Quando a sbagliare è un genio. Errori veri e presunti di Einstein (Vincenzo Barone)

Per garantire un introito al suo collaboratore Leopold Infeld, che non aveva ancora un posto in università, nel 1938 Einstein decise di scrivere assieme a lui un saggio destinato a diventare famoso, L’evoluzione della fisica. Durante la stesura Infeld gli confessò di sentirsi particolarmente in ansia, visto che il libro avrebbe recato in copertina il nome del più celebre scienziato del mondo. «Non è il caso di preoccuparsi – lo tranquillizzò Einstein –, ci sono anche lavori sbagliati con la mia firma».

Einstein sapeva benissimo che gli errori fanno parte del gioco della scienza e riteneva che non dovessero creare particolari imbarazzi. Ne aveva commesso qualcuno e non si vergognava di ammetterlo. Nel linguaggio comune la parola «errore» ha varie sfumature, e quando la si applica alla scienza conviene essere accorti. Prescindendo completamente dall’uso del termine come sinonimo di «incertezza di misura» (frequente in fisica), possiamo distinguere due tipi di errori nella normale attività scientifica: 1) i veri e propri sbagli, nei calcoli, nelle deduzioni o nella conduzione di un esperimento; 2) le ipotesi, le teorie e i programmi di ricerca che si rivelano a posteriori fallaci. Entrambe queste situazioni sono perfettamente fisiologiche (la prima è addirittura universale – errare humanum), e solo una visione superficiale dell’impresa scientifica può dipingerle come macchie nella reputazione degli scienziati (anche dei più grandi) o come passi falsi sulla via della verità.

Nel caso di Einstein, gli errori del primo tipo sono spesso legati alla peculiare struttura logica della relatività generale, che rende di difficile lettura alcune sue predizioni. Fu così, per esempio, che egli pensò per un breve periodo, nel 1936, di aver dimostrato – vent’anni dopo averle previste – l’irrealtà delle onde gravitazionali. Di questo sbaglio si accorse quasi subito, mentre non corresse mai i risultati di quello che alcuni storici della scienza considerano il suo peggior lavoro scientifico, un articolo del 1939 in cui sosteneva l’impossibilità del collasso gravitazionale di una stella fino allo stato di buco nero (negli stessi giorni J. Robert Oppenheimer e Hartland Snyder erano giunti – correttamente – alla conclusione opposta).

Non un vero sbaglio, ma una svista, compare in un’altra famosissima nota einsteiniana, quella (molto breve) in cui il padre della relatività prevedeva il fenomeno delle lenti gravitazionali – la distorsione dell’immagine di sorgenti lontane a causa della presenza di grossi corpi che deflettono con la loro gravità i raggi luminosi. Ipotizzando che i corpi in questione fossero stelle, Einstein concluse che l’effetto era piccolissimo e impossibile da rilevare (per inciso, si noti come gli “sbagli” di Einstein andassero curiosamente sempre nella direzione di sottostimare la ricchezza fenomenologica della sua teoria). Pochi mesi dopo, l’astronomo Fritz Zwicky gli fece notare che, se ad agire da lente gravitazionale fosse stata una galassia, l’effetto sarebbe stato osservabile (come sappiamo, Zwicky aveva ragione, e dal 1979 – anno della loro scoperta – le lenti gravitazionali sono diventate un fenomeno comune).

Rientra invece nella seconda tipologia quello che Einstein stesso definì l’errore più grande della sua vita: l’introduzione della costante cosmologica. Nel 1917 Einstein aveva inaugurato la moderna cosmologia teorica applicando l’equazione fondamentale della relatività generale all’intero universo, immaginato come una massa fluida omogenea. Si era accorto però che ne risultava un universo in contrazione o in espansione, non statico, come tutti credevano che fosse (mancando indizi contrari). Per ottenere una soluzione statica, aveva allora introdotto nella sua equazione un termine correttivo che conteneva un parametro arbitrario, la costante cosmologica. L’equazione aveva perso in eleganza e in semplicità, ma guadagnato apparentemente sul piano empirico. Nel 1929, tuttavia, l’astronomo statunitense Edwin Hubble scoprì che il cosmo era tutt’altro che statico. Le galassie si allontanano da noi – e da qualunque punto di osservazione – con una velocità proporzionale alla loro distanza, segno inequivocabile di un’espansione dell’universo. La costante cosmologica, dopo questa scoperta, non serviva più e l’equazione di Einstein, liberatasi da un orpello non necessario, poteva tornare a rifulgere in tutta la sua bellezza.

Ma, secondo il matematico e divulgatore David Bodanis, «il più grande errore di Einstein» (sempre del secondo tipo, nella nostra classificazione) non fu – diversamente da quanto pensava il diretto interessato – la costante cosmologica, bensì la pervicace ostilità nei confronti della meccanica quantistica. Con il senno di poi, Bodanis ha ragione: se solo il grande fisico avesse accettato la teoria quantistica nella forma che essa aveva preso a partire dalla metà degli anni Venti (per opera di Heisenberg, Schrödinger, Born, Dirac, e sotto la supervisione concettuale di Niels Bohr), probabilmente i trent’anni della sua vita spesi nella ricerca di una teoria unificata classica (che pure – va detto – hanno avuto effetti collaterali di una certa importanza) sarebbero stati ben più fruttuosi. C’è però da chiedersi: poteva Einstein – il genio formatosi ancora nell’Ottocento, che diceva di aver assunto la teoria classica dei campi con il latte materno, il creatore solitario delle due relatività, l’alfiere di una concezione granitica della scienza come processo di comprensione del reale regolato da criteri di semplicità logica – poteva questo Einstein accettare la visione del mondo di Copenaghen?

Bodanis sostiene – ed è questa la tesi centrale, ma anche la parte più debole, del suo libro – che l’atteggiamento di Einstein nei confronti della meccanica quantistica fosse figlio dello smacco ricevuto con la scoperta dell’inutilità della costante cosmologica, che sarebbe stata introdotta per dar conto dei dati osservativi. Dopo quell’esperienza Einstein si sarebbe isolato sempre di più dalla comunità scientifica, «decidendo di poter ignorare gli esperimenti che sembravano confutare ciò che lui era convinto che fosse giusto». È una ricostruzione difficilmente sostenibile. Innanzitutto, Einstein aveva operato in isolamento già negli anni di gestazione della relatività generale (con Tullio Levi-Civita, nell’aprile del 1915, si lamentava di quanto poco i suoi colleghi fossero «sensibili all’esigenza di una vera teoria della relatività»). In secondo luogo, il suo lavoro cosmologico, più che dai dati astronomici (che conosceva poco), era guidato, come al solito, da considerazioni e princìpi fondamentali – in particolare, dall’idea, dovuta a Ernst Mach, di un legame tra inerzia e distribuzione della materia. Infine, l’ostilità nei confronti della meccanica quantistica risaliva a ben prima del 1929 e prescindeva dai fatti empirici, muovendo più che altro da una critica ai fondamenti generali e non ai risultati applicativi della teoria (nella quale, peraltro, non faceva fatica ad ammettere che ci fosse qualcosa di “vero”).

Il rapporto di Einstein con l’esperimento fu sempre piuttosto articolato (a dispetto di certe sue battute). Salvo che negli anni giovanili, i programmi di ricerca einsteiniani non scaturirono mai da necessità empiriche. Ciò non significa però che egli considerasse il confronto con i dati irrilevante: nel 1915, a convincerlo della correttezza delle equazioni del campo gravitazionale appena ottenute fu tanto la loro eleganza formale quanto il fatto che esse spiegavano un piccolissimo fenomeno noto da tempo, l’anomalia dell’orbita di Mercurio. Il successo della relatività generale, basata su un postulato di simmetria e su un’equazione che è la più semplice equazione possibile coerente con tale postulato, lo convinse a procedere, nella costruzione teorica, sempre in quel modo. Ma non fu in grado di ripetere il successo. Era un uomo di princìpi (filosofici ed epistemologici), come le teorie che prediligeva e inventava, ma i princìpi, a volte, possono privare di quella flessibilità necessaria a riconoscere un vicolo cieco e a cambiare strada.

Ironia della sorte, la recente scoperta che l’espansione dell’universo sta accelerando ha riportato in auge la costante cosmologica di Einstein, che descrive proprio tale accelerazione. Difficile, a questo punto, considerarla un errore! È il destino della fisica teorica. Molti dei lavori che quotidianamente compaiono sulle riviste specialistiche finiranno nel dimenticatoio o nella carta straccia. In compenso, tra la carta straccia di qualche mente ingegnosa potrebbe nascondersi l’idea che gli altri stanno faticosamente cercando.

“Il Sole 24 Ore”, Domenica 29 luglio 2017