelle e descrive le interazioni fondamentali non gravitazionali, ma non spiega perché esistano proprio quelle particelle e perché molti dei suoi parametri abbiano determinati valori.

La fisica sembra oscillare tra due obiettivi.

Il primo consiste nel costruire modelli capaci di organizzare le osservazioni e formulare previsioni affidabili.

Il secondo consiste nel comprendere ciò che esiste e i meccanismi, le strutture o i principi che rendono possibili i fenomeni.

Descrizione e spiegazione non sono necessariamente attività opposte. Una buona descrizione può contribuire a una spiegazione, mentre una spiegazione scientifica deve essere collegata, direttamente o indirettamente, a conseguenze osservabili.

Ma non sono neppure la stessa cosa.

Per capire la differenza dobbiamo domandarci che cosa significhi realmente spiegare.

La spiegazione nella filosofia antica

Per Aristotele, conoscere scientificamente qualcosa significava conoscerne le cause o, in un senso più ampio, i principi esplicativi.

Non bastava sapere che un fenomeno avviene. Bisognava comprenderne il perché.

La sua teoria distingueva quattro tipi di causa:

• la causa materiale;
• la causa formale;
• la causa efficiente;
• la causa finale.

Questa struttura permetteva di spiegare un oggetto attraverso la materia di cui era composto, la forma che possedeva, il processo o principio che lo aveva prodotto e il fine verso cui era orientato.

La scienza moderna ha profondamente trasformato questo concetto.

La fisica moderna ha in larga parte abbandonato lo schema aristotelico delle quattro cause e costruisce le proprie spiegazioni attraverso leggi, condizioni iniziali e al contorno, interazioni, strutture matematiche e principi di simmetria. Generalmente non attribuisce alla natura finalità intrinseche.

Nella relatività generale, per esempio, un pianeta non orbita intorno a una stella per raggiungere uno scopo. La sua traiettoria è descritta in relazione alla geometria dello spaziotempo e alle condizioni fisiche del sistema.

Ma l'idea aristotelica secondo cui una spiegazione debba mostrare perché qualcosa avviene, e non soltanto registrare che avviene, rimane fondamentale.

Anche oggi non consideriamo soddisfacente una teoria che si limiti a elencare dati senza collegarli attraverso principi generali.

Salvare i fenomeni

Nell'astronomia antica era importante costruire modelli capaci di salvare i fenomeni, cioè riprodurre i movimenti osservati dei corpi celesti.

I modelli geometrici potevano essere valutati per la loro capacità di calcolare le posizioni dei pianeti, anche senza essere interpretati necessariamente come descrizioni letterali della struttura del cosmo.

Questa distinzione anticipa, pur senza coincidere con esso, il contrasto moderno tra realismo e strumentalismo.

Un modello deve dirci come è realmente fatto il mondo oppure è sufficiente che preveda correttamente le osservazioni?

Il sistema geocentrico elaborato da Tolomeo permetteva di calcolare i movimenti planetari attraverso deferenti, epicicli e altri strumenti geometrici.

Il sistema copernicano riorganizzò i moti planetari ponendo il Sole al centro del sistema dei pianeti, pur conservando inizialmente diversi elementi geometrici della tradizione precedente.

Con Keplero e Newton, le orbite ellittiche e la gravitazione universale fornirono una spiegazione unificata più potente.

Il progresso non consistette soltanto nell'ottenere calcoli migliori. Consistette anche nel collegare i movimenti celesti e terrestri attraverso gli stessi principi.

La spiegazione acquistava forza attraverso l'unificazione.

Le leggi matematiche

La rivoluzione scientifica sostituì molte spiegazioni qualitative con leggi quantitative.

Galileo descrisse la caduta dei corpi attraverso relazioni matematiche. Keplero individuò le leggi delle orbite planetarie. Newton unificò questi risultati attraverso le leggi del moto e della gravitazione.

La natura sembrava intelligibile perché fenomeni differenti potevano essere ricondotti a poche equazioni.

Una legge scientifica non si limita a riassumere un singolo evento. Esprime una regolarità generale e, a seconda dell'interpretazione filosofica adottata, può essere considerata qualcosa di più di una semplice regolarità.

La seconda legge di Newton, nella forma valida per un corpo di massa costante in un sistema di riferimento inerziale,

\[ \vec{F}=m\vec{a} \]

collega la forza risultante, la massa e l'accelerazione.

Conoscendo le forze e le condizioni iniziali, possiamo prevedere il moto. Ma possiamo anche spiegare perché la velocità di un corpo cambi in un determinato modo.

La legge svolge quindi una funzione descrittiva, predittiva ed esplicativa.

Rimane però una domanda:

perché la natura obbedisce proprio a questa legge?

Ogni spiegazione sembra poter generare una nuova richiesta di spiegazione.

Newton e la causa della gravità

Newton mostrò che la stessa legge poteva spiegare la caduta dei corpi, il movimento della Luna, le orbite dei pianeti e una parte importante del comportamento delle maree.

La legge di gravitazione universale rappresentò uno dei più grandi successi esplicativi della storia.

Ma molti contemporanei consideravano problematica l'idea di una forza capace di agire a distanza attraverso lo spazio apparentemente vuoto.

Quale meccanismo permetteva al Sole di influenzare la Terra senza un contatto materiale?

Newton formulò la legge matematica della gravitazione, ma evitò di presentare come certa un'ipotesi sulla sua causa ultima.

Questo atteggiamento mostra che una teoria può spiegare un insieme di fenomeni senza spiegare ogni aspetto del principio utilizzato.

La gravitazione newtoniana spiegava le orbite riconducendole a una legge universale. Non spiegava la natura profonda della gravità.

La relatività generale avrebbe successivamente reinterpretato la gravitazione non come una forza nel senso newtoniano, ma attraverso la geometria dinamica dello spaziotempo.

Ma anche questa teoria apre nuove domande. Perché lo spaziotempo obbedisce alle equazioni di Einstein? Che cosa significa realmente che la geometria è dinamica? Come deve essere descritta la gravità in un quadro quantistico?

La spiegazione scientifica può avanzare senza raggiungere necessariamente un fondamento ultimo.

Hume e la connessione causale

David Hume mise in discussione l'idea che possiamo osservare direttamente connessioni necessarie tra gli eventi.

Vediamo un evento seguito da un altro. Osserviamo che configurazioni simili producono regolarmente conseguenze simili.

Ma non percepiamo direttamente una necessità che obblighi l'effetto a seguire la causa.

Quando due palle da biliardo si urtano, vediamo il movimento della prima, il contatto e il movimento della seconda. La connessione causale viene interpretata sulla base della regolarità dell'esperienza e dell'aspettativa che sviluppiamo attraverso l'abitudine.

La critica di Hume solleva un problema per la spiegazione.

Se le leggi scientifiche descrivono soltanto regolarità osservate, in che senso spiegano i fenomeni?

Dire che una pietra cade perché tutti i corpi si attraggono secondo una determinata legge può apparire come una spiegazione. Ma potremmo anche considerarlo un modo più generale di descrivere ciò che accade.

La differenza tra legge e semplice regolarità richiede quindi un'interpretazione filosofica.

Che cos'è una legge di natura?

Esistono diverse concezioni delle leggi scientifiche.

Secondo una concezione humeana contemporanea, sviluppata in particolare nella tradizione del cosiddetto Best System Account, le leggi appartengono al sistema di generalizzazioni che raggiunge il miglior equilibrio tra semplicità, forza informativa e capacità di organizzare l'insieme dei fatti. Non governano necessariamente la realtà come ordini esterni, ma esprimono le regolarità fondamentali presenti nella storia del mondo.

Secondo una concezione necessitarista, le leggi esprimono relazioni reali e necessarie tra proprietà. Non si limitano a descrivere ciò che accade: stabiliscono ciò che deve accadere date determinate condizioni.

Secondo una concezione disposizionalista, gli oggetti e i sistemi possiedono poteri o disposizioni. Una carica elettrica possiede determinate disposizioni a interagire con altre cariche; un sistema fisico possiede capacità definite dalla propria struttura.

Le equazioni possono essere le stesse, ma il significato ontologico cambia.

Una legge può essere considerata:

• una descrizione compatta;
• una regolarità appartenente al miglior sistema descrittivo;
• una regola che governa;
• una relazione necessaria;
• l'espressione di poteri causali;
• una struttura matematica fondamentale.

La fisica formula le leggi e ne verifica le conseguenze. La filosofia cerca di chiarire che cosa renda una legge qualcosa di più di una coincidenza.

Previsione e spiegazione

Previsione e spiegazione sono strettamente collegate, ma non coincidono.

Conoscendo l'altezza di un palo, la posizione del Sole e le leggi dell'ottica, possiamo prevedere la lunghezza dell'ombra.

Conoscendo la lunghezza dell'ombra e la posizione del Sole, possiamo anche calcolare l'altezza del palo.

Le relazioni matematiche possono essere utilizzate in entrambe le direzioni.

Eppure diciamo normalmente che l'altezza del palo, insieme alla posizione del Sole e alla propagazione della luce, spiega la lunghezza dell'ombra. Non diciamo normalmente che l'ombra spiega causalmente l'altezza del palo.

La differenza dipende dalla struttura della dipendenza esplicativa e, in questo esempio, dalla direzione causale.

Una semplice deduzione matematica può permettere una previsione o una ricostruzione senza fornire la spiegazione corretta.

Analogamente, il calo della pressione atmosferica può contribuire a prevedere determinate condizioni meteorologiche, ma un indicatore predittivo non coincide necessariamente con la causa fondamentale del fenomeno.

Un indicatore può essere predittivo senza essere esplicativo.

Spiegare richiede spesso di individuare dipendenze causali o strutturali, non soltanto correlazioni.

Il modello nomologico-deduttivo

Nel XX secolo Carl Hempel e Paul Oppenheim formularono il celebre modello nomologico-deduttivo della spiegazione.

Secondo questo modello, un fenomeno viene spiegato quando può essere dedotto da:

• leggi generali;
• condizioni iniziali;
• informazioni rilevanti sul sistema.

Per spiegare l'espansione di un metallo riscaldato, per esempio, possiamo utilizzare una legge della dilatazione termica e le condizioni nelle quali il metallo è stato sottoposto a un aumento di temperatura.

La spiegazione mostra che il fenomeno segue dalle leggi e dalle condizioni assunte.

Il modello coglie un aspetto importante della fisica: spiegare significa spesso inserire un evento particolare sotto una regolarità generale.

Ma incontra difficoltà.

Una deduzione può essere logicamente corretta senza rispettare la direzione della dipendenza causale o esplicativa. Inoltre, molte spiegazioni scientifiche sono probabilistiche e non permettono di dedurre con certezza il singolo risultato.

La teoria quantistica standard, per esempio, non permette di prevedere l'istante preciso in cui un singolo nucleo instabile decadrà. Permette invece di calcolarne la probabilità di decadimento e la distribuzione statistica.

Possiamo quindi spiegare aspetti di un fenomeno anche senza dedurne necessariamente il singolo evento.

Le spiegazioni probabilistiche

Una spiegazione non deve sempre rendere inevitabile l'evento.

Possiamo spiegare perché il fumo aumenti la probabilità di sviluppare determinate malattie senza sostenere che ogni singolo caso sia prodotto in modo necessario.

Possiamo spiegare il decadimento radioattivo attraverso la struttura del nucleo, l'interazione responsabile e la legge di decadimento, anche se non prevediamo l'istante esatto del singolo evento.

Nella meccanica quantistica, lo stato quantistico e la regola di Born permettono di determinare le probabilità dei possibili risultati delle misurazioni.

La spiegazione può quindi mostrare:

• perché un risultato è possibile;
• perché altri risultati sono vietati;
• perché le probabilità assumono determinati valori;
• perché le frequenze osservate tendono a seguire una certa distribuzione statistica.

La scienza non perde necessariamente capacità esplicativa quando abbandona la certezza del singolo evento.

Modifica ciò che considera necessario spiegare.

Le spiegazioni causali e meccanicistiche

Un'altra concezione sostiene che spiegare significhi individuare il meccanismo che produce il fenomeno.

Per spiegare la conduzione elettrica in un metallo, descriviamo il comportamento degli elettroni e degli altri gradi di libertà rilevanti nella struttura del materiale. Per spiegare una reazione chimica, analizziamo la riorganizzazione dei legami. Per spiegare una malattia infettiva, identifichiamo l'agente patogeno e il modo in cui interagisce con l'organismo.

Una spiegazione meccanicistica non si limita a inserire il fenomeno sotto una legge. Mostra le entità, le attività, le organizzazioni e le relazioni che contribuiscono a produrre il risultato.

Questo tipo di spiegazione è particolarmente importante nelle scienze sperimentali.

Se possiamo intervenire su un componente e modificare sistematicamente il fenomeno, acquisiamo evidenza sulla struttura causale del sistema.

Ma a livello fondamentale il concetto di meccanismo può diventare difficile.

Che cosa costituisce il meccanismo di un processo descritto dalla teoria quantistica dei campi? Dobbiamo immaginare particelle che si scambiano letteralmente altre particelle? È corretto attribuire alle particelle virtuali il ruolo di piccoli messaggeri fisici?

Le immagini intuitive possono aiutare, ma rischiano di trasformare strumenti di calcolo perturbativo in processi letterali.

Spiegare attraverso l'unificazione

Una teoria può spiegare mostrando che fenomeni apparentemente differenti dipendono dallo stesso principio o dalla stessa struttura teorica.

Newton unificò i movimenti terrestri e celesti.

Maxwell unificò elettricità, magnetismo e luce.

La teoria elettrodebole unificò l'interazione elettromagnetica e quella debole entro una struttura di gauge comune; attraverso la rottura spontanea della simmetria elettrodebole associata al meccanismo Brout-Englert-Higgs emergono, alle energie ordinarie, il fotone privo di massa e i massivi bosoni \(W\) e \(Z\).

L'unificazione riduce il numero di fatti indipendenti che dobbiamo accettare.

Prima della sintesi maxwelliana, elettricità, magnetismo e ottica potevano apparire ambiti distinti. Con Maxwell, la luce venne compresa come radiazione elettromagnetica e fenomeni precedentemente separati entrarono in una struttura teorica comune.

La teoria non si limitava a prevedere. Mostrava che fenomeni differenti appartenevano alla stessa struttura.

Secondo le concezioni unificazioniste della spiegazione, comprendiamo il mondo quando riusciamo a derivare molti fenomeni attraverso pochi schemi generali.

Ma l'unificazione non è sempre sufficiente. Una teoria può riunire matematicamente molti dati senza chiarire il meccanismo causale.

Spiegazione causale e spiegazione unificante rappresentano aspetti differenti della comprensione scientifica.

Simmetrie e spiegazione

La fisica moderna utilizza spesso le simmetrie come principi esplicativi.

Una simmetria indica che determinate trasformazioni lasciano invariata la struttura rilevante della teoria.

Il teorema di Emmy Noether stabilisce, nelle condizioni appropriate, una relazione profonda tra simmetrie continue dell'azione e leggi di conservazione.

In particolare:

• l'invarianza rispetto alle traslazioni temporali è collegata alla conservazione dell'energia;
• l'invarianza rispetto alle traslazioni spaziali è collegata alla conservazione della quantità di moto;
• l'invarianza rispetto alle rotazioni è collegata alla conservazione del momento angolare.

Questi risultati non si limitano a registrare separatamente diverse leggi di conservazione. Mostrano che esse possono essere comprese come conseguenze della struttura simmetrica delle teorie.

La spiegazione si sposta dagli oggetti alle relazioni matematiche.

Non diciamo soltanto che l'energia si conserva. Comprendiamo la conservazione, nelle condizioni appropriate, come collegata all'invarianza temporale della dinamica.

Le simmetrie hanno acquisito un ruolo così centrale da suggerire, in alcune interpretazioni filosofiche, che la struttura possa essere più fondamentale delle singole entità.

Da qui nasce una delle motivazioni del realismo strutturale.

Modelli e realtà

La fisica non lavora direttamente sulla realtà in tutta la sua complessità. Costruisce modelli.

Un punto materiale possiede massa ma non dimensioni. Un gas ideale è composto da particelle che seguono ipotesi semplificate. Un piano perfettamente privo di attrito non esiste in natura. Un corpo nero ideale assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente e, in equilibrio termico, emette uno spettro determinato dalla propria temperatura.

Questi oggetti ideali non vengono osservati esattamente in natura.

Eppure i modelli permettono di isolare relazioni fondamentali, svolgere calcoli e confrontare le previsioni con gli esperimenti.

Una mappa non riproduce ogni dettaglio del territorio. Se lo facesse, sarebbe inutilizzabile. Seleziona gli aspetti rilevanti per uno scopo.

Anche una teoria fisica seleziona variabili, trascura fattori e rappresenta soltanto alcuni aspetti.

Il fatto che un modello sia idealizzato non significa che sia falso o arbitrario.

La sua validità dipende dalla capacità di rappresentare adeguatamente le relazioni rilevanti entro un determinato dominio.

Una teoria è una fotografia?

Una teoria scientifica non è una fotografia passiva del mondo.

Utilizza concetti, strumenti matematici, procedure di misurazione e convenzioni rappresentative.

La stessa realtà fisica può essere descritta attraverso rappresentazioni differenti.

La meccanica quantistica non relativistica può essere formulata attraverso la meccanica delle matrici di Heisenberg, la meccanica ondulatoria di Schrödinger o altre formulazioni matematicamente equivalenti. La relatività può essere espressa utilizzando differenti sistemi di coordinate senza modificare il contenuto fisico invariante.

Questo mostra che non ogni elemento della rappresentazione corrisponde direttamente a un elemento della realtà.

Le coordinate possono cambiare mentre le relazioni invarianti rimangono.

Uno stato quantistico può essere rappresentato in basi differenti senza che ciò corrisponda a differenti stati fisici.

Dobbiamo quindi distinguere la struttura fisica dalle modalità matematiche utilizzate per descriverla.

La teoria non è una copia del mondo. È una costruzione teorica che tenta di rappresentarne aspetti oggettivi e di produrre previsioni verificabili.

Il positivismo

Nel XIX secolo Auguste Comte sostenne che la scienza dovesse concentrarsi sulle leggi dei fenomeni, evitando speculazioni sulle cause ultime non accessibili all'indagine positiva.

Il compito scientifico consisteva nello stabilire relazioni regolari capaci di permettere previsione e comprensione dei fenomeni.

Posizioni per alcuni aspetti affini, ma filosoficamente differenti, furono sviluppate da pensatori come Ernst Mach, che criticò l'introduzione di concetti teorici privi, a suo giudizio, di un adeguato legame con l'esperienza.

Nel Novecento, il positivismo logico sviluppò un programma differente, cercando di analizzare il linguaggio scientifico attraverso la logica e il rapporto tra proposizioni teoriche ed evidenza empirica.

Le affermazioni metafisiche prive di possibili conseguenze empiriche venivano spesso considerate non verificabili o cognitivamente problematiche.

Questo atteggiamento influenzò alcune letture della meccanica quantistica, anche se non è corretto ridurre le diverse posizioni associate alla cosiddetta interpretazione di Copenaghen a un unico positivismo.

Chiedere quale traiettoria definita segua una particella quando la teoria non attribuisce a quella traiettoria un ruolo osservabile poteva apparire, in alcune prospettive, una domanda scientificamente problematica.

Il positivismo favorì rigore e attenzione al rapporto tra teoria ed esperienza, ma incontrò difficoltà nel formulare un criterio di verificazione capace di trattare adeguatamente le leggi universali, le entità teoriche e la complessità delle teorie scientifiche.

Popper e la falsificabilità

Karl Popper criticò l'idea che le teorie scientifiche possano essere definitivamente verificate attraverso l'accumulazione di osservazioni favorevoli.

Un numero finito di osservazioni non dimostra logicamente una legge universale.

Anche se abbiamo osservato moltissimi cigni bianchi, non possiamo concludere deduttivamente che tutti i cigni siano bianchi. In una situazione logicamente ideale, l'osservazione di un solo cigno nero sarebbe sufficiente a confutare la generalizzazione universale.

Secondo Popper, una teoria scientifica deve formulare affermazioni che possano, almeno in linea di principio, entrare in conflitto con possibili osservazioni.

La scienza procede attraverso congetture, controlli severi e tentativi di confutazione.

Le teorie che superano i controlli non diventano definitivamente vere. Rimangono corroborate fino a quando nuove prove non ne mostrano eventualmente i limiti.

La falsificabilità coglie un aspetto importante del metodo scientifico, ma la pratica è più complessa.

Una previsione dipende non soltanto dalla teoria principale, ma anche da ipotesi ausiliarie, strumenti, condizioni iniziali, modelli del sistema e procedure statistiche.

Quando un esperimento produce un risultato inatteso, non è sempre immediatamente chiaro quale elemento debba essere modificato o abbandonato.

Duhem, Quine e le ipotesi ausiliarie

Il problema è collegato alle riflessioni di Pierre Duhem e, in una forma successivamente più generale, di Willard Van Orman Quine.

Le teorie non vengono normalmente controllate in completo isolamento. Un esperimento mette alla prova un insieme di ipotesi, assunzioni e condizioni.

Se la posizione osservata di un pianeta non coincide con la previsione, potrebbero essere errate la teoria gravitazionale, la stima delle masse, le condizioni iniziali, la calibrazione degli strumenti o l'ipotesi che non esista un corpo ancora sconosciuto capace di produrre perturbazioni.

Nel caso di Urano, le anomalie orbitali contribuirono alla previsione dell'esistenza di Nettuno e alla sua successiva scoperta. Non fu necessario abbandonare la gravitazione newtoniana.

Nel caso di Mercurio, invece, la precessione anomala residua del perielio trovò una spiegazione nella relatività generale.

Lo stesso tipo generale di discordanza tra previsione e osservazione può quindi condurre a soluzioni differenti.

La scienza valuta reti di ipotesi e modelli, non semplicemente enunciati completamente isolati.

Kuhn e i paradigmi

Thomas Kuhn sottolineò il ruolo dei paradigmi nella storia della scienza.

Un paradigma comprende teorie, metodi, strumenti, esempi di soluzione e criteri condivisi da una comunità scientifica.

Durante i periodi di scienza normale, i ricercatori lavorano entro un paradigma, risolvendo problemi e ampliandone l'applicazione.

Quando le anomalie diventano profonde e si sviluppa un quadro alternativo capace di organizzare diversamente la ricerca, può avvenire una rivoluzione scientifica.

Il passaggio dalla fisica aristotelica alla meccanica moderna, dalla teoria newtoniana alla relatività e dalla fisica classica alla meccanica quantistica modifica non soltanto le equazioni, ma anche il significato e il ruolo di numerosi concetti.

Spazio, tempo, particella, causa e misura non conservano esattamente lo stesso significato attraverso tutti i cambiamenti teorici.

Kuhn utilizzò il concetto di incommensurabilità per descrivere alcune difficoltà di traduzione, confronto e valutazione tra paradigmi differenti.

Questo non significa necessariamente che la scelta scientifica sia arbitraria, che i paradigmi siano totalmente incomparabili o che tutte le teorie valgano allo stesso modo. Accuratezza, coerenza, ampiezza, semplicità, fecondità e capacità di risolvere problemi continuano a svolgere un ruolo importante.

Nella prospettiva di Kuhn, però, l'osservazione scientifica non è completamente indipendente dalla struttura teorica e concettuale entro cui viene interpretata.

L'osservazione è neutrale?

Uno strumento non produce automaticamente un fatto completamente privo di interpretazione.

Per osservare una particella dobbiamo conoscere il funzionamento del rivelatore, il tipo di interazione, il rumore di fondo e i criteri statistici utilizzati per identificare il segnale.

Le immagini di un telescopio, le tracce in una camera a bolle e i picchi registrati da un rivelatore richiedono conoscenze teoriche e procedure di analisi per essere interpretati.

Questo non rende i dati arbitrari o puramente soggettivi.

Gli strumenti interagiscono con il mondo e producono risultati che non dipendono liberamente dalle nostre aspettative. Esperimenti differenti possono essere ripetuti, controllati e confrontati da gruppi indipendenti.

Ma i dati scientifici non sono semplici copie immediate della realtà. Sono risultati ottenuti attraverso apparati, procedure, modelli e concetti.

L'oggettività deriva anche dalla resistenza del mondo alle nostre aspettative, dalla riproducibilità, dalla calibrazione degli strumenti, dal controllo degli errori, dall'analisi statistica e dalla possibilità di confronto pubblico.

Non richiede un'osservazione completamente priva di teoria.

Il realismo scientifico

Il realismo scientifico comprende una famiglia di posizioni secondo le quali le teorie scientifiche mature e fortemente confermate descrivono almeno approssimativamente aspetti reali del mondo, compresi alcuni aspetti non direttamente osservabili.

Elettroni, quark, campi e spaziotempo non sarebbero soltanto strumenti di calcolo.

Farebbero riferimento, almeno in qualche senso, a elementi o strutture di una realtà esistente indipendentemente dalle nostre rappresentazioni.

Uno degli argomenti classici a favore del realismo è il cosiddetto argomento del non-miracolo.

Le teorie permettono di prevedere fenomeni nuovi, progettare tecnologie e intervenire sul mondo con estrema precisione. Secondo il realista, sarebbe difficile spiegare questo successo se le migliori teorie non cogliessero almeno approssimativamente alcuni aspetti della struttura reale del mondo.

La previsione dell'esistenza di nuove particelle e la loro successiva osservazione sembrano rafforzare questa posizione.

Ma il realismo non implica che ogni elemento delle teorie attuali sia definitivamente vero.

Può sostenere che le teorie siano approssimazioni migliorabili e che alcune loro strutture o entità corrispondano alla realtà più accuratamente di altre.

L'argomento del successo

La storia della fisica offre numerosi esempi di previsioni coronate da successo.

Le equazioni di Maxwell mostrarono che la luce poteva essere compresa come radiazione elettromagnetica e implicavano l'esistenza di onde elettromagnetiche con frequenze differenti da quelle della luce visibile. La successiva produzione e rilevazione delle onde radio da parte di Heinrich Hertz fornì una straordinaria conferma sperimentale della teoria.

La relatività generale predisse effetti gravitazionali successivamente osservati con precisione crescente.

Il neutrino fu ipotizzato da Wolfgang Pauli nel 1930 per rendere compatibile il decadimento beta con le leggi di conservazione dell'energia, della quantità di moto e del momento angolare. La particella venne successivamente rilevata sperimentalmente negli anni Cinquanta.

Il meccanismo proposto nel 1964 da François Englert e Robert Brout e, indipendentemente, da Peter Higgs e da altri autori mostrò come una rottura spontanea di simmetria potesse svolgere un ruolo fondamentale nelle teorie di gauge. Incorporato successivamente nella teoria elettrodebole, il meccanismo Brout-Englert-Higgs divenne una componente essenziale del Modello Standard e implicava l'esistenza di un nuovo bosone. Nel 2012 gli esperimenti ATLAS e CMS al CERN annunciarono la scoperta di una nuova particella successivamente identificata come compatibile con il bosone di Higgs previsto dal Modello Standard.

Questi successi sembrano mostrare che le teorie non si limitano ad adattarsi ai dati già conosciuti.

Rivelano strutture capaci di guidare la scoperta di fenomeni nuovi.

Il realista interpreta questa fecondità come evidenza che le entità teoriche e le relazioni matematiche corrispondano, almeno in parte, al mondo.

La critica antirealista

La storia della scienza contiene però anche teorie un tempo considerate efficaci e successivamente abbandonate o profondamente reinterpretate.

Il flogisto veniva utilizzato per spiegare la combustione. Il calorico interpretava il calore come un fluido. L'etere luminifero venne proposto in differenti forme come mezzo per la propagazione delle onde luminose ed elettromagnetiche.

Queste entità non appartengono alle teorie fisiche contemporanee nelle forme originariamente proposte.

Se teorie passate dotate di un certo successo empirico contenevano entità oggi rifiutate, perché dovremmo pensare che tutte le entità delle teorie attuali siano definitive?

Questo argomento viene chiamato metainduzione pessimistica.

L'antirealista può sostenere che il successo empirico non garantisca la verità ontologica. Una teoria può funzionare entro un determinato dominio pur interpretando in modo errato le entità sottostanti.

Possiamo prevedere efficacemente senza possedere necessariamente una descrizione letteralmente vera e definitiva della realtà.

Il realista può rispondere che il successo delle teorie passate era spesso limitato e che alcuni elementi strutturali o teorici sono sopravvissuti alle rivoluzioni scientifiche.

La storia può quindi essere utilizzata da entrambe le parti della disputa.

L'empirismo costruttivo

Una forma sofisticata di antirealismo è l'empirismo costruttivo, associato soprattutto a Bas van Fraassen.

Secondo questa posizione, lo scopo della scienza non è necessariamente produrre teorie vere riguardo a tutte le entità inosservabili.

È sufficiente che siano empiricamente adeguate, cioè che ciò che affermano riguardo ai fenomeni osservabili sia corretto.

Possiamo accettare una teoria come scientificamente adeguata senza essere obbligati a credere letteralmente nell'esistenza di ogni entità inosservabile che introduce.

Questa posizione non afferma necessariamente che elettroni o campi non esistano. Sostiene che il successo della scienza non ci obbliga ad assumere un impegno realistico completo verso di essi.

La prudenza empirista evita di trasformare le teorie attuali in metafisiche definitive.

Il realista può tuttavia contestare che la distinzione epistemicamente rilevante tra osservabile e inosservabile sia sempre semplice da tracciare, soprattutto quando la scienza utilizza strumenti che estendono enormemente le nostre capacità di rilevazione.

La disputa non riguarda quindi soltanto ciò che possiamo rilevare, ma quale impegno ontologico siamo giustificati ad assumere sulla base del successo scientifico.

Il realismo delle entità

Una posizione influente, associata soprattutto a Ian Hacking, è il realismo delle entità.

Possiamo essere prudenti riguardo alla verità completa delle teorie, ma realisti rispetto ad alcune entità che riusciamo a manipolare sperimentalmente.

Se utilizziamo elettroni per produrre effetti controllati, costruire strumenti e modificare sistemi, abbiamo una ragione forte per considerarli reali.

La capacità di intervento diventa, in questa prospettiva, particolarmente importante.

Non crediamo negli elettroni soltanto perché compaiono in un'equazione. Li produciamo, li deviamo, li rileviamo e ne utilizziamo le proprietà.

Questa posizione collega il realismo alla pratica sperimentale.

Ma non risolve ogni problema. Possiamo manipolare qualcosa senza sapere con certezza quale sia la migliore interpretazione ontologica della sua natura.

L'esistenza di un'entità può apparire più sicura della nostra descrizione metafisica completa di ciò che essa è.

Il realismo strutturale

Il realismo strutturale cerca di rispondere al problema del cambiamento delle teorie scientifiche.

Le entità descritte dalle teorie possono cambiare, mentre alcune relazioni matematiche e strutture vengono conservate, approssimate o incorporate nelle teorie successive.

Un esempio classico discusso nella filosofia della scienza riguarda il passaggio dalla teoria ondulatoria della luce di Fresnel alla teoria elettromagnetica di Maxwell: l'ontologia utilizzata per interpretare le onde cambiò profondamente, mentre alcune strutture matematiche e relazioni sopravvissero nella teoria successiva.

La relatività generale ha modificato radicalmente la concezione newtoniana della gravità, ma riproduce le previsioni newtoniane nel limite appropriato.

La meccanica quantistica ha trasformato il concetto classico di particella, ma conserva e riformula quantità, simmetrie e relazioni che permettono di comprendere perché la fisica classica emerga in determinati regimi.

Secondo il realismo strutturale, ciò che la scienza coglie con maggiore affidabilità potrebbe essere la struttura delle relazioni, piuttosto che la natura intrinseca degli oggetti considerati isolatamente.

Questa posizione appare particolarmente interessante in una fisica nella quale simmetrie, campi ed entanglement svolgono un ruolo fondamentale.

Ma solleva una domanda:

può esistere una struttura senza qualcosa che la realizzi?

Le relazioni sembrano richiedere termini posti in relazione, mentre alcune forme di realismo strutturale più radicale sostengono che gli oggetti stessi possano essere definiti attraverso la struttura delle relazioni.

La meccanica quantistica: prevedere senza rappresentare?

La meccanica quantistica costituisce uno dei casi più evidenti della differenza tra previsione e interpretazione.

Il formalismo calcola con enorme accuratezza le probabilità dei risultati sperimentali.

Ma le interpretazioni propongono immagini differenti:

• collasso associato alla misura nelle interpretazioni di tipo tradizionale;
• interpretazione a molti mondi;
• particelle della meccanica bohmiana guidate dalla funzione d'onda;
• teorie di collasso oggettivo;
• interpretazione relazionale;
• QBism, nel quale lo stato quantistico viene interpretato in relazione alle aspettative probabilistiche di un agente riguardo alle proprie possibili esperienze.

Alcune di queste interpretazioni o formulazioni riproducono le stesse previsioni della meccanica quantistica standard nei normali esperimenti e risultano quindi difficili da distinguere empiricamente.

Altre, come determinate teorie di collasso oggettivo, modificano invece la dinamica e possono produrre, almeno in linea di principio, deviazioni sperimentalmente osservabili.

Possediamo quindi una teoria predittivamente straordinaria, ma ontologicamente controversa.

Questo non significa che la meccanica quantistica non spieghi nulla.

Spiega gli spettri atomici, la struttura dei legami chimici, la stabilità della materia, il funzionamento dei semiconduttori e, attraverso il proprio formalismo, descrive e prevede correttamente le correlazioni quantistiche che violano le disuguaglianze di Bell.

Ma non offre una risposta condivisa alla domanda su quale realtà ontologica corrisponda al formalismo e su come interpretare il processo di misura.

Una teoria può essere esplicativa rispetto a determinati fenomeni e controversa rispetto al proprio significato ontologico.

La sottodeterminazione

Quando più teorie o interpretazioni sono compatibili con gli stessi dati disponibili, si parla di sottodeterminazione.

L'evidenza non stabilisce da sola quale immagine della realtà sia corretta.

La sottodeterminazione può essere temporanea. Nuovi esperimenti possono distinguere le alternative.

Le teorie di collasso oggettivo, per esempio, prevedono possibili deviazioni dalla meccanica quantistica standard e possono quindi essere sottoposte a test sperimentali sempre più precisi.

In altri casi, l'equivalenza potrebbe essere più profonda. Due formulazioni matematiche differenti possono rappresentare la stessa struttura fisica oppure risultare empiricamente equivalenti entro un certo dominio.

La scelta teorica utilizza quindi anche criteri come:

• semplicità;
• coerenza;
• capacità di unificazione;
• compatibilità con altre teorie;
• chiarezza ontologica;
• fecondità per nuove ricerche.

Questi criteri non sono puramente soggettivi, ma non funzionano come algoritmi automatici capaci di determinare sempre una scelta unica.

La filosofia della scienza analizza il modo in cui vengono bilanciati.

La matematica descrive o costituisce la realtà?

La fisica moderna è inseparabile dalla matematica.

Le equazioni non servono soltanto a riassumere i dati. Predicono fenomeni, rivelano simmetrie e suggeriscono entità o relazioni non ancora osservate.

Perché la matematica è così efficace?

Secondo il platonismo matematico, gli oggetti matematici possiedono un'esistenza indipendente dalla mente. Resta allora da comprendere perché le strutture matematiche descrivano con tanta efficacia il mondo fisico.

Secondo il nominalismo, gli oggetti matematici non costituiscono necessariamente un regno autonomo di entità astratte. La matematica viene interpretata attraverso differenti strategie filosofiche come un sistema di strumenti concettuali, linguistici o formali utilizzati per rappresentare le relazioni.

Secondo lo strutturalismo matematico, ciò che conta principalmente non sono oggetti isolati, ma posizioni e relazioni all'interno di strutture.

La fisica non decide automaticamente tra queste concezioni.

Il successo della matematica può suggerire che la realtà possieda una struttura profondamente matematizzabile. Ma una descrizione matematica efficace non implica necessariamente che il mondo sia letteralmente identico a un oggetto matematico.

Una mappa può rappresentare perfettamente alcune relazioni senza essere il territorio.

La bellezza è una prova?

I fisici utilizzano spesso criteri estetici ed euristici come semplicità, eleganza e simmetria.

Una teoria capace di spiegare molti fenomeni attraverso pochi principi può apparire più profonda di un elenco di regole indipendenti.

Storicamente, la ricerca di strutture matematiche eleganti ha prodotto risultati straordinari.

Ma la bellezza non costituisce una prova sperimentale.

La natura non è obbligata a conformarsi alle preferenze estetiche degli scienziati. Una teoria elegante può essere falsa, mentre una teoria complessa può descrivere correttamente il mondo.

I criteri estetici possono guidare la ricerca quando i dati sono incompleti, ma le conseguenze delle teorie devono essere sottoposte al confronto con l'esperienza.

La spiegazione scientifica richiede un equilibrio tra intelligibilità matematica ed evidenza empirica.

Idealizzazione e verità

Una teoria può contenere idealizzazioni letteralmente non realizzate e tuttavia spiegare efficacemente.

Nessun gas reale è perfettamente ideale. Nessun piano fisico è completamente privo di attrito. Nessun corpo materiale è letteralmente un punto privo di estensione.

Eppure le teorie basate su queste idealizzazioni possono essere estremamente accurate nei regimi appropriati.

La verità scientifica non consiste sempre in una corrispondenza fotografica tra ogni elemento del modello e il mondo.

Può consistere nel cogliere le dipendenze rilevanti entro un certo intervallo di validità.

Quando l'attrito è trascurabile, il modello ideale può descrivere correttamente le relazioni fondamentali che ci interessano. Quando l'attrito diventa importante, dobbiamo includerlo.

Le idealizzazioni permettono di comprendere proprio perché eliminano temporaneamente dettagli.

Una descrizione completa di ogni molecola e irregolarità potrebbe risultare meno esplicativa, per un determinato problema, di un modello semplice.

Comprendere significa anche sapere che cosa può essere trascurato.

Le teorie efficaci

Molte teorie fisiche sono valide entro un dominio limitato.

La meccanica newtoniana costituisce un'ottima approssimazione per velocità molto inferiori a quella della luce e, per i fenomeni gravitazionali, nel regime di campi deboli e velocità non relativistiche.

La termodinamica descrive sistemi macroscopici senza seguire individualmente ogni componente microscopica.

La fisica nucleare può utilizzare protoni e neutroni come gradi di libertà efficaci, anche se questi sono costituiti da quark e gluoni.

Una teoria efficace non è semplicemente una teoria falsa in attesa di essere eliminata.

Può fornire la descrizione più appropriata a una determinata scala e a un determinato intervallo di energie.

La teoria più fondamentale non è sempre la migliore per spiegare ogni fenomeno.

Per spiegare un uragano non calcoliamo il comportamento di tutti i quark presenti nell'atmosfera. Utilizziamo fluidodinamica, termodinamica e meteorologia.

La realtà sembra quindi poter essere descritta attraverso livelli differenti, ciascuno dotato di concetti e regolarità efficaci.

Riduzione e spiegazione

Il riduzionismo sostiene, in una delle sue forme, che i fenomeni di livello superiore dipendano dai componenti e dalle leggi fondamentali.

La chimica deve essere compatibile con la meccanica quantistica. La biologia non può violare le leggi della fisica.

Ma la dipendenza ontologica non implica necessariamente una semplice riduzione esplicativa.

Sapere che l'acqua è composta da molecole non basta a spiegare ogni proprietà di un oceano. Le correnti, le onde e i vortici richiedono concetti collettivi.

La temperatura è collegata al comportamento microscopico, ma rimane una grandezza indispensabile nella termodinamica.

Una spiegazione può essere più efficace a un livello superiore perché individua schemi stabili e cause macroscopiche.

Il conducente frena perché vede un ostacolo. Questa spiegazione rimane valida anche se ogni processo cerebrale e muscolare possiede una realizzazione fisica.

Le cause di livello superiore non devono essere considerate automaticamente illusioni soltanto perché possiedono una base microscopica.

Emergenza e comprensione

Le proprietà emergenti mostrano che conoscere le parti non equivale sempre a comprendere immediatamente il tutto.

Fenomeni collettivi come la superconduttività e il magnetismo mostrano chiaramente l'importanza dell'organizzazione e dell'interazione di molti componenti.

In alcuni casi possiamo derivare il comportamento collettivo dalle leggi microscopiche. In altri, la complessità rende necessarie approssimazioni, simulazioni, nuovi concetti e descrizioni efficaci.

La vita e soprattutto la coscienza pongono questioni ancora più complesse sul rapporto tra livelli di descrizione e non devono essere assimilate senza ulteriori argomenti ai casi fisici dell'emergenza collettiva.

L'emergenza non rappresenta necessariamente un fallimento della fisica fondamentale.

Mostra che la spiegazione scientifica può essere stratificata.

Una teoria può spiegare perché le componenti rendano possibile un fenomeno, mentre un'altra può spiegare come il fenomeno si organizzi e si comporti al proprio livello.

La domanda "di che cosa è fatto?" non sostituisce sempre la domanda "come è organizzato?".

Spiegazione e comprensione

Una spiegazione scientifica può essere formalmente corretta senza produrre immediatamente comprensione intuitiva.

Un calcolo numerico estremamente complesso può prevedere un risultato, ma lasciarci senza un'immagine semplice del processo.

Al contrario, una rappresentazione visiva può aiutarci a comprendere pur essendo soltanto approssimativa.

La comprensione richiede spesso la capacità di rispondere a domande controfattuali:

• che cosa accadrebbe se modificassimo una condizione?
• quali fattori sono essenziali?
• quali dettagli possono essere ignorati?
• perché il risultato cambia in un modo e non in un altro?

Una teoria spiega particolarmente bene quando permette di individuare le dipendenze rilevanti.

Non basta necessariamente riprodurre i dati come una scatola nera.

Dobbiamo poter utilizzare il modello per esplorare possibilità, interventi e limiti.

La fisica risponde ai "perché"?

Si afferma talvolta che la fisica risponda soltanto alla domanda "come?" e non alla domanda "perché?".

La distinzione è troppo semplice.

La fisica spiega perché i pianeti seguono determinate orbite, perché gli atomi sono stabili, perché la luce viene deviata dalla gravità e perché alcuni materiali conducono elettricità.

Lo fa indicando leggi, strutture, dipendenze e meccanismi.

Ma ogni risposta può generare un perché più profondo.

Perché esistono quelle leggi? Perché le costanti possiedono quei valori? Perché esiste uno spaziotempo? Perché esiste qualcosa invece del nulla?

A un certo punto la fisica può raggiungere principi che, nella teoria disponibile, vengono assunti come fondamentali.

Una spiegazione scientifica non deve necessariamente rispondere a ogni possibile domanda per essere valida.

Spiegare un fenomeno significa inserirlo in una struttura più generale, non eliminare ogni mistero dall'universo.

Spiegazioni e finalità

La fisica moderna non utilizza generalmente cause finali come principi fondamentali della dinamica.

Un elettrone non si muove per raggiungere uno scopo. Una stella non produce elementi chimici con l'intenzione di rendere possibile la vita.

Le spiegazioni fisiche descrivono leggi, condizioni, strutture e processi.

Ma le spiegazioni finalistiche o funzionali rimangono importanti in altri contesti.

Possiamo spiegare il funzionamento del cuore dicendo che la sua funzione è pompare il sangue. In biologia, il linguaggio della funzione può essere analizzato attraverso la storia evolutiva, la selezione naturale e l'organizzazione causale dei sistemi viventi.

Possiamo spiegare perché una persona compie un'azione facendo riferimento a uno scopo o a una ragione.

Queste spiegazioni non competono necessariamente con la fisica.

La stessa azione può possedere una realizzazione fisica e una spiegazione intenzionale.

La fisica non esaurisce automaticamente ogni forma legittima di spiegazione.

Il problema del significato

Una descrizione fisica può analizzare l'inchiostro di un libro, le onde elettromagnetiche riflesse dalla pagina e i processi neurali del lettore.

Ma il significato del testo non viene identificato semplicemente elencando le particelle coinvolte.

Il significato dipende da convenzioni linguistiche, storia, interpretazione e uso sociale.

Ciò non implica che esista indipendentemente da ogni supporto materiale. Implica che appartiene a un livello differente di descrizione e organizzazione.

Analogamente, valori, norme e scopi non vengono dedotti automaticamente dalle equazioni della fisica.

Dal modo in cui il mondo è fatto non segue automaticamente come dovremmo agire.

Questa distinzione tra descrizioni fattuali e valutazioni normative limita le pretese di una spiegazione puramente fisica di ogni aspetto dell'esperienza umana, senza per questo negare la base fisica dei processi coinvolti.

La fisica si avvicina alla verità?

La storia scientifica mostra sia continuità sia rivoluzioni.

La teoria newtoniana della gravitazione è stata incorporata come approssimazione estremamente accurata nel regime appropriato dalla relatività generale.

La fisica classica non è stata semplicemente cancellata dalla meccanica quantistica. Continua a costituire un'approssimazione eccellente in moltissime situazioni e il comportamento classico emerge, in regimi appropriati, dalla descrizione quantistica.

Le nuove teorie non cancellano sempre le precedenti. Ne precisano i limiti e possono spiegare perché abbiano avuto successo entro determinati domini.

Questa continuità può sostenere, soprattutto da una prospettiva realista, una concezione del progresso scientifico come approssimazione crescente ad alcuni aspetti della realtà.

Le teorie possono cogliere aspetti reali senza essere definitive.

Una mappa più precisa non rende completamente inutile quella precedente. Mostra dove funzionava e dove deformava il territorio.

Il progresso scientifico può consistere nell'ampliare il dominio di applicazione, aumentare la precisione, unificare fenomeni, introdurre nuove entità teoriche e correggere la nostra interpretazione ontologica.

Non richiede che ogni teoria passata fosse semplicemente falsa in ogni suo aspetto.

Descrizione e spiegazione sono inseparabili

Possiamo ora tornare alla domanda iniziale.

La fisica descrive o spiega la realtà?

Fa entrambe le cose, ma in modi differenti e mai completamente separabili.

Descrive quando formula relazioni quantitative tra grandezze e organizza i dati.

Predice quando utilizza quelle relazioni per anticipare risultati non ancora osservati.

Spiega quando mostra come un fenomeno dipenda da leggi, cause, meccanismi, simmetrie o strutture più generali.

Unifica quando riconduce fenomeni differenti agli stessi principi.

Contribuisce alla comprensione quando permette di individuare ciò che è essenziale, esplorare possibilità e rispondere a domande controfattuali.

Nessuna di queste funzioni garantisce automaticamente una rappresentazione definitiva della realtà.

Ma il loro successo congiunto fornisce ragioni per ritenere che la fisica non sia soltanto un gioco matematico privo di rapporto con il mondo.

Le teorie incontrano la realtà attraverso gli esperimenti, vengono corrette quando le loro previsioni falliscono e permettono interventi fisici e tecnologici reali.

I limiti della spiegazione fisica

La fisica può spiegare moltissimo, ma non può trasformare automaticamente ogni domanda in un problema sperimentale ben definito.

Può studiare l'origine e l'evoluzione dell'universo osservabile. Non è certo che possa spiegare perché esista una realtà invece del nulla.

Può descrivere le leggi fondamentali conosciute. Non è certo che possa spiegare perché proprio quelle leggi siano valide o se esista un livello ancora più fondamentale dal quale esse derivino.

Può analizzare i processi cerebrali correlati alla coscienza. Non è ancora chiaro se questo basti a spiegare completamente l'esperienza soggettiva.

Può ricostruire le condizioni fisiche coinvolte nelle decisioni umane. Non determina da sola il significato filosofico della responsabilità morale.

Riconoscere questi limiti non indebolisce la scienza.

Distingue le domande alle quali il metodo fisico può rispondere direttamente da quelle che richiedono anche un'analisi concettuale, filosofica o appartenente ad altri livelli di conoscenza.

Dalla fisica alla metafisica

Ogni teoria fisica contiene o suggerisce un'immagine del mondo.

La meccanica classica ha spesso suggerito l'immagine di corpi dotati di proprietà definite che evolvono in uno spazio e in un tempo considerati assoluti nella fisica newtoniana.

La relatività descrive uno spaziotempo dinamico nella teoria generale e modifica profondamente i concetti classici di spazio, tempo e simultaneità.

La meccanica quantistica introduce sovrapposizioni, probabilità, entanglement e, in senso tecnico in determinati teoremi e scenari, contestualità.

La teoria quantistica dei campi descrive le particelle, nei regimi appropriati, come quanti o eccitazioni dei campi quantistici, abbandonando l'immagine classica delle particelle come minuscole sfere solide.

Ma passare dalle equazioni a un'immagine della realtà richiede scelte interpretative.

Dobbiamo stabilire che cosa considerare reale, che cosa interpretare come strumento matematico e quale significato attribuire a parole come oggetto, causa, legge, spazio, tempo e possibilità.

Questo passaggio entra nel territorio della metafisica.

Non significa abbandonare la scienza per la speculazione arbitraria. Significa analizzare le implicazioni ontologiche e concettuali delle teorie rispettando i vincoli imposti dagli esperimenti.

La fisica pone vincoli sempre più rigorosi sulle immagini del mondo compatibili con le teorie e con i fenomeni osservati.

La metafisica domanda quale struttura possano avere quei mondi e che cosa significhi dire che una teoria descrive la realtà.

Il capitolo conclusivo dovrà quindi affrontare il punto nel quale l'intero percorso conduce:

dove termina la fisica e dove comincia la metafisica?