L'intricato speciale

Che cos’è l’energia? Domanda all’apparenza semplice ma dalla risposta difficile. L’energia non si crea né si distrugge ma si trasferisce da un ente all’altro cambiando anche tipologia. L’energia chimica contenuta nel succo di frutta che abbiamo bevuto si trasforma in energia potenziale quando saliamo le scale; l’energia potenziale acquistata dall’automobile che si è arrampicata su un paesino di montagna diventa energia cinetica quando questa ridiscende senza usare i freni e quando diventa troppa l’autista rallenta e l’energia cinetica si trasferisce ai freni sotto forma di calore.

L’energia non si tocca, non si vede ma si osservano solo i suoi effetti. La manifestazione dell’energia cinetica è la velocità; dell’energia termica, la temperatura; dell’energia chimica, le reazioni; dell’energia luminosa, il numero di fotoni per unità di superficie. Non esiste dispositivo al mondo in grado di misurare direttamente l’energia. Gli unici rivelatori che danno informazione sull’energia misurano il numero di coppie elettrone-lacuna generate dentro uno strato di silicio dal passaggio di una particella carica. Possiamo misurare la temperatura, la velocità, la quantità di reagente prodotto, la quantità di luce, il flusso degli elettroni in un conduttore, il numero di ioni, ma non l’energia.

Che sia pura convenzione? L’invenzione dei fisici per fare tornare i conti? No. L’energia esiste, non è una convenzione. Non è convenzione il Sole, che brucia il suo combustibile nucleare per produrre luce e calore. Non è convenzione la stanchezza che percepiamo ogni giorno e il cibo che ingeriamo per recuperare le energie. Che l’energia esista è praticamente ovvio ma difficile da dire perché l’energia è elusiva. Solo l’esperienza dell’osservazione lo conferma, permette di vedere le trasformazioni e i viaggi dell’energia nell’Universo.

Una manifestazione tangibile dell’energia c’è e si chiama massa, quell’entità che è suscettibile alla gravitazione, ciò che indirettamente misuriamo ogni volta che saliamo sulla bilancia. Distruggendo la massa si libera energia, da un fotone che ha una certa energia si può ottenere massa. Quando l’energia si “incarna” diventa tangibile e ci accorgiamo che ce n’è in tutte le cose che esistono, ovunque. Siamo ancora al punto di partenza: misuriamo la massa, non l’energia direttamente.
Che strana quest’energia: una cosa invisibile, intangibile, non misurabile, definibile con difficoltà, della quale possiamo mostrare solo gli effetti ma che abbiamo certezza che essa esiste ed è ovunque, permea ogni cosa. Caratteristiche che dovrebbero fare riflettere tutti coloro che sostengono – per via di un materialismo spregiudicato – l’esistenza di sole le cose misurabili. L’energia trascende la materia tangibile.

Una volta la fisica nucleare si faceva con le sostanze fluorescenti e le lastre fotografiche. Le particelle colpivano questi oggetti ed emettevano luce oppure li lasciavano impressionati, come una radiografia. Si racconta, ad esempio, che Rutherford avesse schiavizzato un suo studente a rovinarsi la vista in totale oscurità allo scopo di contare quei rarissimi bagliori che dimostrarono la struttura planetaria dell’atomo.

Oggi la fisica si fa con i rivelatori ed i computer. Se voglio misurare l’energia di una particella, la devo fare penetrare in un semiconduttore dove libera delle cariche generando un segnale elettrico che può essere trasformato in un numero. Il risultato di questa operazione è un grafico che si chiama “spettro” ma non è un ectoplasma. In questo grafico, più mi sposto verso destra e maggiore è l’energia che ho misurato.
Se rivelo due oggetti che sullo spettro stanno uno a destra e l’altro a sinistra, posso dire che il primo ha più energia del secondo. Ma quanta di più? E quanta energia ha ciascuno dei due?

Per rispondere a queste domande devo fare in modo di associare la posizione degli oggetti ad un valore ben definito di energia. Devo associare ad un numero che altrimenti sarebbe privo di significato fisico, un valore assoluto di energia servendomi di un riferimento, di qualcosa di fissato.
C’è un’operazione che permette di farlo e si tratta della calibrazione: si deve prendere una sorgente di particelle estranea all’esperimento e della quale si conosce l’energia per vedere dove va a posizionarsi sullo spettro.

Senza un riferimento esterno a noi, possiamo fare ben poco: possiamo solo illuderci di poter distinguere ciò che sta a alla nostra destra da ciò che sta alla nostra sinistra pretendendo di essere al centro. C’è bisogno di qualcosa o qualcuno che apporti una calibrazione allo spettro delle nostre azioni affinché il nostro giudizio sia valido.