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8 settembre 2011

I cervelli di Boltzmann

Scommetto che non vi siete mai posti il problema, ma sentite qua: tutto quello che pensate di sapere, di ricordare, di sperimentare, potrebbe essere nient'altro che un'illusione elaborata da un network cognitivo sbucato spontaneamente dal disordine. Un cervello assemblatosi grazie a un moto casuale di particelle, magari l'unico cervello dell'intero universo, impegnato a elaborare un mondo che vi si presenta perfettamente coerente - dalle teorie fisiche che lo descrivono, alle frasi che state leggendo in questo momento sullo schermo - ma che non è altro che apparenza momentanea. Per quanto ne sapete, potreste essere nient'altro che una fluttuazione casuale emersa da un precedente stato di alta entropia.

Che ve ne pare? Sembra l'estremo delirio di un solipsista, o fantascienza stile Matrix. Ma è un'idea che risale al diciannovesimo secolo, e per l'esattezza a Ludwig Boltzmann. Il quale, come tutti i suoi contemporanei, era convinto che l'universo dovesse essere esistito da sempre. La cosa, però, lo metteva di fronte a un paradosso: come mai l'universo non aveva già da tempo raggiunto uno stato di morte termica, senza organizzazione e senza ordine - una situazione noiosa e sempre uguale a se stessa, ben diversa da quella che osserviamo?

Boltzmann immaginò che una possibile soluzione fosse nascosta nelle pieghe del caso. Con un'eternità a disposizione, anche da un sistema in equilibrio può di tanto in tanto saltare fuori un'isola ordinata. Se una scimmia che picchia sui tasti di un computer, avendo abbastanza tempo a disposizione, può scrivere per puro caso una terzina dantesca, allora il moto casuale di un insieme di atomi può, aspettando per l'eternità, dare vita a una regione con le caratteristiche che osserviamo nel nostro universo. Per improbabile che possa essere, abbiamo tutto il tempo che vogliamo perché la cosa si realizzi.

Il problema di questa soluzione è che si scontra con le osservazioni. Sarebbe infatti molto più probabile l'emergere spontaneo dal caos di qualcosa di meno complesso di un intero universo: che so, un divano, o un unico pianeta abitato fluttuante in mezzo al nulla. Oppure un cervello galleggiante nello spazio. Sarebbe quindi molto più "naturale" ritrovarsi a essere uno di questi cervelli solitari, piuttosto che un osservatore che vede intorno a sé un intero universo dotato di ordine e struttura, anche in zone che vengono esplorate per la prima volta. Il che ha portato i fisici a scartare l'ipotesi che l'universo sia una fluttuazione e a ricercare la causa dell'ordine nelle condizioni iniziali da cui tutto quello che osserviamo ha avuto origine.

L'argomento dei cervelli di Boltzmann è però risbucato fuori recentemente, quando i cosmologi hanno iniziato a interessarsi a modelli che prevedono una proliferazione di universi che va avanti all'infinito (come nell'inflazione caotica di Linde o nel multiverso di Susskind). Calcoli alla mano, in molti di questi modelli l'osservatore "tipico" (qualunque cosa voglia dire, e c'è molto disaccordo sulla definizione) dovrebbe essere proprio uno di questi cervelli che emerge momentaneamente dal caos. Il che porta a sospettare che ci sia qualcosa che non va.

Ma, ehi, un momento: chi mi garantisce che in effetti tutto l'ordine e struttura che osservo, tutti i ricordi e le cose che ho imparato, non siano i prodotti mentali di un cervello galleggiante nel nulla, piuttosto che una proprietà del mondo esterno? Nessuno, in effetti. Così come nessuno può escludere di vivere in una simulazione creata da un'intelligenza superiore o di essere il sogno di una farfalla. (A questo punto, di solito, interviene una squadra di filosofi in tenuta antisommossa.) Sembra solo un'ipotesi estremamente artificiosa e improbabile, oltre che completamente instabile dal punto di vista cognitivo (perché se le mie memorie sono false, lo sono anche le conclusioni che ne traggo). Molto meglio prendere l'universo per quello che sembra, e provare a capirlo, se ci riusciamo.
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