20231211 115353 - Il grande racconto delle origini

 

Chissà perché il Natale alle porte e il cielo freddo e nero di dicembre – ma acceso d’infiniti mondi – mi riconducono a riflessioni cosmologiche sull’origine del tutto. Allora estraggo dalla libreria un saggio del 2019 del fisico Tonelli, “Genesi”, che, al di là delle apparenze, è un testo di filosofia, più che di fisica. Mentre richiama le interazioni fondamentali dell’universo, mentre enumera i componenti di base della materia (quark, leptoni, fotoni, gluoni, bosoni vettoriali W e Z, fermioni), mentre ci frastorna con concetti come spin semi-intero e spin intero, parla, più di ogni altra cosa, dell’importanza per ciascuno di noi di inserire la nostra piccola storia individuale in una storia più grande. Non solo in quella della nostra comunità cittadina e nazionale, ma in quella dell’intero consorzio umano. E nella storia dell’universo intero.

 

In principio, era il vuoto. Ma il vuoto non è il nulla. Il vuoto è un particolare sistema materiale in cui materia ed energia sono nulle. In realtà, lo stato di vuoto ha energia nulla se si osserva su una scala di tempi molto lunghi, invece su tempi molto brevi esso fluttua attraversando stati anche caratterizzati da energia diversa da zero. Le microscopiche fluttuazioni quantistiche del vuoto possono assumere la forma di coppie di particella/antiparticella: materia e antimateria. Per ogni particella dotata di carica deve esistere un’altra particella di carica opposta: un’antiparticella. Come lo zero contiene l’insieme infinito di coppie simmetriche di numeri positivi e negativi, a somma nulla, così il vuoto è un analogo sistema di opposti, di quantità illimitate di materia e antimateria. Però, ex abrupto, l’equilibrio si spezza: una minuscola fluttuazione quantistica, estratta dal vuoto per puro caso, inizia a gonfiarsi spinta da un processo d’inflazione cosmica. Nascono così lo spazio-tempo che si espande, e massa ed energia che lo curvano. Il tutto accade in 10-32 secondi, 13,8 miliardi di anni fa. Se è vero che a partire da un centesimo di miliardesimo di secondo dopo quell’istante la storia dell’universo ha per i fisici pochi segreti, ne restano alcuni che accendono più degli altri la fantasia di noi profani.

Uno riguarda sicuramente l’antimateria: se l’energia dovuta all’inflazione ha estratto dal vuoto uguali quantità di materia e antimateria, dov’è finita questa? Perché nell’universo prevale la materia e non l’antimateria? È possibile che nelle immense regioni dello spazio ancora inesplorate esistano interi mondi di antimateria, galassie intere di antiprotoni e positroni?

Un altro quesito concerne la materia oscura. Un quarto dell’universo è fatto di materia oscura, ed essa contribuisce per il 90% circa alla massa globale della Via Lattea, ma nessuno sa cosa sia esattamente. Come una rete sottile avvolge tutto e su di essa minuscole fluttuazioni di energia hanno portato la materia ad addensarsi e a far nascere le prime stelle e galassie, a partire da 200 milioni di anni dopo l’inflazione cosmica. Nell’universo si stimano più di 200 miliardi di galassie, ciascuna delle quali può contenere anche più di centomila miliardi di stelle.

Altro argomento che da tempo suscita curiosità e interesse è quello dei buchi neri, che nascono dal collasso gravitazionale di stelle supermassicce o dalla collisione di stelle di neutroni. Non si conoscono ancora le leggi della fisica che presiedono a sistemi così particolari: in poche decine di chilometri di diametro si può condensare una massa equivalente a quella di 50 Soli. I buchi neri sono presenti nel nucleo della maggior parte delle galassie ellittiche o a spirale, come la nostra Via Lattea. Al cui centro, infatti, sonnecchia (si fa per dire) un mostro invisibile e gigantesco: Sagittarius-A*. Si tratta di un buco nero supermassiccio, di quelli, cioè, con masse di milioni o miliardi di volte superiori al Sole, di cui non si conosce l’origine.  È circondato da altri buchi neri che tengono assieme ammassi di stelle che ruotano loro attorno. Sagittarius-A* ha dimensioni mostruose perché inghiotte continuamente polveri e gas – di cui una parte viene espulsa quasi a velocità della luce e spinta ai poli – e perché cannibalizza altri buchi neri, attirandoli nel suo pozzo gravitazionale senza fondo. Esistono anche buchi neri ben più grandi di Sagittarius-A*: uno di questi, appartenente a una galassia nella costellazione della Vergine, pesa quanto 1,2 miliardi di masse solari.

Troviamo poi il più scottante degli interrogativi: quanto tempo rimane al nostro pianeta, alla nostra stella? Quanto ne resta a noi come esseri umani dipenderà, credo, anche dalla catastrofe climatica e da quella ecologica che con ogni probabilità i nostri comportamenti scellerati indurranno. La scorta di idrogeno del Sole dovrebbe bastare per altri 5-6 miliardi di anni. Dopo questo inimmaginabile lasso di tempo, esso crescerà di volume fino a diventare una gigante rossa, e aumenterà la sua potenza fino a far evaporare gli oceani e a far sparire ogni forma di vita sulla Terra. Poi si ridurrà a una nana bianca, densa, caldissima e luminosa, di dimensioni simili a quelle del nostro pianeta. Dopo ancora decine di miliardi di anni, raffreddandosi, sarà una nana nera, oggetto inerte perduto nello spazio profondo. Probabilmente 5-6 miliardi di anni rappresentano un orizzonte temporale attendibile per la fine del nostro pianeta e di tutto il sistema solare. Infatti, se pure il Sole non dovesse esaurire per allora la sua riserva di idrogeno, probabilmente sarà un altro evento catastrofico a distruggere la struttura ordinata della nostra galassia: la Via Lattea sembra infatti in rotta di collisione con Andromeda, altra galassia gigante, e proprio tra 5-6 miliardi di anni potrebbero scontrarsi.

 

Il sistema solare nacque 4 miliardi e mezzo di anni fa. Gaia, un grande pianeta roccioso che era arrivato ad occupare la terza orbita più interna del Sole, dopo circa 100 milioni di anni dalla sua formazione subì un impatto devastante con un planetoide grande come Marte. Una parte del planetoide, mescolata a materiale di Gaia, schizzò via, ma rimase intrappolata nel campo gravitazionale del pianeta: così nacque la Luna. Gaia superò il trauma della mutilazione e ritrovò la sua forma sferica diventando il pianeta Terra. La Luna da allora stabilizza l’orbita terrestre intorno al Sole: se non ci fosse, le perturbazioni gravitazionali dovute alla nostra stella modificherebbero l’asse di rotazione della Terra. Un’orbita instabile non garantirebbe zone climatiche stabili e, quindi, non si sarebbero date condizioni favorevoli alla vita. Giove e Saturno, inoltre, proteggono i pianeti interni del sistema, deviando verso se stessi comete e asteroidi pericolosi. Tutte queste circostanze casuali si sono rivelate una fortuna per noi, che eravamo ancora di là da venire.

Sugli strati più esterni del globo terrestre, le grandi placche rocciose si muovevano e si urtavano formando montagne e vallate, poi divenute oceani che l’anidride carbonica rilasciata dai vulcani, creando un effetto serra, mantenne liquidi. Il sottile campo magnetico che cominciò ad avvolgere il pianeta, lo protesse fin da allora dalla radiazione cosmica. Sul fondo degli oceani nacquero le prime biomolecole mentre forse alcuni batteri giungevano sulla Terra portati da asteroidi o comete. Tre miliardi e mezzo di anni fa, nell’acqua del mare, le prime strutture biologiche elementari erano capaci di fotosintesi: dall’anidride carbonica e dalla luce solare venivano sintetizzati zuccheri e rilasciato ossigeno. Due miliardi di anni fa si svilupparono i primi organismi pluricellulari. 500 milioni di anni fa, favorita da un forte surriscaldamento dovuto all’effetto serra, ci fu sulla Terra un’esplosione di vita: comparvero molte forme vegetali e i primi vertebrati, pesci e grandi rettili. Ma poi, 65 milioni di anni fa, un meteorite di 10 km di diametro impattò con la superficie terrestre, sollevò un’enorme quantità di polveri, e il clima di tutto il pianeta subì una trasformazione repentina virando verso il freddo. I dinosauri andarono così incontro all’estinzione, ma altri piccoli mammiferi occuparono le nicchie ecologiche liberate: tra questi, qualche milione di anni fa, le prime scimmie antropomorfe. Generazioni successive di questi primi ominidi colonizzarono tutto il pianeta.

L’Homo Erectus risale a un milione di anni fa. Dopo di lui, 600.000 anni fa, l’Homo Heidelbergensis si diffuse in Africa, in Europa e, forse, in Asia. Dagli Heidelberg rimasti in Africa si differenziarono i Sapiens, che 40.000 anni fa raggiunsero l’Europa. Dagli Heidelberg in Europa derivarono i Neanderthal. Questi scoprirono per primi il valore e la potenza dei sistemi simbolici: con rituali e cerimonie davano consistenza alla loro visione del mondo. Inumazioni volontarie e pitture rupestri raccontano ancora oggi il loro universo simbolico. Non è vero che i Sapiens avessero un linguaggio più ricco, una struttura sociale più articolata o capacità cognitive più sofisticate dei Neanderthal, anche se finirono per soppiantarli.

 

Le stelle sono instabili e turbolente ma, viste dalla distanza che ci separa, ci appaiono tutte, Sole compreso, astri benefici e rassicuranti. Con i poeti assurgono a simboli dell’ordine sovrano che regge il mondo. Nell’universo il caos travestito da ordine c’illude sull’equilibrio e sull’armonia che costituiscono per noi l’essenza del cosmo. Tuttavia la materia, sia sul piano macroscopico che su quello microscopico, cambia stato incessantemente ed è dominata dal caso. Quasar e Quark mostrano, da questo punto di vista, inquietanti analogie. È solo nel mezzo, nella dimensione prospettica limitata e ingenua di noi comuni esseri umani, che la materia sembra acquisire regolarità, persistenza, ordine ed equilibrio. L’infinitamente piccolo e l’infinitamente grande s’incontrano e si abbracciano nella teoria di Planck e Heisenberg, questa ingiustamente confinata alla meccanica quantistica. I dati che concernono il mondo delle distanze infinitesime delle particelle elementari e quelli che attengono le enormi distanze cosmiche sono coerenti e convergono tutti verso il medesimo grande racconto delle origini. La corrispondenza tra macrocosmo e microcosmo felicemente intuita dal mago rinascimentale Teofrasto Paracelso trova nella scienza moderna significativa conferma.

Il testo di Tonelli gioca con gli estremi: percorre tempi di miliardi di anni e distanze di miliardi di anni luce, attraversa temperature dalle migliaia di miliardi di gradi allo 0 kelvin (-273,15 °C). E gioca su due piani: dopo quello fisico, ci guida su quello simbolico, del linguaggio, della relazione, della cultura, della costruzione di un’identità sociale. Con i nostri antenati, ci ritroviamo seduti intorno a un fuoco primordiale, quello dei racconti mitici tramandati di generazione in generazione. Patiamo la filosofica e angosciosa meraviglia dell’uomo primitivo, lo stupore e il terrore di chi è al cospetto del sublime dinamico della natura, ed è incapace di razionalizzarlo e di dominarlo.

Il racconto, mitico o scientifico che sia, ci rassicura e ci sottrae all’angoscia. In esso, a ciascuno è affidata una parte, ognuno riveste un ruolo ben definito, connesso a quello di tutti gli altri. Grazie a quella narrazione, l’esistenza di tutti noi acquisisce un senso. Il racconto delle origini caratterizza culturalmente ogni gruppo umano e fornisce chance di sopravvivenza anche nelle condizioni più ostili. Chi coltiva un pensiero simbolico, costruito attorno alla grande storia delle origini, ha un indubbio vantaggio evolutivo; immaginazione e racconto sono potenti strumenti di sopravvivenza. Chi ascolta un racconto vive le esperienze di altri e accumula conoscenza. Chi ascolta il grande racconto delle origini scopre radici e appartenenza. Arte, scienza e filosofia, i generi sommi del racconto, ci connotano come esseri umani.

La bella narrazione di Tonelli, a prima vista saggio divulgativo di fisica, ci aiuta a costruire o a puntellare la nostra identità sociale e culturale. Quindi ci aiuta a vivere e ad affrontare il futuro.

 

Cristiana Bullita

 

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