Lì si terrà ciò che tenem per fede,
non dimostrato, ma fia per sé noto
a guisa del ver primo che l’uom crede.
Io rispuosi: «Madonna, sì devoto
com’esser posso più, ringrazio lui
lo qual mortal mondo m’ha remoto.
Ma ditemi: che sono li segni bui
di questo corpo, che là giuso in terra
Fan di Cain favoleggiare altrui?».
(Paradiso II, vv. 43-51)

Dante è appena arrivato con Beatrice nel cielo della Luna e nota dei «segni bui», - le macchie lunari - sulla superficie lunare, macchie che aveva già potuto osservare dalla Terra a occhio nudo. Per chi vive sulla Terra, quei segni sono legati a una leggenda, secondo la quale Caino, maledetto da Dio, era stato relegato sulla luna e condannato a portare in eterno un fascio di spine. Questa leggenda ci dimostra come gli uomini, incapaci di spiegare razionalmente i fenomeni a cui assistono, fanno ricorso al mito per risolvere un problema. La realtà soggettiva degli uomini sulla Terra si scontra con la realtà oggettiva, in questo canto rappresentata da Beatrice, che spiegherà a Dante la ragione divina che si cela dietro al fenomeno delle macchie lunari; ragione che gli uomini non sono in grado di comprendere da soli, a causa del loro affidamento ai sensi.

TRA MERIDIANE E GPS: LA FISICA COME PONTE FRA REALTÀ OGGETTIVA E SOGGETTIVA

Tendiamo ad avere un atteggiamento di superiorità, quasi morale, sui predecessori di Copernico “rei” di non voler accettare il sistema eliocentrico, in cui è la Terra a ruotare attorno al Sole e non il viceversa. Pur essendo questo più semplice e più vero di quello geocentrico, è difficile descrivere in modo oggettivo ciò che vediamo perché il nostro punto di vista rimane saldo al nostro pianeta: è da qui che osserviamo l’universo a partire dal movimento degli astri. Se fosse banale, principi e strumenti matematici alla mano, chiunque potrebbe facilmente calcolare dove puntava l’ombra di una meridiana alle 14:56 del 21 luglio 1969 a Wellington, New Zealand, ora locale dello sbarco sulla Luna.
Ma quanti lo sanno fare precisamente? La Terra è quasi una sfera che gira intorno la Sole e sul suo asse di rotazione, come una trottola prima di fermarsi. Conosciamo bene i principi che ne governano il moto ma stabilire le condizioni iniziali, presupposto per svolgere i conti, non è immediato. A me ha richiesto un paio di giorni per farlo come si deve.

Come ricercatore mi occupo di relatività generale, una teoria che mescola modelli matematici a convenzioni e protocolli di misura per descrivere la realtà. Potrei dire che il mio lavoro è dipanare il groviglio che si forma tra realtà oggettiva e soggettiva, gettare un ponte tra la descrizione della realtà oggettiva e quello che si misura sulla Terra, nello spazio circostante, nella nostra galassia e oltre, fino agli oggetti più remoti che vediamo.
Un sistema di posizionamento (GPS) è in qualche modo simile alla meridiana. È fatto di orologi atomici soggetti al campo gravitazionale, in movimento come la Terra, che si scambiano segnali radio. Quando riceviamo questi segnali quello che vediamo dipende dall’orbita degli orologi, dalla loro frequenza ma anche dal campo gravitazionale in cui si muovono. Anche conoscendo i principi fondamentali non è facile separare le convenzioni dalle quantità oggettive che descrivono il campo gravitazionale o la geometria dello spaziotempo.
Sappiamo farlo perché si fa da secoli in geodesia. In quel caso si misurano le distanze tra alcuni punti fissati su una superficie, distanze che dipendono dai punti ma anche dalla forma della superficie. Anche nei miei calcoli, come in geodesia, occorre trovare delle quantità, indipendenti dai punti, che descrivono la superficie, come la curvatura gaussiana che misura la curvatura di una superficie in un punto.

Un GPS progettato su questi principi non si fonda sui concetti newtoniani di spazio e tempo (l’uno assoluto e immobile, l’altro assoluto e uniforme in tutto lo spazio) che sono un’approssimazione della realtà legata alla nostra percezione, ma su una visione autenticamente relativistica, dove lo spaziotempo è la struttura quadridimensionale dell’Universo influenzata dalla presenza di energia. Oltre alla nostra posizione un tale GPS determina le orbite degli stessi orologi che lo compongono, e scopo della mia ricerca è farlo funzionare anche vicino a un buco nero.
Nel caso della meridiana, del GPS e, più in generale, della fisica tutta, si tratta di estrarre le proprietà indipendenti dall’osservatore dalle infinite descrizioni diverse che ne fanno gli osservatori. Quasi a dire che la conoscenza è possibile solo nella misura in cui la scienza è un processo collettivo e democratico. Ma questa è un’altra storia…