Breve discorso sul metodo

di Michela Massimi (La Repubblica 291017)

Come essere “realisti” considerando che le nostre teorie scientifiche cambiano con il tempo? È una delle questioni aperte della filosofia della scienza. Una risposta si trova nelle “ricerche sperimentali indipendenti” Esiste in filosofia della scienza una lunga tradizione di pensiero incentrata sul metodo scientifico. Per molto tempo, la scienza sembrava seguire un metodo privilegiato, e il compito dei filosofi della scienza era percepito come quello di capire ed esplorare la natura del metodo. I pareri filosofici in materia erano, ovviamente, molto divergenti. Forse il metodo della scienza era quello suggerito da Karl Popper (di partire da congetture, e cercare di refutarle; ovvero, di trovare esempi in natura che provassero che la congettura è falsa). Forse era una versione del metodo ipotetico deduttivo (si parte da un’ipotesi, si deducono conseguenze verificabili, e se verificate sperimentalmente, l’ipotesi viene confermata). O magari una versione appropriata del metodo induttivo (che parte da casi specifici di evidenza sperimentale e procede a conclusioni di carattere universale). Questa tradizione in filosofia della scienza è moribonda dagli anni Sessanta, da quando i celebri lavori di Thomas Kuhn e Paul Feyerabend hanno mostrato l’inadeguatezza storica di questo modo di concepire come il sapere scientifico cresce e si evolve. Non esiste il metodo scientifico tanto quanto non esiste la scienza, ma una pluralità di discipline (dalla fisica nucleare alla chimica inorganica; dalla biologia cellulare alla microeconomia), ognuna delle quali ha una storia e una metodologia diversa e rilevante ai propri oggetti di studio. Anche se il dibattito sul metodo in quanto tale ha perso credito nella comunità internazionale dei filosofi della scienza (e appartiene alla storia della disciplina), i problemi di natura metodologica continuano anche nella scienza contemporanea. Da un anno e mezzo lavoro a un progetto in filosofia della scienza finanziato dallo European Research Council (Erc) con sede all’Università di Edimburgo, dove lavoro. Il progetto affronta una domanda filosofica molto semplice: come essere realisti rispetto alla scienza quando si considera la lezione che emerge dalla storia della scienza, ovvero che le nostre teorie cambiano con il tempo? Difendere il realismo in filosofia della scienza significa credere che le nostre migliori teorie scientifiche siano vere; ovvero che — nei limiti di errore e revisione sperimentale sempre possibili — le nostre teorie siano comunque una descrizione accurata e veritiera della natura. Essere realisti vuol dire credere che elettroni, quark, buchi neri, gravità, e quant’altro, esistono in natura e che le nostre migliori teorie scientifiche su questi oggetti ci danno una storia accurata in merito. Guardando alla storia della scienza, si scopre tuttavia che i nostri concetti su tali oggetti sono cambiati, e continuano a cambiare con il tempo: la gravità della teoria newtoniana (come una forza esterna che impressa su corpi ne causa l’accelerazione) è diversa dalla gravità di Einstein. Possiamo difendere il realismo nella scienza, anche se la nostra conoscenza è — inevitabilmente — storicamente situata, e legata a particolari “prospettive scientifiche” (la meccanica newtoniana anziché la relatività di Einstein, per fare un esempio). Ma per articolare adeguatamente la mia difesa di un realismo di tipo “prospettivista”, bisogna pensare anche alla scienza contemporanea. E qui le domande sul metodo tornano a essere centrali. Se si considera, per esempio, la ricerca attuale nel campo della fisica delle particelle, il cosiddetto “modello standard” ha avuto finora un successo straordinario, come la scoperta del bosone di Higgs ha confermato. Il modello standard è la nostra attuale teoria scientifica e dice che ci sono delle classi fondamentali di particelle in natura: i quark (che esistono in sei tipologie, e di cui sono costituiti gli adroni, particelle soggette all’interazione nucleare forte); i leptoni (che includono l’elettrone e sono loro stessi in sei tipologie); i bosoni di gauge (che trasmettono le interazioni nucleare debole, nucleare forte e la forza elettromagnetica) e il bosone di Higgs. Ma una serie di problemi rimangono aperti nel modello standard. Per esempio, quello di spiegare perché la massa del bosone di Higgs, che è stata sperimentalmente misurata all’Lhc (Cern), è più leggera di ciò che ci si aspetterebbe sulla base di considerazioni teoriche. Altro problema è come conciliare la forza di gravità — l’altra interazione fondamentale in natura — con il modello standard (e più in generale con la meccanica quantistica). Un ulteriore problema è quello di spiegare la natura (e trovare evidenza sperimentale diretta) per la cosiddetta materia oscura, che secondo il nostro modello cosmologico attuale costituirebbe una porzione notevole (26 per cento) del materiale di cui è fatto il nostro universo. Da anni i fisici cercano modelli alternativi al modello standard, per esempio modelli supersimmetrici (che aggiungono alle famiglie di particelle del modello standard intere nuove classi di particelle complementari), ma anche modelli più esotici che non necessariamente appartengono a nessun modello teorico ben definito. Al Cern esistono dei sottogruppi dedicati precisamente alla ricerca di particelle supersimmetriche (Susy) e particelle cosiddette esotiche. Come si cercano queste particelle ipotetiche? Nessuno dei modelli filosofici (il falsificazionismo di Popper, o il metodo ipotetico-deduttivo, o quello induttivo) è applicabile in questo contesto. L’idea che si parta da un’ipotesi (nella forma di un modello teorico delle supersimmetrie, per esempio) e si vada a testare il modello con i dati delle collisioni protone-protone dell’Lhc rivela immediatamente la sua inadeguatezza. Esistono e si possono costruire tantissimi di questi modelli teorici nell’ambito della supersimmetria. Quale si dovrebbe scegliere per andare a testare con i dati dell’Lhc? È in questo contesto che i fisici hanno cominciato a utilizzare le model- independent searches, ovvero ricerche sperimentali che sono il più possibile “indipendenti” da specifici modelli teorici. Non esiste una definizione universale e univoca di che cosa si intende con questa terminologia. In un contesto come quello della fisica delle particelle, è ovvio che una teoria scientifica è sempre implicita (nella scelta dei parametri da misurare, per esempio); quindi la cosiddetta “indipendenza” dai modelli deve essere capita correttamente. Non si tratta di abbandonare modelli teorici: senza modelli teorici non si saprebbe come procedere nella ricerca di un’eventuale fisica che vada oltre il modello standard. La novità delle model- independent searches è che sono svincolate il più possibile dal testare un preciso modello teorico. Questo aspetto consente a queste ricerche sperimentali di essere “esportabili” in altri contesti e di servire come base per testare, e da ultimo escludere, non un solo modello, ma una pluralità di possibili modelli teorici alternativi al modello standard. Per il mio progetto, ho visitato il Cern e avuto modo di parlare con colleghi impegnati nella ricerca di particelle sia supersimmetriche che esotiche. Alcune di queste model- independent searches fanno uso di cosiddetti “modelli semplificati”. Che sono modelli ridotti all’osso in termini teorici: un paio di parametri per le masse delle particelle ipotetiche e le loro sezioni d’urto. Proprio perché “semplificati”, tali modelli sono svincolati il più possibile dai minuti dettagli teorici. Possono così essere confrontati con il grande volume di dati sperimentali provenienti dall’Lhc. E la fisica delle particelle non è l’unica disciplina dove c’è una preferenza per le model- independent searches. Anche in cosmologia, dove sono in corso grandi esperimenti per la ricerca di materia e energia oscura, il loro utilizzo sta diventando sempre più importante. Ritornando al dibattito filosofico, non esiste il metodo scientifico. Ma esistono pratiche scientifiche, collaudate o nuove che siano, che in periodi di scienza normale — o in periodi di crisi, per usare il linguaggio di Thomas Kuhn — i fisici sanno adottare per rispondere a esigenze specifiche legate all’uso dei dati, al loro volume e complessità crescenti, ma anche alla proliferazione dei modelli teorici; o, più semplicemente, alle difficoltà di trovare una piattaforma metodologica comune dove fisici teorici e fisici sperimentali possano facilmente interagire. Ed è grazie a queste pratiche scientifiche che il dibattito filosofico sul metodo, o meglio sulle pratiche metodologiche, continua. La scoperta al Cern di un’eventuale nuova particella alternativa al modello standard (se dovesse avvenire domani) porterebbe una rivoluzione concettuale simile al passaggio dalla meccanica newtoniana alla relatività di Einstein. La sfida attuale per i fisici è quella di elaborare delle pratiche sperimentali che siano “esportabili” in più contesti e consentano di cercare tali nuove particelle (assumendo che esistano) senza fare troppo uso o affidamento su modelli teorici che potrebbero rivelarsi inadeguati. La sfida per i filosofi della scienza è capire come tali pratiche sperimentali cambino la natura del dibattito sul metodo scientifico, e apprezzare il loro ruolo nel rendere possibile un’eventuale rivoluzione scientifica. L’autrice insegna filosofia della scienza all’Università di Edimburgo e collabora con il Guardian © RIPRODUZIONE RISERVATA

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