Uomo e Universo: dualismo sotto inchiesta
di Vincenzo Croce - 26/09/2005
Fonte: airesis.net
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UOMO E UNIVERSO, DUALISMO SOTTO INCHIESTA Vincenzo Croce - Astrofisico |
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Esiste una qualche motivazione plausibile per la quale l’Universo debba comportarsi in un modo che sia analizzabile dalla ragione umana? E se le leggi fisiche che lo riguardano sono state elaborate dalla ragione dell’uomo, come avrebbero potuto, esse stesse, condizionare fin dall’origine la nascita e l’evoluzione dell’Universo futuro? Secondo la teoria nota come “Principio Antropico”, proprio nella circostanza che, ad un certo momento, sia sorta un’umanità in grado di raziocinare, si trova nascosta la chiave per interpretare i reconditi motivi di quelle peculiari coincidenze di condizioni instauratesi nel Cosmo, che ne hanno reso l’organizzazione razionale e comprensibile. (*) |
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L’ aspetto più incomprensibile dell'Universo - ebbe a dire una volta Einstein - è il fatto stesso che esso sia comprensibile". Per la verità in questo aforisma è racchiuso un concetto che va ben al di là dell'apparente boutade scientifica di un uomo di studio il cui campo di lavoro era rappresentato dalla realtà cosmica, dalle sue leggi e dal suo comportamento. In verità, la ricerca volta all'osservazione analitica dei fenomeni naturali rappresenta la necessaria premessa per la deduzione di leggi comportamentali che abbiano validità costante nel tempo e nello spazio e sulle quali possano poggiare i fondamenti per la previsione di nuovi fenomeni fisici. In un'operazione del genere, l’unica condizione indispensabile che si pone è che il comportamento naturale del mondo fenomenico riesca ad adattarsi a quei principi di razionalità che caratterizzano l’attività della ragione umana. L' affermazione potrebbe, a prima vista, sembrare gratuita e, forse, un po' lapalissiana visto che l'uomo, con le proprie doti analitiche e ragionative non è altro che un prodotto di quel; mondo fenomenico che è chiamato ad interpretare; e sembrerebbe, anzi, cosa sorprendente e bizzarra una situazione nella quale la ragione umana non riuscisse a comprendere la natura nella quale essa opera e dalla quale, per lenta evoluzione, è stata generata. Peraltro, la questione non si dimostra in fondo tanto pacifica quanto potrebbe apparire. Alla luce delle scoperte e degli sviluppi teorici più avanzati che, insieme e in armonia con gli sviluppi della fisica delle alte energie, la cosmologia moderna è riuscita a conseguire, si è andato infatti diffondendo nell'ultimo decennio un movimento scientifico di opinione che vede coinvolti numerosi uomini di scienza, fra i più insigni, in una revisione ardita ed eccitante di quelli che potrebbero definirsi i principi generalissimi delle causalità cosmiche. Fondamentalmente, la domanda che costoro si pongono è: esiste una qualche motivazione plausibile per la quale l’Universo debba comportarsi in un modo che sia analizzabile dalla ragione umana? E se le leggi fisiche che lo riguardano sono state elaborate dalla ragione dell'uomo, come avrebbero potuto, esse stesse, condizionare fin dall'origine la nascita e l'evoluzione dell'Universo futuro? Quesiti doverosi e profondi, come è agevole comprendere; quesiti da far «tremare le vene e i polsi», di chiunque voglia azzardarsi a discettare sulle finalità ultime dell'Universo e, in particolare, delle sue relazioni col fenomeno-uomo.
Le ere cosmicheLe dimensioni dell'Universo non erano ancor giunte a superare quelle di un protone (10-13 cm) - pur trovandosi esse in espansione esplosiva - che il rapido declino termico cominciava già a consentire i primi processi di trasmutazione in quarks ed antiquarks (con una lieve eccedenza dei primi) da parte delle entità più elementari che la fisica oggi conosca: i cosiddetti bosoni, particelle descrivibili quantisticamente in modo affine ai fotoni della luce. Tali processi condussero ad almeno due eventi importantissimi. Le reciproche annichilazioni fra particelle ed antiparticelle, finirono per saturare di fluido radiante eccezionalmente denso (il cosiddetto fire-ball o sfera di fuoco) il minuscolo universo del momento; in secondo luogo, al termine degli eventi di annientamento fra le coppie quark-antiquark sopravvisse un certo numero di quarks i quali, in aggruppamenti ternari di differente disposizione, andarono a formare protoni e neutroni, vale a dire gli enti basilari per la differenziazione chimica della materia cosmica. poiché siffatti enti identificano i nucleoni i quali, come è stato precisato, interagiscono attraverso la forza nucleare forte, la prima età dell'Universo viene anche definita èra adronica ( da hadros = forte ) in quanto al termine di essa – vale a dire circa alla fine del primo secondo del tempo cosmico tutti i mattoni della materia universale erano ormai stati prodotti e, da quel momento, non una sola unità venne più ad aggiungersi, o a mancare, al patrimonio delle particelle fondamentali così tanto in fretta realizzato. I fisici hanno valutato che il numero delle particelle dotate di massa, residue ai processi di annichilazione iniziali, debba farsi ascendere all'ordine di 1080 numero che, come avremo occasione di vedere, sembra rivestire un carattere peculiare. Nell'ambito della sfera di fuoco permeante il giovanissimo Universo altri eventi di fondamentale importanza avevano nel frattempo iniziato a verificarsi. I fotoni altamente energetici della radiazione gamma davano infatti luogo ad intensi processi di materializzazione, e successiva annichilazione, fra coppie elettroniche e neutriniche, le quali, anch'esse, allorché la temperatura fu scesa abbastanza (intorno al miliardo di gradi) si stabilizzarono in quantità andando a formare, insieme ai nucleoni, quel genere di miscuglio di particelle elettricamente cariche che i fisici definiscono plasma nucleare. In tal modo, al termine dei primi 3 secondi, con l'arresto dei processi di materializzazione dei neutrini e degli elettroni una seconda èra cosmica veniva a concludersi, quella leptonica, così detta in quanto le particelle suddette rientrano nella famiglia dei leptoni (da leptos = leggero), le cui forze d'interazione -nucleare debole ed elettromagnetica - rispetto alle forze nucleari forti si distinguono per la loro minore intensità, per il più largo raggio d'azione e per manifestarsi col duplice carattere attrattivo e repulsivo. Da questo momento, fin verso il compimento del suo mezzo milione di anni di età, l'Universo in espansione si mantenne permeato di plasma ribollente in seno al quale, favorite dalle altissime temperature - peraltro in rapido declino con l'accrescersi simultaneo della scala dimensionale del Cosmo - presero inizio i primi, timidi processi di sintesi termonucleare fra protoni e neutroni con formazione di nuclei d'elio, di deuterio, di litio, di berillio e qualche altra sostanza semplice, che peraltro l’intensissimo bombardamento da parte della radiazione gamma immediatamente tornava a dissolvere.
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La funzione prevalente esercitata durante questo periodo di tempo dalla forza elettromagnetica, tramite i fotoni della luce, determina un terzo importante periodo cosmico che è quello dell’era fotonica. Dopo che la temperatura della sfera di fuoco fu discesa al disotto della soglia dei 3-4000°C, la fotodissociazione dei nuclei atomici in formazione cessò, e dall'èra fotonica emerse un oceano di nuclei di idrogeno (semplici protoni), nonché una piccola quantità di nuclei di elio (associazioni di una coppia di protoni con uno o due neutroni) pari al 4% del totale. Gli elettroni liberi andarono ad aggregarsi con i nuclei così formati dando luogo ad edifici atomici elettricamente neutri dei quali essi avrebbero definitivamente seguito le ulteriori vicende fisiche. In tal modo, essi si svincolavano da ogni successiva interazione con la radiazione. |
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È a questo stadio evolutivo che può farsi risalire l'origine della materia così come essa oggi ci si manifesta; tale evento segna la fine dell'era fotonica e l'inizio di quella nella quale stiamo ancora vivendo, l’era barionica (da barys = pesante), così detta perché, con l'intervento risolutivo della forza di gravità in luogo di quella elettromagnetica, in essa si determinerà e si svolgerà, nel tempo a venire, l'evoluzione fisica della materia fino alla generazione delle galassie e delle stelle.
La radiazione, da parte sua, seguendo alla stregua di un fluido gassoso le vicende dell'espansione universale, sarà destinata a rarefarsi e a spostare la propria lunghezza d'onda caratteristica fin nella banda elettromagnetica delle microonde dove, nel 1965, venne per la prima volta rintracciata casualmente, ed identificata, dai fisici A. Penzias e R. Wilson. La scoperta di questo genere di radiazione rappresenta la faccia residua - diremmo ormai fossile - ma eloquentissima dell’antica presenza della sfera di fuoco nata dal big-bang iniziale; essa ha troncato con lo schiacciante peso dell'evidenza ogni ulteriore controversia tendente a negare l'origine temporale dell'Universo. Oggi sappiamo con certezza, giacche un insieme di prove sperimentali lo attesta in modo indiscutibile, che il complesso del mondo fenomenico che ci attornia è sorto assai presumibilmente fra i 16 e i 20 miliardi d'anni or sono. L'incertezza è unicamente connessa alla dubbia valutazione dell'entità ponderale e complessiva dell'Universo; peraltro non sussistono esempi di oggetti lontani, quasar e radiogalassie, cui possa attribuirsi una distanza in anni luce superiore a quei valori; né si conoscono stelle, per quanto vecchie, la cui età superi con certezza quei valori stessi.
Perché l'Universo è ordinato?
Il quadro evolutivo che abbiamo appena delineato è oggi condiviso, senza sostanziali eccezioni, dalla gran parte dei fisici e dei cosmologi. Nondimeno, ad un'analisi comportamentale, si è riconosciuto che esso non riesce a soddisfare alcune considerazioni molto concettuali e abbastanza inquietanti. In primo luogo, c'è da convenire che il mondo estremamente differenziato che ci circonda sembra turbare quel principio universalmente accettato della termodinamica che, al contrario, afferma come in ogni sistema fisico statistico lasciato in libera evoluzione, i componenti finiscano per raggiungere la più completa uniformità e disordine. Le molecole del profumo contenuto in una boccetta tendono, come sappiamo, a diffondersi nella stanza e giammai, una volta diffuse, le vedremo concentrarsi spontaneamente in nuclei odoriferi separati. Come mai, ci si chiede, le particelle costituenti il fluido cosmico primordiale sono invece andate a confluire in quei grandiosi ammassi originari che sono, appunto, le galassie, quelle formazioni materiali fondamentali tipiche che hanno presieduto al vastissimo accentramento ulteriore della materia in nebulose, stelle, associazioni stellari e pianeti ? È stato tuttavia fatto notare che è proprio nello scarto venutosi ad accumulare nello stato termodinamico inerente all’attuale livello di differenziazione raggiunto dal Cosmo, nei confronti dell'equilibrio allo stato di uniformità indifferenziata, che va ricercata la motivazione della cosiddetta «freccia del tempo», vale a dire dell' entità che condiziona il regime col quale il cronotopo si sposta lungo la propria coordinata temporale. È evidente che qualora la materia cosmica finisse col raggiungere il livello di uniformità generale sancito dal 3 ° principio della termodinamica, in mancanza di ogni possibile evento trasformativo ulteriore, lo scorrere del tempo verrebbe a perdere qualsiasi significato! |