Perché l’Universo Gira

L’evidenza empirica più immediata che abbiamo del mondo fisico è che non osserviamo mai stati di quiete assoluta: i sistemi evolvono, fluttuano, si trasformano. Dal livello cosmologico a quello microscopico, la nozione di stasi completa non sembra appartenere alla descrizione fisica fondamentale.

La fisica contemporanea descrive questa struttura attraverso teorie in cui lo stato di un sistema non è identificato da proprietà definite in senso classico, ma da una struttura matematica che codifica le relazioni tra possibili risultati di misura.

In meccanica quantistica, lo stato di un sistema è rappresentato da un vettore in uno spazio di Hilbert, uno spazio vettoriale complesso (in generale a dimensione infinita) dotato di prodotto interno.

In questo formalismo: lo stato non assegna valori determinati alle osservabili, ma codifica le ampiezze di probabilità dei possibili esiti di misura.

La descrizione fisica non è quindi una lista di proprietà del sistema, ma una struttura relazionale che organizza le possibili interazioni tra sistema e apparato di misura.

Evoluzione temporale e struttura della teoria

La dinamica quantistica è completamente determinata dall’equazione di Schrödinger (o dalla sua generalizzazione relativistica nei casi appropriati), che definisce l’evoluzione unitaria dello stato nello spazio di Hilbert.

In questo senso, la teoria fornisce una descrizione precisa e predittiva dell’evoluzione temporale dei sistemi fisici.

È importante però distinguere due livelli di descrizione: la teoria specifica come lo stato evolve nel tempo, la teoria non include, al suo interno, una spiegazione del perché la realtà sia descrivibile mediante una struttura che ammette stati e una legge di evoluzione tra stati- La struttura “stato + dinamica” è un elemento costitutivo della formulazione teorica, non qualcosa che la teoria deduce da principi più fondamentali.

Il significato del cambiamento

Nel formalismo quantistico, ciò che nella descrizione classica viene interpretato come “cambiamento di proprietà” corrisponde all’evoluzione dello stato nello spazio di Hilbert e alla successiva selezione di esiti compatibili con la struttura probabilistica dello stato stesso.

Non è quindi necessario assumere che le grandezze fisiche abbiano valori definiti che evolvono nel tempo nello stesso modo in cui accade nella fisica classica. La teoria descrive piuttosto una struttura in cui le proprietà fisiche emergono come risultati di interazioni, all’interno di una dinamica ben definita dello stato.

Vuoto quantistico e fluttuazioni

Un elemento particolarmente rilevante è rappresentato dallo stato di vuoto quantistico. Anche nello stato di minima energia del campo, la teoria prevede la presenza di fluttuazioni quantistiche.

Questo indica che l’assenza di particelle o di eccitazioni classiche non corrisponde a una condizione di completa immobilità fisica, ma a uno stato ancora descritto da una struttura dinamica.

In questo senso, la nozione di “assenza totale di attività fisica” non appare come una configurazione prevista dalla teoria quantistica dei campi.

Limiti della descrizione fisica

La fisica, in quanto teoria empirica e matematica, ha come obiettivo la formulazione di leggi che permettano di descrivere e prevedere l’evoluzione dei sistemi fisici.

All’interno di questo quadro, la teoria non si occupa di giustificare la struttura stessa che utilizza — cioè il fatto che il mondo sia descrivibile tramite stati, spazi di stati e leggi di evoluzione.

La distinzione non è tra “spiegato” e “inspiegato”, ma tra: la struttura interna della teoria

il livello di giustificazione dei suoi presupposti formali.

Una domanda strutturale, non metafisica

In questo senso, la domanda sul “perché l’universo gira” può essere reinterpretata non come una domanda sulle cause ultime, ma come una domanda sulla struttura della descrizione fisica stessa: perché la descrizione fondamentale del mondo è formulata in termini di stati e dinamiche su spazi di configurazione?

La fisica contemporanea non fornisce una risposta a questa domanda perché essa non rientra nel dominio operativo delle teorie fisiche, ma in quello della riflessione sui fondamenti della loro struttura.

È in questo spazio che si colloca la filosofia della fisica, nel tentativo di chiarire il rapporto tra formalismo matematico e struttura del reale descrivibile.