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Ne ho parlato in un commento ed è giusto che non citi una teoria senza cercare di spiegarla in modo molto semplificato. Per adesso è solo un velocissimo accenno, ma -forse- ci torneremo parlando di onde ... "moderne". Non inserisco nessuna figura, dato che quanto cercherò di esprimere esiste solo attraverso una sua descrizione matematica e ognuno di noi è libero di immaginarsela secondo la propria visione  "fisica".

Prendiamo come concetto assodato che ogni particella sub-atomica possegga un proprio campo quantico (campo dell'elettrone, del fotone, di Higgs,...) e teniamo bene a mente che questi campi sono, per l'appunto, quantizzati, ossia non possono variare in modo continuo ma solo secondo piccoli "pacchetti" (i ben noti "quanti", quelle "cose" che possono assumere la doppia veste di particelle e di onde).

Oltretutto, sappiamo anche che la vera essenza di una particella o -meglio- di quasi-particella è quella di una "vibrazione" del campo. Possiamo anche vedere una lontana similitudine con il macrocosmo: il mare è un campo, la cui vibrazione è un'onda. Nel microcosmo, ossia nella struttura più fine del Cosmo, dobbiamo immaginarci una miriade di campi che "riempiono" il tutto. Queste vibrazioni permettono ai campi di interagire tra loro. In parole molto semplici, se nel campo di un elettrone vi è una vibrazione, questa può trasferirsi nel campo del fotone e trasportare con sé una parte dell'energia dell'elettrone. Anche se potrebbe sembrare una descrizione diversa, questa trattazione è, in fondo, quella che ha sviluppato il grande Feynman con la sua QED.

La visione quantistica della realtà  si inserisce perfettamente nel modello standard. Quelle che chiamavamo (e ancora continuiamo chiamare) forze sono, in realtà, le capacità di interagire tra campi. Alcune sono estremamente superiori alle altre, ma il vero problema è che per tre di queste interazioni la descrizione è perfettamente spiegata con il modello a "quanti", mentre la capacità di tenere tutto l'universo UNITO (la "forza" di gravità) non ha un campo corrispondente. In altre parole, il campo gravitazionale è un "continuo", ben lontano dalla microscopica frammentazione degli altri campi. Insomma, dov'è mai il quanto gravitazionale?

Torniamo, per un attimo, alla descrizione classica delle quattro forze (QUI una semplice ed accattivante spiegazione papalliana delle "Fantastiche Quattro")...

Esse agiscono con diverse caratteristiche. La più potente tra queste ha il compito di tenere assieme i nuclei atomici e i componenti "indivisibili", ossia i quark. Può permettersi il lusso di non avere un grande raggio di azione, date le dimensioni limitate in cui deve agire. Pur rimanendo sempre in azione in spazi ristretti, viene aiutata dalla forza nucleare debole che si occupa del decadimento radioattivo e cosucce del genere. Un passo in avanti si compie con la forza elettromagnetica, quella che dirige il traffico tra gli atomi e al loro interno (elettroni e protoni), Rispetto alle altre altre due è piuttosto debole, ma ha un campo d'azione infinito. Basta pensare alla capacità della luce di raggiungerci.

Diamo qualche numero:

Se alla forza nucleare debole assegniamo il valore 1, la forza nucleare forte assume il valore 100 000. Sembrerebbe un salto enorme per noi piccoli abitanti del pianeta Terra, è invece è solo una piccola variazione per l'Universo. La forza di gravità ci fa vedere cosa voglia dire essere veramente debole: se essa fosse posta uguale a 1, la forza forte dovrebbe assumere (attenzione ...) un valore pari a 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. Ce ne rendiamo conto? Guardando i pianeti girare attorno alle stelle, le galassie danzare all'unisono e attrarsi tra loro, per non parlare di come venga trattato lo spaziotempo attorno ai buchi neri , ci illudiamo di capire quanto sia potente l'Universo e quanta forza abbia... ma, poi, il microcosmo ci mette in riga: altro che la gravità, una forza veramente ridicola, per tenere insieme ogni sua manifestazione ci vuole ben altro! Se venivamo abbagliati dalla potenza dell'Universo, rimanendo allibiti a come gli oggetti più grandi siano tenuti assieme, il passaggio alla potenza necessaria a regolare il microcosmo è veramente fuori da ogni immaginazione. Insomma, c'è tanto spazio laggiù in fondo, ma ci vuole anche tante forza per tenerlo in perfetto ordine.

Su tutto ciò aleggia un concetto di fondo: per tenere assieme le cose più piccole è necessario avere molta più forza che per tenere assieme le cose più grandi.

Proprio in questa frase molto "rozza" sta il problema della quantizzazione della gravità. E' infatti un'interazione troppo debole per sperare di isolare la supposta quasi-particella che determina il suo campo. Ciò si lega a un'altra considerazione piuttosto semplice. Più un qualcosa è debole e più occorre spazio per riuscire a metterla in evidenza. Facciamoci allora una domanda: "Vediamo, senza grande difficoltà, gli effetti della gravità solo su oggetti "grandi", macroscopici, ma potremmo vederne gli effetti su qualcosa che è molto piccolo?". La risposta è quasi ovvia: "No". La forze veramente forti sono specializzate sul piccolo e non pensano minimamente di avere effetti visibili su larga scala, ma ciò che si vede  su larga scala, ha la possibilità di essere visto su piccola scala, dove i suoi effetti sono "ovviamente" trascurabili? Proprio qui sta il punto chiave.

Attraverso gli esperimenti di laboratorio raggiungiamo energie sufficienti a separare i componenti del microcosmo, ma separare i componenti di una interazione trascurabile è, per adesso, al di fuori delle nostre possibilità. Tuttavia, siamo praticamente sicuri che anche la gravità debba agire sul microcosmo. Ma in che modo? Facciamo il classico esempio dell'elettrone che ruota attorno al nucleo. Se applichiamo direttamente la relatività generale, dovremmo concludere che l'elettrone, perdendo energia attraverso le onde gravitazionali, cadrebbe rapidamente sul nucleo. In realtà, ciò non capita. In qualche modo ciò giustifica il bisogno di poter trattare la gravità, quando agisce nel piccolo, sotto forma di un campo quantistico, in modo da seguire le leggi di una fisica del tutto diversa da ciò che appare ai nostri occhi.

Per la forza elettromagnetica si ci è riusciti, ma per la gravità non ancora, data la sua debolissima azione microscopica. Teniamo, infatti, presente che  se prendessimo un elettrone e un protone e li mettessimo vicini, la forza repulsiva elettromagnetica supererebbe di circa 40 ordini di grandezza quella attrattiva dovuta alla gravità. Quest'ultima è terribilmente debole e la forza repulsiva vince alla grande.

Vi è poi un altro punto essenziale che gioca a favore di una essenza quantistica anche per la gravità. Con tutta la sua meravigliosa serie di conferme, la teoria della relatività generale rimane un forza "classica", in cui tutto vive in un "continuo" e non in una quantificazione dell'intera struttura. Non ci stupiamo quindi che essa vada perfettamente bene nel macrocosmo, ma non possiamo nemmeno stupirci che abbia grande difficoltà a muoversi nel microcosmo senza essere anch'essa composta in modo analogo. Seguendo una logica di generalizzazione, è quindi più che giusto che si cerchi di descrivere anche la gravità da un punto di vista quantistico. Basterebbe molto poco: una particella o come volete chiamarla, anche per questo nuovo campo: il gravitone. Perché mai dovrebbe esistere il fotone e non il gravitone?

Tuttavia, nessun gravitone è mai stato individuato e, allora, cosa concludere? Attenzione: non confondiamo il ruolo della materia oscura con quello del gravitone. La materia oscura nasce da una "osservabile" anomalia tra teoria e osservazione e quindi è un qualcosa destinata a tappare un "buco" interpretativo. Il gravitone nasce, invece, per cerare di uniformare il tutto secondo una legge valida su tutte le scale, anche se con "capacità" diverse. Il gravitone è un tentativo di unificazione, la materia oscura è un cerotto che cerca di nascondere una ferita ancora aperta.

In parole povere, la ricerca della particella mancante ha un senso più che giusto, anche se deve scontrarsi con la enorme difficoltà di riuscire a localizzare quel qualcosa che abbia una capacità d'azione talmente piccola da produrre effetti praticamente invisibili nel microcosmo. Sperare nelle osservazioni e negli esperimenti non si può (almeno per adesso) e allora vi sono solo due vie possibili: aspettare il futuro senza pensare, oppure tentare di creare una teoria, sicuramente non verificabile oggi, sperando di poterla verificare domani. Una teoria, però, che sia concettualmente semplice e non basata solo su illazioni puramente matematiche: la matematica descrive la fisica, ma la fisica non può certo "descrivere" la matematica...

Questa è la ragione per cui io preferisco decisamente la teoria la gravità "a loop" rispetto e non quella delle stringhe o superstringhe. Una decisione molto personale, ovviamente, facilmente confutabile.

Comunque la pensiate, andiamo avanti. Per potere soddisfare sia la fisica classica sia quella quantistica, la nostra nuova "particella" deve avere almeno una  caratteristica piuttosto precisa: deve essere priva di massa come il fotone, l'unico modo per accettare il suo debole, ma infinito, campo d'azione. In realtà dovrebbe avere anche un'altra caretteristica che , per adesso, dobbiamo prendere per buona: il valore del suo "spin" (prima o poi cercheremo di parlarne, ve lo assicuro) deve valere 2 e non 1 come il fotone. Inoltre, ovviamente, il gravitone non deve avere carica elettrica. Come possiamo vedere, un'analisi che sia in linea con quello che già sappiamo della meccanica quantistica pone delle condizioni ben precise per il tanto auspicato nuovo ospite del microcosmo. Ribadiamo, però, il fatto più importante e molto "duro" da accettare: il gravitone ha una sua estrema "debolezza" ed è assolutamente impossibile cercare di farlo comparire negli esperimenti che si fanno attraverso gli acceleratori di particelle. La sua debolezza lo rende praticamente del tutto "invisibile" per la nostra tecnologia.

Non ci rimane, quindi, che fare  pura speculazione. Tralasciamo la matematica estremamente complessa che descrive questa ipotesi (sappiamo benissimo che essa scenderà di livello a mano a mano che si riuscirà ad avere prove pratiche, sempre che esistano) e limitiamoci al concetto di base: deve esistere anche una quantificazione del campo gravitazionale. In altre parole anche lo spaziotempo einsteniano non può essere un qualcosa di continuo, ma deve essere composto da quanti, piccolissimi "grumi", come capita per tutte le altre quantità del microcosmo.

Cosa vuol dire questa "terribile" frase? Semplificando molto, é come dire che se continuassimo a dividere qualcosa nella sua metà, come si fa con la materia che ci circonda, arriveremmo a un certo punto in cui non sarebbe più possibile farlo. L'essenza stessa dello spaziotempo sarebbe indivisibile. Purtroppo, queste dimensioni limite sono fuori dalla portata di qualsiasi esperimento odierno e non possiamo nemmeno tentare di quantificarle. Tuttavia, se così fosse, le ripercussioni sarebbero veramente enormi. Basti pensare ai buchi neri e a ciò che esisteva un attimo prima del Big Bang. Perché? spieghiamolo in modo molto semplice e "brutale".

Sia in un caso che nell'altro ci troviamo di fronte a due "oggetti" con una massa enorme concentrata in uno spazio uguale a zero. In parole più "fisiche" ci troviamo di fronte a due singolarità. E qui il serpente si morde la coda..., Sappiamo che singolarità vuol dire un qualcosa di NON descrivibile con la fisica e, invece, si cerca di costruire una fisica che confermi la loro esistenza e struttura.  Tuttavia, se pensiamo di comprimere sempre di più la massa in un volume sempre più piccolo, la gravità diventa una forza estremamente più forte, dato che proprio la quantità di massa la rende efficace. Entreremmo in un mondo in cui la gravità diventerebbe fondamentale e predominante, fino a riuscire  ad avere ragione delle stesse singolarità. Il che vuole anche dire che, se non riuscissimo a superare questi apparentemente insuperabili ostacoli grazie alla natura quantistica della gravità, non potremmo mai rispondere a cosa siano veramente il centro di un buco nero o ciò in cui si è formato il Big Bang. Ma questo sarebbe un paradosso, dato che sia i buchi neri che quel qualcosa chiamato Big Bang, deve essere esistito o dovrà esistere, come preferite.

Puff... puff... che fatica! Mi perdonino i professionisti che studiano queste teorie per il modo estremamente terra-terra che ho cercato di utilizzare, forse con troppa noncuranza. Vorrei concludere, però, con una riflessione che mi ha accompagnato durante tutta la scrittura...

Tutto ciò che ci circonda vibra, oscilla, anche se non ce ne reniamo conto. Vibrazioni che trasmettono informazioni e, quindi, anche sentimenti, stati d'animo, interazioni tra ogni capacità intellettiva: anche i componenti del nostro cervello vibrano... Tuttavia, vi sono vibrazioni più forti e limitate nel campo d'azione e altre che sono ben più leggere ma che possono estendersi molto più in là. Purtroppo, queste ultime, sono le più visibili e, come sempre capita per l'uomo, le più accattivanti e importanti. Esse portano alla voglia di potere, alla smania di ricchezza, da un lato, e alla povertà più estrema, alla fame e alla disperazione dall'altro. Altro che equilibrio!

Tutto ciò capita senza soffermarci minimamente sulle nostre "oscillazioni" più piccole, quelle che agiscono solo a breve distanza. Esse, purtroppo, non sono visibili e quindi sembrano di importanza minore. E, invece, sono proprio loro che dovrebbero dominare la nostra esistenza. Queste piccole vibrazioni, di cui quasi ci vergogniamo, sono l'amore, la condivisione, la ricerca di un equilibrio necessario, al piccolo universo (minuscolo) che ci circonda, di vivere in perfetta armonia. Ci occupiamo solo di ciò che sembra apparentemente grande e potente, ciechi di fronte alle piccole e limitate capacità che sarebbero le uniche in grado di espandersi come onde di vera "intelligenza". Purtroppo, mentre nello studio del Cosmo, si cerca di dare a Cesare quel che è di Cesare e unificare il tutto in un insieme che privilegi la serenità e la razionalità, nel nostro squallido mondo le vibrazioni veramente più forti giocano un ruolo sempre più marginale. Guardiamo al Cosmo e cerchiamo di applicare le sue magnifiche regole anche al nostro: ci accorgeremmo che tutte ciò che vibra è essenziale e che non vi sono vere scale di importanza. La diversità porta all'uguaglianza... quando lo capiremo?

Va bene, va bene, scusate le mie farneticazioni...

Ah queste onde... quanto ci sarebbe da discutere su di loro! Torniamo a noi e, dalla prossima volta, vi prometto che comincerò col legare una corda ad un suo estremo e poi la farò oscillare su e giù agendo sull'estremo libero. In fondo tutto quello di cui abbiamo parlato si basa su questo semplicissimo movimento e questo movimento è decisamente più visibile.

P.S.: ops... dimenticavo. Perché si chiama teoria "a loop"? Loop significa "anello" e la teoria si riferisce proprio agli anelli più piccoli esistenti in un Universo quantizzato, quelli che compongono proprio il Cosmo. Quanto sarebbero piccoli? Beh, se qualcuno lo dice sarebbe solo un arido matematico, dato che il saperlo sarebbe un po' come dire che la fisica non teme le singolarità. Ancora una volta i geni dell'antica Grecia ci avevano visto giusto. Gli anelli non sono forse gli "atomi"  indivisibili di Democrito? Costituiscono il pieno, che rimanda necessariamente alla realtà di un vuoto in cui potersi collocare, in cui poter esistere. Essi non possono che riempire un vuoto infinito muovendosi continuamente.

Ma, questi greci, erano veramente degli uomini come noi o degli "dei"?