Il servitore di pace

La Moschea del Moghul Aurangzeb a Lahore (1671-1673)

di Giorgio Masiero

Ricordi e immagini del primo Nobel per la fisica di fede islamica, a 20 anni dalla morte

Lo conobbi a Trieste nel 1970, ad un seminario sulle interazioni nucleari. Io ero uno studente di fisica, equamente impegnato a studiare le particelle elementari e a preparare la rivoluzione contro il capitalismo multinazionale. Il dolore della guerra e lo squallore del dopoguerra se n’erano andati e tutto il mondo sognava un futuro migliore. In America i giovani manifestavano per i diritti civili e contro la guerra in Vietnam. In Italia occupavamo le università, ribellandoci contro l’autorità e la tradizione, mentre i lavoratori proclamavano scioperi generali contro il governo. Solo nel pragmatico Regno Unito i giovani snobbavano la politica per fondare la nuova società sulla musica, le mode e il sesso libero: i ragazzi allungavano i capelli, le ragazze accorciavano le gonne.

In quegli anni irrequieti, con il mondo spaccato in due dalla guerra fredda, un’oasi di pace stava a due passi dalla cortina di ferro, nella regione che ospitava la maggioranza delle caserme d’Italia e delle postazioni missilistiche atomiche puntate verso Est. Era il Centro Internazionale di Fisica Teorica di Trieste, che ora porta il nome del servitore di pace. Il clima di serenità nell’istituto, interrazziale, interreligioso, internazionalistico si doveva tutto, capii subito, al carismatico fondatore.

Suo padre, un maestro di scuola del Punjab, aveva sognato d’avere un giorno un figlio destinato a servire Dio realizzando grandi imprese. Quando il figlio gli nacque, il 29 gennaio 1926, lo chiamò Abdus Salam, che in urdu significa servitore di pace. Il nome, in nomine omen, Salam l’avrebbe indossato come una seconda pelle per tutta la vita. Protetto dalla benedizione paterna, egli poté vedere la profonda unità delle forze apparentemente separate della natura con la stessa chiarezza con cui vedeva i comuni legami che uniscono tutti gli uomini nelle diverse forme dei credi religiosi e politici.

Aveva una cultura ampia, umanistica e tecnica, orientale e occidentale, che spaziava dalla poesia indo-islamica alle comiche dei fratelli Marx, dall’industria dei paesi sviluppati all’agricoltura del terzo mondo. Anche se per la maggior parte della vita visse lontano dal Pakistan, non recise le sue radici: basta dare un’occhiata alla foto che lo ritrae durante la cerimonia del Nobel, con il turbante svolazzante, l’achkan (la giacca lunga fino al ginocchio) e i khussa (i mocassini di foggia asiatica ricurvi in punta).

Salam lavorò a rivelare le belle strutture nascoste, fisiche e antropologiche, per unire fenomeni e popoli divisi senza necessità. Diceva di aver ereditato la passione per l’unità del creato dalla fede nell’unicità di Dio: “Credere nell’unità, in una Causa unica e semplice di tutto ciò che vediamo, ha in me la sua base nell’educazione spirituale che ho ricevuto”, ripeteva. Ma l’attaccamento all’islam e alla patria non limitò la sua visione del mondo, che ignorava i muri. Tra i suoi più famosi studenti, ebbe il fisico ebreo Yuval Ne’eman, che si laureò mentre era attaché militare presso l’ambasciata israeliana a Londra e cui Salam fece anche da relatore. Devoto musulmano, non disdegnò di collaborare nella teoria elettrodebole con un ateo dichiarato come Steven Weinberg. Essi non solo lavorarono fianco a fianco a quella teoria fino al Nobel, ma furono amici reciprocamente legati per tutta la vita.

Dopo quel seminario, l’avrei rivisto un’altra volta pochi anni dopo, quando già non mi occupavo più di fisica. Salam morì a Trieste il 21 novembre 1996 e fu sepolto come da suo desiderio a Rabwah, in terra natia. Nonostante la fama e i meriti nella modernizzazione del Pakistan, il paese non gli tributò funerali di stato a causa della sua appartenenza ad una corrente minoritaria dell’islam, la fazione Ahmadi, in conflitto con quella sunnita, maggioritaria e intollerante. L’epitaffio sulla sua tomba era “Primo premio Nobel musulmano”, ma l’attributo di musulmano fu in seguito cancellato per ordine del tribunale.

Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg alla cerimonia del Nobel per la fisica del 1979

Capita che, quando i tempi sono maturi, nuove idee emergano simultaneamente in posti diversi. Gli anni ’60 erano maturi in fisica per la rottura spontanea di simmetria. L’idea non era nata inizialmente nell’area delle particelle, ma la speranza dei fisici che vi lavoravano – come Salam ed anche i miei docenti universitari – era che il concetto si potesse adattare alle particelle subatomiche, così da risolvere alcuni problemi della teoria dei campi, quali la presenza di quantità infinite. E poi, poteva la rottura di simmetria avere un ruolo nel programma di unificare i 4 campi della fisica? Salam mi appassionò a Trieste a questo concetto chiave della fisica teorica, cosicché intorno ad esso avrei sviluppato più tardi la tesi di laurea.

La fisica spiega la natura tramite teorie che partono da un set di assunzioni. Si progredisce quando si riduce il numero delle assunzioni e si aumenta quello delle predizioni corroborate – i teoremi di successo delle teorie, coerenti con le osservazioni. Un’assunzione apparentemente banale è che lo stesso esperimento deve dare lo stesso risultato, senza riguardo a dove e quando l’esperimento sia condotto: il luogo e l’ora nello spazio-tempo devono essere indifferenti. Più ovvio di così… Questa simmetria spazio-temporale è il fondamento della riproducibilità – come si potrebbero fare predizioni, se esperimenti identici dessero risultati differenti in altri posti o momenti? – e si traduce in una simmetria (o invarianza globale) delle equazioni. Poi, un teorema della matematica (Noether, 1915) coincide con l’implicazione che ogni simmetria genera una legge di conservazione. Per esempio, l’indipendenza dei risultati d’un esperimento dall’orientamento spaziale del laboratorio (una simmetria detta SO3) si traduce nella conservazione del momento angolare.

Una delle simmetrie che andavano di moda ai miei tempi si chiamava SU3, che è una generalizzazione allo spazio complesso della simmetria SO3 dello spazio reale 3-dimensionale.  SU3 riguarda il campo nucleare forte, ma non è esatta: infatti le particelle che ricadono nella famiglia SU3 pur condividendo importanti caratteristiche hanno masse diverse. Quindi la simmetria è solo approssimata…, forse per l’intervenuta rottura d’una precedente simmetria esatta? Una simmetria approssimata non è la stessa cosa che una rottura di simmetria: lo strabismo di Venere è una simmetria approssimata nell’insieme delle simmetrie che costituiscono la bellezza femminile, ma il civettuolo difetto non deriva dalla rottura d’una previa simmetria assiale perfetta inscritta nel DNA! Nel processo di rottura spontanea, avviene invece che un sistema per sé simmetrico cade, per una qualche causa d’instabilità, in uno stato meno simmetrico o non simmetrico affatto. L’esempio più popolare a scuola è quello d’una penna poggiata verticalmente sulla punta: una posizione molto precaria, in cui il minimo disturbo provoca la caduta della penna in una direzione imprevedibile, così rompendo l’iniziale simmetria di 360 gradi indifferente ad ogni direzione. Salam ci diede a Trieste un altro esempio di rottura spontanea di simmetria: immaginiamo una mensa rotonda con un tovagliolo T collocato nel mezzo di ogni coppia di sedie S. La geometria iniziale è quella d’un anello perfettamente simmetrico STST…ST. Quando i commensali si siedono, ognuno può a priori scegliere il tovagliolo alla sua destra oppure alla sua sinistra. Tuttavia, dopo che il primo commensale ha scelto il suo tovagliolo, tutti gli altri vi si adatteranno, cosicché all’iniziale simmetria succederà una simmetria minore con il tovagliolo a destra o a sinistra della sedia.

Che cosa c’entra la rottura di simmetria con i campi di forza? Prendiamo un cilindro rettilineo: esso è simmetrico rispetto al suo asse perché un taglio perpendicolare, eseguito in qualsiasi punto, produce la stessa sezione circolare. Ma se viene flesso a formare un tubo a U, l’iniziale condizione di simmetria rettilinea globale 1) si riduce a locale, con le sezioni uguali anche nei punti di flessione solo secondo opportune definizioni, e 2) la ridotta simmetria è fisicamente garantita al costo dell’intervento di nuove forze e tensioni nel materiale per incurvarlo senza lacerarlo, tanto più grandi quanto maggiore è la curvatura. In generale, nello stato risultante da una rottura spontanea di simmetria si generano nuove forze, prima assenti.

Queste idee erano allora applicate in fisica per studiare il magnetismo o la superconduttività o la gravità e anche le interazioni forti, insomma in 3 dei 4 campi fisici. Ma Salam, insieme a pochi colleghi sparsi per il mondo, le applicherà per unificare il quarto campo, quello nucleare debole, col campo elettromagnetico. Risulterà infine che la forza elettromagnetica e la forza nucleare debole non sono altro che le “tensioni” risultanti dalla rottura di simmetria d’un campo di forza più generale.

Era la fede nell’Uno a spingerlo a credere in un meccanismo ancestrale di separazione… In quegli anni, dicevo, tutti si appassionavano alla simmetria SU3. In particolare, SU3 era privilegiata dai fisici delle particelle, perché li portava a scoprirne sempre di nuove, una più esotica dell’altra. Altro che la materia creduta fino a pochi anni prima, fatta solo di protoni, neutroni ed elettroni… Dopo l’osservazione, avvenuta in laboratorio nel 1964, del barione Omega-meno predetto da Gell-Mann, i quark e le interazioni forti avevano monopolizzato l’attenzione dei fisici. Urtando fasci di particelle particolari, i ricercatori sfruttavano il campo forte come un’officina dove forgiare nuove specie di particelle subnucleari, così da riempire tutto il catalogo predetto da SU3. Se scoprivi una nuova particella, avevi garantita una cattedra all’università…

Le interazioni deboli divennero, di conseguenza, la componente più “debole”, trascurata, dei campi della fisica. Ma non ti chiedi, Lettore, perché quelle esotiche particelle prodotte dal campo forte, che portano i nomi strani di muone, kaone, pione, ecc., fossero così difficili da osservare? le sai le loro durate di vita? Milionesimi, miliardesimi di secondo… Infatti, appena queste particelle sono prodotte dal campo forte, interviene il campo debole a distruggerle! Donde questa capacità distruttiva? Due principali indizi guidarono Salam, con Steven Weinberg e Sheldon Glashow, all’intuizione di fondere il campo debole con quello elettromagnetico:

1. L’atomo, che è fatto d’un nucleo interno e d’una corteccia elettronica esterna tenuti insieme dalla forza elettromagnetica, si sfilaccia facilmente alla superficie della corteccia perdendo elettroni.
2. La forza debole, che agisce solo dentro il nucleo, quindi nella parte più interna degli atomi, rilascia particelle beta, che altro non sono che elettroni.

Come si spiega che lo stesso prodotto – elettroni – emerga da due zone opposte, la più esterna e la più interna dell’atomo? c’è un legame tra il campo elettromagnetico e il campo debole? Di qui la ragionevolezza non solo “teologica” secondo il sentimento di Salam, ma anche scientifica secondo il sentire comune a tutti i fisici, di assumere un’epoca primordiale (al Big bang) nella quale le due forze fossero unite e alla quale, per una rottura spontanea di simmetria, fosse succeduta la separazione in due forze distinte. I tre riuscirono infine a costruire una teoria unificata (la “teoria elettrodebole”), poggiante sulla predizione di specie mai osservate di particelle-messaggero: i bosoni W, Z e di Higgs. Per questa teoria matematica ebbero nel 1979 il premio Nobel.

Una prima corroborazione sperimentale sarebbe venuta appena 4 anni dopo, al CERN, con la rivelazione dei bosoni W e Z, che meritò il Nobel del 1984 a Rubbia e van der Meer. La seconda corroborazione della teoria elettrodebole, a coronamento, sarebbe venuta molto più tardi, con l’osservazione della particella di Higgs, che meritò a quest’ultimo e ad Englert il Nobel del 2013. Ci si potrebbe chiedere come mai in un caso l’accademia svedese assegnò il premio ai fisici teorici prima – 4 anni prima – che le loro predizioni fossero corroborate e nell’altro caso lo assegnò aspettando – 50 anni – che le predizioni fossero corroborate. La risposta sta forse nell’entusiasmo che la teoria di Glashow, Salam e Weinberg suscitò, portando negli anni ‘70 alla rinascita della teoria quantistica dei campi e alla sua applicazione in nuove aree della fisica, dalle particelle elementari alla cosmologia.

Concludo questo flusso di ricordi su Abdus Salam con una sua affermazione del 1992: “Per l’agnostico l’autoconsistenza (se coronata da successo) può comportare l’irrilevanza della divinità; al credente essa procura niente più che una rivelazione di una piccola parte del disegno del Signore — la sua profondità, nelle aree che essa illumina, accresce soltanto la venerazione per la bellezza del suo disegno”. Trovo queste parole di Salam doppiamente significative sul piano epistemologico.

“Se coronata da successo” vuol dire che la coerenza interna d’una teoria – la ragionevolezza delle sue spiegazioni ex post – è una condizione necessaria ma non sufficiente per la scientificità. La teoria deve anche fare predizioni ex ante, che siano corroborate sperimentalmente: altrimenti con quale criterio distingueremmo una descrizione post hoc da una storiella ad hoc? “Irrilevanza della divinità… [oppure] rivelazione di una piccola parte del disegno del Signore”, significa che il dominio della scienza naturale è limitato: la supposizione d’inesistenza o di esistenza di “disegno del Signore” appartiene alla metafisica del ricercatore.

Ovvio? Affatto.

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