Utopia e scienza: l’immaginazione come motore della conoscenza

Guido Tonelli, fisico e professore all’Università di Pisa, è uno dei protagonisti della scoperta del bosone di Higgs. Ha infatti guidato insieme a un team di scienziati provenienti da tutto il mondo l’esperimento che utilizza il più grande e imponente magnete superconduttore mai costruito, il CMS (Compact Muon Solenoid) al CERN di Ginevra che ha portato alla scoperta del Bosone di Higgs nel 2012 e all’assegnazione del Nobel per la fisica a Peter Higgs e François Englert nel 2013.

La scienza è ricerca dell’inaspettato, capace di farci conoscere sempre qualcosa in più e, proprio per questo, di cambiare il mondo. Qual è il ruolo dell’utopia e dell’immaginazione nella ricerca scientifica?

Più che l’utopia, nella ricerca scientifica è fondamentale l’immaginazione. La scienza si sviluppa su due fronti: da una parte la fisica teorica, con i pensatori che ipotizzano soluzioni e formulano risposte a problemi ancora irrisolti; dall’altra, la fisica sperimentale, dove lavorano scienziati come me, che cercano di verificare quelle ipotesi immaginando prima e costruendo poi nuovi apparati sperimentali.
In entrambi i casi, l’immaginazione è decisiva: senza di essa non potremmo concepire nuove teorie né ideare strumenti innovativi, come quelli che ci permettono di scoprire nuove particelle. Il lavoro dello scienziato è molto particolare: occorre seguire regole precise e rispettare le leggi della fisica, ma all’interno di questi vincoli siamo liberi di esplorare e proporre le idee più avveniristiche. È proprio questo il fascino del nostro mestiere: poter immaginare soluzioni a cui nessuno aveva mai pensato prima.
Così è stato, ad esempio, per la ricerca del bosone di Higgs. La sua esistenza era stata ipotizzata nel 1964, ma per decenni nessuno era riuscito a scovarne le tracce. Il sogno di poterlo finalmente osservare ha accompagnato la nostra generazione di scienziati, fino alla scoperta del 2012. Essere tra i primi a “catturare” una particella teorizzata per così tanto tempo è stata un’emozione indescrivibile.

Naturalmente, la ricerca non è solo passione ed entusiasmo: comporta fatica e anche fallimenti. Spesso gli esperimenti non funzionano come dovrebbero e bisogna ridisegnare daccapo strumenti di misura. Ma proprio per questo, quando si riesce a costruire e far funzionare perfettamente un grande apparato come CMS e si arriva a osservare uno stato della materia mai visto prima, la soddisfazione è immensa.

Questa ricerca è nata dall’idea, apparentemente paradossale, che il vuoto non sia vuoto.

Sì, è stato il contributo straordinario di tre giovani scienziati che, nel 1964, ebbero il coraggio di immaginare qualcosa di allora impensabile: che il vuoto non è realmente vuoto. Erano giovani ricercatori, non ancora affermati, e la loro idea fu accolta con scetticismo. Eppure, oggi sappiamo che avevano ragione.
La scoperta del bosone di Higgs conferma che le particelle materiali – quelle che compongono tutto il nostro mondo, dai più minuscoli nuclei atomici alle più gigantesche fra le galassie acquistano massa muovendosi attraverso questo “vuoto” che, in realtà, agisce come una sottile ragnatela cosmica. Alcune particelle vengono “intrappolate” dal vuoto elettrodebole e diventano pesanti, altre sono del tutto indifferenti e restano totalmente prive di massa, come i fotoni.

Questo meccanismo è fondamentale: grazie ad esso la materia ha potuto aggregarsi. Senza di esso, l’universo materiale esisterebbe comunque, ma non potrebbe formare galassie, pianeti, né tantomeno esseri viventi.

La ricerca scientifica richiede anni. Cosa risponde a chi sostiene che queste scoperte siano lontane dalla vita quotidiana?

È vero, soprattutto all’inizio. Ma la storia ci insegna che tutte le grandi innovazioni che oggi fanno parte della nostra vita – computer, cellulari, Internet, tecnologie mediche – nascono da ricerche che all’inizio sembravano assolutamente “inutili”.
Se avessimo chiesto a Einstein, Planck o Fermi a cosa sarebbero serviti i loro studi, probabilmente non avrebbero saputo rispondere. La ricerca scientifica nasce dal desiderio di comprendere, non dall’urgenza di applicare. Ma con il tempo, le conoscenze trovano sempre un’infinità di applicazioni pratiche.

Dalla meccanica quantistica sono nati l’elettronica miniaturizzata che ci ha permesso di realizzare computer e cellulari. O i laser, oggi utilizzati per curare la miopia o leggere i codici a barre; l’antimateria è alla base della PET (tomografia a emissione di positroni); la relatività di Einstein è ciò che permette a Google Maps di funzionare. Ci vogliono decenni, ma prima o poi ogni scoperta trova applicazioni impensabili.
Sono certo che anche le conoscenze sul bosone di Higgs, un giorno, verranno utilizzate da menti curiose. Pensiamo a Internet: negli anni ’80 era solo uno strumento per scambiare dati tra scienziati, nessuno poteva immaginare che nel giro di qualche decennio avrebbe rivoluzionato il mondo.

Le ricerche apparentemente “inutili” sono quelle che, alla lunga, cambiano davvero la nostra vita. Einstein, ad esempio, vinse il Nobel nel 1905 per avere scoperto l’effetto fotoelettrico. È l’inizio del fotovoltaico. Chi avrebbe mai immaginato, in quegli anni, che un secolo dopo i tetti delle case si sarebbero riempiti di pannelli solari?

Come si può promuovere la scienza in un’epoca segnata anche dal negazionismo scientifico?

È naturale che esista una parte dell’opinione pubblica diffidente: la scienza oggi è così potente da suscitare anche paura. Dobbiamo avere pazienza e rispondere con onestà, senza dare l’idea che la scienza possa fare tutto. È importante spiegare non solo ciò che la scienza può fare, ma anche ciò che non può fare.
La scienza infatti fornisce strumenti per risolvere problemi, ma non stabilisce cosa sia giusto o sbagliato: questo è compito della società. Il rischio nasce quando la potenza della conoscenza scientifica non è accompagnata da un adeguato sviluppo etico e filosofico. Spesso si incolpa la scienza di errori che appartengono, in realtà, a scelte politiche, economiche e sociali. Abbiamo strumenti scientifici potentissimi, ma non sempre la maturità per usarli nel modo giusto.

Senza una consapevolezza umanistica, si rischia una società tecnocratica.

Esattamente. Il potere che deriva dalla conoscenza scientifica è enorme, e per questo paesi come la Cina stanno investendo enormemente in università e centri di ricerca. È una sfida globale: la gerarchia del mondo futuro sarà determinata non dalle risorse naturali, ma da chi possiede la conoscenza.
Oggi la vera ricchezza non è il petrolio o l’acciaio, ma la capacità di produrre chip, software e innovazione. Chi detiene il sapere determina anche i nuovi equilibri geopolitici.

La collaborazione internazionale al CERN sembra dimostrare che la ricerca può essere un’utopia condivisa.

Assolutamente sì. Noi scienziati non combattiamo tra di noi, ma contro l’ignoranza. Nel nostro lavoro, le differenze nazionali si annullano davanti all’obiettivo comune: capire le leggi della natura.
Le nostre ricerche sono finanziate dalla collettività e i risultati appartengono all’intera umanità. Il CERN è un esempio concreto di utopia realizzata: è nato per unire scienziati di Paesi che pochi anni prima combattevano l’uno contro l’altro. Ha superato guerre e divisioni, dimostrando che la cooperazione scientifica può diventare un modello per il futuro dell’umanità.

Forse un giorno, quando capiremo di abitare un pianeta fragile e interdipendente, saremo capaci di estendere questo spirito di collaborazione anche ad altri campi. La conoscenza, infatti, è distribuita democraticamente in tutto il mondo: la prossima mente brillante e curiosa capace di unificare la gravità con la meccanica quantistica potrebbe nascere ovunque, e questo è il motivo per cui dobbiamo tenere aperte tutte le frontiere della scienza.

Cosa consiglierebbe ai giovani che sognano di dedicarsi alla ricerca scientifica, un sogno che può sembrare utopico?

Darei loro una buona e una cattiva notizia. La buona è che le università italiane offrono ancora una formazione di altissimo livello, tra le migliori al mondo. La cattiva è che la ricerca è un ambiente molto competitivo, dove conta davvero il merito e quindi richiede molta dedizione.
Oggi la scienza è globale: accanto a Europa e Stati Uniti, ci sono India, Cina, Corea, Giappone. È una sfida positiva, ma richiede rigore, determinazione e coraggio.
Vedo però che i giovani sono molto preparati, più di quanto lo fossimo noi alla loro età. Hanno strumenti più potenti e menti più rapide. Se c’è passione, non devono temere le difficoltà: scopriranno di poter realizzare cose che non avrebbero mai immaginato, proprio come è successo a me.