Intuito e Scienza

Quando ho letto in un tweet che Samantha Cristoforetti era scandalizzata per quello che le era stato segnalato in una didascalia di un libro di fisica per le scuole superiori e riportava la foto di quella didascalia, inizialmente non ho capito. Ci ho dovuto riflettere un momento per realizzare che si trattava di un grossolano errore. Eppure anche dopo mi veniva da pensare che quella didascalia suonava strana, perchè era tanto errata quanto accettabile. Sicuramente se l'avessi letta distrattamente sfogliando quel libro di testo l'avrei bevuta tranquillamente. Me ne vergogno un po' ma temo proprio che sarebbe andata così.

Trascurando il fatto che molto probabilmente i tweet vengono letti così velocemente che tutte le informazioni che necessiterebbero di un minimo di riflessione per poterne veramente capire il significato vanno irrimediabilmente perse o peggio ancora fraintese, e già questo sarebbe un fatto di una certa gravità, che indurrebbe a leggere meno e meglio, quello che mi ha colpito in questo episodio è la fallacia dell'intuito nelle discipline scientifiche, almeno quello mio, ma credo che si possa generalizzare.

La frase errata era la seguente: "L'intensità della forza di gravità non è costante. Allontanadosi dalla superficie terrestre diminuisce l'intensità dell'attrazione gravitazionale: questo fenomeno è ben evidente osservando gli astronauti in orbita sulla Stazione Spaziale Internazionale, dove l'intensità della forza di gravità è ridotta al punto che persone e oggetti devono essere ancorati a dei sostegni per non volare nell'abitacolo". Per verificare la facilità con cui si può commettere questo errore ho posto la questione a mio figlio, la prima cavia innocente che avevo sottomano, mettendola direttamente sotto forma di domanda, del tipo: "secondo te perché gli astronauti della ISS galleggiano?" Da notare che posta così non si ha neanche l'appiglio della Cristoforetti scandalizzata, che ti costringerebbe a pensarci bene, come è successo a me. La risposta immediata è stata esattamente quella che mi aspettavo, cioè quella sbagliata. Nessun biasimo per mio figlio, ovviamente.

L'intuito in questo caso ci porta ad una soluzione semplice e diretta: sto fermo al suolo perchè esiste la gravità, se mi allontano dal pianeta diminuisce progressivamente l'intensità della gravità, se sto galleggiando ad una certa distanza dal pianeta evidentemente è perché non c'è più gravità, o non c'è più a sufficienza. Per uscire da questo ragionamento errato occorre fare ulteriori osservazioni e riflessioni, realizzare di avere a che fare con uno scenario un po' più complesso e arrivare ad una comprensione più profonda di tutta la questione. Più o meno nel modo seguente.

Osservazione 1 (fondamentale): non è possibile che a quella quota la gravità sia nulla o quasi nulla perché in tal caso la Stazione Spaziale Internazionale non starebbe stabilmente in orbita, il moto orbitale è garantito proprio dalla presenza della gravità. Samantha Cristoforetti sottolinea proprio questo, la gravità a quella quota ha un'intensità che è circa il 90% di quella a terra.
Osservazione 2: La ISS ha un moto approssimativamente circolare ad una velocità molto elevata, per gli astronauti è come stare in una giostra, sperimentano una forza opposta alla gravità che li trascina costantemente verso l'esterno, la forza centrifuga.
Riflessione 1: evidentemente le due forze di segno opposto sull'astronauta si devono bilanciare per ottenere il galleggiamento sperimentato.
Riflessione 2: senza chiamare in causa la forza centrifuga, ovvero una forza "apparente", cioè presente solo nel sistema di riferimento solidale con l'astronauta, si può interpretare il moto della ISS come quella di un oggetto in caduta libera, come fece Newton a suo tempo con un disegno memorabile passato alla storia. Un corpo in caduta libera annulla automaticamente il campo gravitazionale.
Riflessione 3: entrambe le riflessioni precendenti assumono il cosiddetto "principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale": il parametro chiamato massa che compare nella legge di gravitazione è esattamente lo stesso di quello che compare, con lo stesso nome, nelle equazioni della dinamica. Su questo principio peraltro si fonda la teoria della Relatività Generale.
(Interessante notare come in queste poche osservazioni e riflessioni è contenuta una parte essenziale della Meccanica Classica con un aggancio addirittura alla Relatività Generale).

Evidentemente le intuizioni sono forme di ragionamento veloce e molto efficaci in contesti relativamente semplici, e di sicuro costituiscono una capacità evolutivamente molto vantaggiosa. Ma nel ragionamento scientifico, che inevitabilmente prende in considerazione situazioni sempre più complesse (e purtroppo anche sempre più lontane dalla nostra esperienza diretta, proprio quella su cui abbiamo potuto evolvere il ragionamento intuitivo nel corso dell'evoluzione biologica) l'intuizione cede il passo ad altre facoltà più efficaci. Una di queste è certamente l'immaginazione.