Temi di ricerca
I seguenti temi di ricerca, su cui esiste oggi ricerca attiva, costituiscono un nucleo di problemi fondamentali aperti sui quali la Fondazione investe. Questo nucleo è indicativo, non esclusivo, in considerazione del fatto che la crescita del pensiero scientifico determina un’evoluzione delle domande stesse, prima ancora che delle risposte.
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- La natura del tempo. Quale struttura temporale fondamentale deve avere la teoria fisica elementare, alla luce di quanto abbiamo imparato sulla natura del tempo dalla relatività generale e dalla meccanica quantistica? Il tempo misurabile è divisibile all’infinito, oppure esiste un limite alla divisibilità del tempo, un tempo discreto alla scala di Planck? Possiamo capire l’origine fisica della differenza fra passato e futuro? La bassa entropia passata è sufficiente a rendere conto dell’esistenza di tracce del passato e della sensazione di apertura del futuro? Qual’è la relazione completa fra il tempo della nostra esperienza, il suo fluire, e le diverse nozioni di tempo della fisica elementare? Quali aspetti del tempo della nostra esperienza dipendono dalla fisica fondamentale, dal fatto che interagiamo solo con variabili macroscopiche, dalla struttura del nostro cervello?
- La natura dello spazio. Lo spazio fisico è concettualizzato nella fisica contemporanea come una componente di uno spazio-tempo continuo descritto in termini di geometrie curve (pseudo-) Riemanniane. Questa descrizione non tiene conto delle proprietà quantistiche del campo gravitazione. È possibile avere sovrapposizioni quantistiche di geometrie? È possibile rivelarne le conseguenze? Quale può essere la struttura generale di una teoria fisica dove spazio e tempo possono essere in sovrapposizione quantistica? Cosa sono osservabili locali in tale teoria? Cosa è la località, cosa è la causalità a questo livello di descrizione della realtà?
- La natura degli osservatori. La scienza contemporanea ha una base operazionale: assume l’esistenza di un osservatore che osserva la realtà e raccogli dati empirici, che sono poi organizzati dalla scienza. Sopravvive questa nozione di osservatore, se anche l’osservatore è un sistema fisico e tutti i sistemi fisici sono quantistici? Può un osservatore essere in sovrapposizione quantistica, e cosa comporta questo per la nozione di oggettività? La meccanica quantistica spinge ad una comprensione del mondo in termini di una rete di prospettive interne, piuttosto che la possibilità di una descrizione del mondo dall’esterno? Questo fatto ci dice qualcosa di utile rispetto alla questione dell’esistenza di un punto di vista soggettivo nella coscienza degli animali?
- Fenomeni estremi dell’universo. La struttura concettuale attuale della fisica e le nozioni di Spazio, Tempo, Causalità, Oggettività, Località sono sufficienti per permetterci di meglio comprendere fenomeni estremi nell’universo, come l’universo primordiale, il centro dei buchi neri o la fine della loro evaporazione, dove fenomeni quantistici gravitazionali non possono essere trascurati? Possiamo sperare in osservazioni astronomiche che ci diano indicazioni su questo?
- Complessità ed emergenza. La maggior parte dei fenomeni naturali con cui interagiamo, compresi tutti i fenomeni chimici, biologici, psicologici e sociali, sono meglio comprensibili in termini di nozioni di alto livello, propri delle specifiche discipline che li studiano, anziché in termini di fisica elementare, anche se tutti i fenomeni sono anche fenomeni fisici. Come si articola la relazione fra i diversi livelli di descrizione? Come esattamente emergono le nozioni chimiche, biologiche, psicologiche o sociali? In particolare, la scienza stessa è un fenomeno sociale: possiamo chiudere il cerchio per avere una comprensione della Natura compatibile con l’esistenza di un sistema naturale -noi stessi- capace di produrre tale descrizione?
Questi sono esempi di problemi fondamentali sul cui studio la Fondazione si propone di investire, nella convinzione che questa indagine sia essenziale per l’approfondimento della nostra conoscenza del mondo.
Le questioni poste riguardano non solo la Fisica, ma anche la relazione fra la Fisica e altre discipline, compresa la Filosofia della Scienza. La Fondazione sostiene e incoraggia anche ricerca interdisciplinare fondamentale che apra ponti fra queste discipline.