Omaggio a Richard Phillips Feynman (11/05/1918 - 15/02/1988)

(Basato su una pagina a cura di Angelo Mastroianni pubblicata sul sito di Torino Scienza: http://www.torinoscienza.it/personaggi/apri?obj_id=364)

Ha influenzato generazioni di fisici con le sue teorie rivoluzionarie e la sua personalità anticonformista. Grande comunicatore, Feynman ha saputo rivolgersi a ogni tipo di pubblico con memorabili lezioni universitarie e conferenze aperte a tutti. Pur operando nei luoghi più astratti della fisica teorica, ha agito fino all'ultimo guidato dal pragmatismo, come quando spiegò l'incidente al Challenger con un anello di gomma e un bicchiere d'acqua.

"Cosa farei io se fossi un elettrone?". Forse erano di questo tipo, secondo il matematico Paul Olum, le domande che scattavano nella mente di quell' "uomo venuto da Marte" quando doveva studiare il comportamento di un elettrone. O chissà, forse quel ragazzo di Far Rockaway con cui Olum si trovò a condividere un minuscolo ufficio di una delle prime sezioni teoriche del Progetto Manhattan a Princeton, riusciva a visualizzare nella sua mente le complesse evoluzioni spaziotemporali di una funzione d'onda o miriadi di quei diagrammi che lo hanno reso immortale. Quello che è certo è che l'approccio alla fisica di Dick Feynman lasciava sconcertati.

Originalità, genialità, profondità di comprensione, strabilianti abilità matematiche si univano a una sorta di stupore da eterno bambino nel capire un fenomeno o nello scoprire l'assurdità del mondo quantistico o magari l'assurdità del mondo reale rispetto al più "elementare" mondo dei quanti.

Le velocità piccole rispetto alla velocità della luce e le dimensioni grandi rispetto alle scale atomiche che sperimentiamo nella vita di tutti i giorni hanno portato i fisici, da Newton a Maxwell, a concepire la fisica classica che, per quei sistemi "grandi" e "lenti", funziona alla perfezione. Non così per il mondo microscopico, dove gli elettroni sfrecciano a velocità relativistiche e il mondo è quasi completamente vuoto: un nucleo ogni tanto e velocissimi elettroni che si scambiano strani oggetti senza massa ma dotati ugualmente di energia e impulso (fotoni). E' difficile anche solo fermarsi a pensare a un elettrone, visto che matematicamente si tratta di un oggetto che può, anzi deve, occupare tutti gli stati possibili contemporaneamente. Secondo Werner Heisenberg, il primo fondatore della meccanica quantistica, non si può parlare correttamente dei fenomeni quantistici solo con le parole. Il paese bizzarro che Feynman ha illuminato con la sua mente prodigiosa è proprio questo, e lo ha esplorato con la stessa meraviglia di Alice.

Nato a Far Rockaway nel 1918, Richard Phillips Feynman comincia a interessarsi alla scienza grazie a un atteggiamento mentale che conserverà sempre: la curiosità. Diventa esperto montatore e riparatore di rudimentali apparecchi radiofonici. Sviluppa una passione per le combinazioni che imparerà a violare sistematicamente, come nella foto che lo ritrae a Los Alamos intento a sfidare una cassaforte. Prima ancora che adolescente, il piccolo "Ritty" ha già un suo laboratorio personale a casa, dove si diverte a collegare fili, radio, lampadine, circuiti, la sorellina Joan! Feynman manterrà sempre questo gusto pragmatico per la scienza sviluppato fin dall'infanzia, ma la sua dedizione alle scienze esatte e formalizzate parte in realtà dalla matematica. Si impadronisce presto di miriadi di trucchi e strategie di calcolo. Colpisce l'entusiasmo, sperimentato anche da molti di noi, nel cimentarsi per la prima volta con "la più straordinaria formula della matematica", come la chiama sui suoi quaderni: eiπ + 1 = 0. Impara delle tecniche di calcolo mentale che renderanno le sue abilità matematiche ancora più impressionanti.

Il logo del mio osservatorio con riportato uno dei mitici Diagrammi di Feynman e la sua equazione prediletta.

La sua carriera universitaria parte dal MIT (Massachussetts Institute of Technology), dove si laurea nel 1939. Prosegue a Princeton, dove, diventato il pupillo di John Archibald Wheeler, ottiene il dottorato nel 1942; poi alla Cornell University, Feynman alla lavagnadove insegna fisica teorica per cinque anni; infine al Caltech (California Institute of Technology) dove termina la sua carriera. A Princeton inizia a familiarizzarsi con i metodi variazionali, ovvero, la ricerca di equazioni dinamiche minimizzando un'opportuna funzione. In pratica, si cerca la minore "traiettoria" in opportuni spazi.

Sorprendentemente, il principio variazionale, anima della formulazione di Feynman della meccanica quantistica, non piace subito al giovane Richard. Il metodo, che applica una sorta di principio di Fermat alla meccanica e utilizza coordinate astratte (o "lagrangiane"), non lo entusiasma. Feynman preferisce avere sempre in mente le forze: vuole visualizzarne le componenti, proiettare tutto sugli assi cartesiani e ragionare "newtonianamente". Non si accontenta della potenza del formalismo di Lagrange o di Hamilton che, al prezzo di coordinate e momenti generalizzati, consente di ricavare le equazioni del moto da un principio variazionale e di visualizzare meglio le simmetrie. Una tecnica oggi universale in fisica e che Lagrange aveva portato al massimo dell'eleganza e dell'astrazione nella sua "Mecanique Analitique" del 1788, in cui si vantava di aver "domato" l'intera meccanica newtoniana solo con le equazioni, senza neanche una figura.

Successivamente, una volta imparato ad apprezzare il calcolo variazionale, Feynman tira fuori il suo capolavoro: la riformulazione della meccanica quantistica in termini di integrale su tutte le "storie" o "cammini" percorsi dalla particella. Non finirà di stupire, contribuendo alla teoria dell'Elettrodinamica Quantistica (QED), nella quale lunghi e complicati integrali possono essere schematizzati dai celebri "diagrammi di Feynman". La QED, insieme ai diagrammi che portano il suo nome, lo renderà immortale con il premio Nobel per la fisica nel 1965 (condiviso con il "rivale" Jullian Schwinger e con Sin Itiro Tomonaga).

Sua è anche l'interpretazione delle antiparticelle come oggetti che vanno indietro nel tempo! La facilità con cui Feynman apportava modifiche sostanziali e anticonvenzionali all'ordinario modo di vedere le cose ricorda il genio innovatore di Einstein: accettare anche ciò che sembra assurdo, che il mondo vada effettivamente come suggeriscono le equazioni e gli esperimenti pur di soddisfare a principii di simmetria e semplicità.

Negli anni più bui per la fisica, quelli di Los Alamos, Feynman, come molti altri, ha prestato il suo genio e le sue doti di calcolatore e programmatore per la costruzione della bomba atomica. Come accade nel caso di Fermi, Einstein, Bohr e molti altri, anche per Feynman si pone il dilemma (tuttora irrisolto) del ruolo dello scienziato nella società e della non neutralità della fisica, soprattutto dei grandi fisici.

In quegli anni dovette affrontare anche dei drammatici momenti personali, come nei suoi lunghi andirivieni in autostop tra Los Alamos e l'ospedale di Albuquerque in cui la sua Arlene moriva di tubercolosi.

Negli anni più recenti Feynman era ormai una leggenda, un modello per i colleghi e gli studenti. Oltre all'immagine del genio anticonformista, dell'affascinante cacciatore di donne, del frequentatore di locali notturni, del goliardico suonatore di bongo, un'altra figura ha arricchito il mito di Feynman: l'insegnante e il comunicatore della scienza.

Molte sue lezioni sono state oggetto di culto tra studenti e colleghi, spesso registrate su cassette audio o video. Alcune sono state raccolte da editori illuminati, creando libri diventati poi un classico come La Fisica di Feynman. In Italia la casa editrice "Gli Adelphi" ha pubblicato i due volumetti Sei pezzi facili e Sei pezzi meno facili in cui, come un grande pianista che illude l'ascoltatore sulla "facilità" dei suoi virtuosismi rendendoli apparentemente alla portata di tutti, Feynman "esegue" 12 piccoli capolavori didattici che solo la sua straordinaria comunicativa fanno sembrare alla portata di ogni insegnante.

Lo stesso Feynman si è concesso ai lettori con un paio di pubblicazioni a carattere autobiografico che ne hanno ulteriormente consacrato il mito: Sta scherzando, Mr Feynman! e Che t'importa di ciò che dice la gente? in cui Feynman ci regala una divertente carrellata di aneddoti e momenti di fisica "alla Feynman", spesso anche autocelebrativi. Peccato che un simile personaggio non abbia fatto in tempo a vedere lo sviluppo del personal computer e di internet. Lui, esperto calcolatore e programmatore, che contribuì, tra le mille altre cose, alle prime idee sulle nanotecnologie, avrebbe certamente apprezzato e personalizzato alla sua maniera un sito come feynman on line, dove si trovano interviste, foto, video e, naturalmente, un po' della sua scienza.

La popolarità e il potere comunicativo dell'immagine di Feynman hanno pochi eguali tra gli scienziati: Einstein a partire dai primi anni venti (come non ricordare la celebre foto della linguaccia!) e Stephen Hawking ai giorni nostri. La sua immagine è stata sfruttata persino dai pubblicitari ingaggiati per la campagna think different della società di computer Apple, in due poster. In uno si vede l'immagine di Feynman campeggiare accanto a Maria Callas e Miles Davis. Lo slogan della campagna è quanto mai azzeccato per Feynman: pensare in modo differente è stato il suo principale biglietto da visita con chiunque entrava in contatto, dal semplice studente al più blasonato dei colleghi. Spesso rifiutava l'invito a conferenze ufficiali ma si concedeva sempre nelle occasioni meno pompose e più popolari, per studenti o persone comuni.

Ad esempio, nel 1975 tenne un ciclo di memorabili conferenze in Nuova Zelanda, nelle quali realizzò un'impresa forse unica: spiegare a un pubblico di non specialisti alcuni fenomeni di fisica delle interazioni elettromagnetiche in termini della teoria che egli stesso aveva contribuito a costruire: la QED. Da quelle lezioni, riprese da una telecamera, è stato tratto QED - la strana teoria della luce e della materia (edito in Italia da "Gli Adelphi", 1989).

Leggendo quelle lezioni-conferenza, ma soprattutto ascoltandole direttamente dalla sua voce, si può avere un assaggio di Feynman nel pieno del suo splendore di maestro di fisica e di comunicazione: complesse interazioni e diagrammi di Feynman (ma non li chiama mai con quel nome) passano nella mente dell'ascoltatore senza che questi, ignaro di tutta l'immensa matematica che c'è dietro, se ne accorga.

Dando poche regolette pratiche, ultrasemplificate ma rigorose, su certe "freccette" (i vettori dello spazio di Hilbert, dove "vivono" le funzioni d'onda) e su certe lancette che girano ognuna a una certa frequenza (i fattori eiωt), Feynman riesce a portare chiunque, magari solo per un attimo, a spasso tra le leggi dell'elettrodinamica quantistica, lasciando una sensazione di "ovvio", di bello e semplice nelle cose che spiega. Anche in quegli argomenti che fisici e matematici hanno costruito in decenni di calcoli, esperimenti, teoremi, idee rivoluzionarie. Arricchendole anche con un irresistibile humor.

In queste come in altre lezioni, Feynman aveva ben chiaro il dilemma di ogni scienziato che si dedichi alla divulgazione o alla comunicazione scientifica: coniugare il rigore con la completezza; non farsi prendere dalla smania di non poter assolutamente tralasciare quel concetto o quella formula. In realtà, chi non può seguire completamente un discorso non si accorge nemmeno delle incompletezze, ma coglie lo spirito, l'essenza. E' quella che va comunicata, e Feynman ci riesce sempre.

Sono questo tipo di argomentazioni "alla Feynman" che avvicinano la fisica alle persone (o, se si vuole, le persone alla fisica), convincendo l'ascoltatore che il fisico si occupa anche di fenomeni dell'esperienza comune (come la rifrazione della luce), e non solo di astrusi modelli matematici o complicati esperimenti da eseguire con macchine spropositate.

Uno degli aspetti interessanti del Feynman divulgatore è la sua deliberata rinuncia a spiegare quei concetti che non possono esistere senza la matematica opportuna, come a volerne salvaguardare la purezza. Un atteggiamento che ricorda il teorico per eccellenza, il suo idolo Paul Dirac, tutto sommato sorprendente per uno come Feynman.

Il mondo ha potuto ammirare Feynman in TV in un'occasione tragica: nel 1986 il governo USA lo chiamò come consulente per le indagini sull'incidente al Challenger. Feynman, senza rinunciare al pragmatismo che lo aveva accompagnato in tutta la sua vita, spiegò le cause dell'incidente (un difetto in un incidente al Challenger 1986anello di gomma detto "o-ring") comparendo in conferenza stampa, visibilmente invecchiato, con un o-ring e un bicchiere d'acqua.

Avvicinare un pubblico di non specialisti a teorie astratte e apparentemente lontane dalla scienza "per il pubblico", affrontare le complessità della fisica con lo sguardo di un bambino e contemporaneamente influenzare le basi della fisica come solo Newton, Heisenberg, Fermi, Einstein, Dirac e pochi altri hanno fatto non è impresa facile. Ci vuole un genio, ma non basta; ci vuole una profonda conoscenza della materia, ma non basta; ci vogliono grande capacità di sintesi, attitudine didattica, originalità, anticonformismo, spirito critico, ma non bastano. Servono tutte quelle qualità messe insieme più qualcos'altro di non ben definibile. Se non come un modo di essere: Feynman.

Bibliografia essenziale

The Feynman Lectures on Physics: The Definitive and Extended Edition, (Feynman, Leighton, Sands). 3 vv., Addison Wesley, 2nd ed. 2005

Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher, Perseus Books, 1994 (trad. ita. "Sei pezzi facili" ed. Adelphi)

Six Not So Easy Pieces: Einstein’s Relativity, Symmetry and Space-Time, Addison Wesley, 1997 (trad. ita. Sei pezzi meno facili ed. Adelphi)

Feynman’s Tips On Physics: A Problem-Solving Supplement to the Feynman Lectures On Physics, Addison Wesley, 2005

Qed. La strana teoria della luce e della materia - ed. Adelphi 1989

Sta scherzando Mr. Feynman!: Vita ed avventure di uno scienziato curioso, Zanichelli, 1988,

Che t'importa di ciò che dice la gente? Altre avventure di uno scienziato curioso, Zanichelli, 1989

Deviazioni perfettamente ragionevoli dalle vie battute: Le lettere di Richard Feynman, Adelphi, 2006 - A cura di Michelle Feynman. Prefazione di Timothy Ferris. Traduzione di Franco Ligabue.