Bioregionalismo cosmico
Il discorso di questa sessione dovrebbe essere una specie di cavalcata attraverso la fisica, la cosmologia e le grandi teorie di ciò che sta alla base delle fenomenologie di ogni giorno, quelle stesse che costituiscono l'universo materiale, un aggregato di fenomeni non in tutti i casi tangibili e comuni, dato che spesso sfuggono come estranei alle leggi conosciute. Vi sono fenomeni noti quasi da un secolo (si veda ad es. l’entanglement, i dualismi particella/onda) che, nonostante il continuo progresso scientifico, ancora non hanno trovato risposta, probabilmente perché regolati da qualcosa di diverso rispetto a ciò che si crede normale. Molte persone vorrebbero scoprire di che si tratta, ma qui sembra che la realtà ordinaria perda ogni senso logico. Quei fenomeni sfuggenti per il momento continuano a trascendere il consueto ordine in cui si pensa sia la materia, e paiono entrare in quella particolare configurazione conosciuta col nome di spirito.
Dunque iniziamo la nostra cavalcata, con la certezza che per molto tempo ancora, io credo per sempre, non avremo la sfortuna di incontrare delatori che in nome del materialismo e con solide argomentazioni alla mano, possano infrangere questo meraviglioso ideale chiamato spiritualità, massima aspirazione umana.
Immaginiamo allora di trovarci su di un ripido sentiero che si inerpica per i fianchi di una montagna alta, e tutto intorno creste e guglie che ci sovrastano di molto e che con la loro grandiosità ci fanno sentire piccoli. Oppure, per chi non ama i monti, si immagini il mare e la sua vastità, il suo orizzonte infinito e le terre che stanno al di là di quella linea. Viene in mente Leopardi e qualcuno a questo punto probabilmente avvertirà un fremito nell'anima. L'enormità che sembra annullarci sembra quasi muoversi come una melodia nei nostri pensieri. Ebbene, tutta questa vastità non è che un puntolino infinitesimale se paragonata alla grandezza del cosmo. Finito o infinito?... si è domandato qualcuno. In realtà, se ci si riferisce al cosmo, ancora non siamo in grado di sapere con certezza se l'universo sia finito o infinito. Si sa solamente che, in base a determinati calcoli, la quantità di energia contenuta nel cosmo potrebbe o non potrebbe superare un determinato livello, al di sotto del quale lo spazio è da ritenersi curvo, come dicono in topologia, e quindi l'universo finito. Se invece l'energia eccedesse oltre un certo limite, lo spazio è euclideo, vale a dire piano, e pertanto il cosmo risulta infinito.
Dalle ultime osservazioni sembrerebbe che il cosmo non contenga tutta l'energia necessaria ad essere infinito, ma questi parametri non tengono conto dell'energia oscura: una frazione non visibile che comunque sembra esistere in ragione del fenomeno dell'inflazione cosmica, vale a dire l'espansione avuta dopo il big bang, che anziché rallentare sembra stia accelerando. Dato che apparentemente non vi è nulla che possa produrre questa variazione di tendenza, si ipotizza qualcosa che attualmente viene chiamato col nome di energia oscura. Vi è poi il discorso che vede cosmo e spazio come due entità differenti: il cosmo sarebbe in guisa di una concentrazione di campi di forze e lo spazio come un'entità neutra, priva quindi di qualsiasi caratteristica che non sia puramente topologica. Qui però si finisce per entrare in filosofia, perché ci si domanda cosa sia una entità se non contiene nulla, e sovente si risponde che è appunto nulla e che quindi non esiste nemmeno. A questa e ad altre domande simili ho già dato risposta, forse parziale ma credo esauriente, nel libro "La Terza Persona", quindi torniamo al punto di partenza: l'enormità materiale che ci sovrasta e circonda, e che ci fa riflettere su come siamo infinitamente piccoli. Fortunatamente abbiamo di che rassicurarci, forse non siamo proprio così piccini come ci sembra essere, ed in effetti, sempre grazie al contributo della scienza, ora sappiamo che esiste una unità di misura per l'energia, di conseguenza per la materia, che è molto ma molto più piccola del più piccolo oggetto che possiamo immaginare. Questa misurazione prende il nome dal fisico che l'ha scoperta più di cento anni orsono, grazie ad un ingegnosissimo stratagemma che postulava l'emissione energetica a partire da pacchetti discreti piuttosto che da un fluire continuo. Si chiama lunghezza di Planck e corrisponde a 1,616 metri circa, moltiplicato per 10 alla -35, vale a dire una cosa piccolissima. Vale a dire che se potessimo rimpicciolire fino a quella scala, un metro attuale misurerebbe 1,616 moltiplicato 1 seguito da trentacinque zeri, vale a dire circa 161000000000000000000000000000000 di kilometri, ovvero centosessantunmila miliardi di miliardi di miliardi di kilometri! Accanto a questa straordinariamente piccola lunghezza, si trovano gli omonimi tempo e massa di Planck, che obbediscono anch'essi a quella che è la fonte di tutta la fenomenologia, vale a dire la famigerata costante di Planck che ha dato il via a tutto lo studio della meccanica quantistica. Al di sotto di questi parametri non esiste nulla che abbia più significato fisico, dunque se si vuole scendere in ciò che è ancora più piccolo, si è obbligati a procedere in termini metafisici o filosofici, abbandonando di fatto quella che è la scienza attuale. Cosa rimane allora di tutto questo discorso?
Rimane che noi umani ci troviamo a vivere in una scala di lunghezze che si potrebbe dire quasi a metà strada fra la lunghezza di Planck e quella che è la misura attuale dell'universo osservabile, vale a dire quella parte che possiamo scrutare, che attualmente misura quarantasei miliardi di anni luce, cioè 21700000000000000000 km e che continua ad espandersi a dispetto di ciò che appare. Ora sappiamo che il nostro universo, verosimilmente ha preso origine da un singolo evento chiamato "big bang", situato a circa tredici miliardi di anni nel passato, quando tutto l'universo, compresa la parte non osservabile, era compresso in un'unica singolarità grande all'incirca quanto una lunghezza di Planck. Ma come poteva l'intero universo, oggi ampio trilioni di miliardi di kilometri, essere univocamente contenuto in una sola particella dalle dimensioni infinitesimali?
La risposta ci arriva in parte dal "principio di esclusione di Pauli", che divide la materia ordinaria in due famiglie di particelle. Una di queste è rappresentata dai bosoni, che hanno un comportamento fisico regolato dalla meccanica statistica di Bose-Einstein, e che non obbedisce al principio di esclusione. La seconda famiglia invece, quella dei fermioni, segue la statistica di Fermi-Dirac e obbedisce al principio di Pauli, il quale recita che due fermioni definiti dai medesimi quattro numeri quantici, non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico in un atomo. Significa che i fermioni non possono trovarsi allo stesso tempo nello stesso luogo fisico. Due o più identici granelli di sabbia non possono diventare un unico granello identico ad uno dei primi. Nel caso dei bosoni questo principio si inverte, e per loro è possibile occupare lo stesso posto allo stesso tempo ed in numero illimitato, moltiplicando in energia ma mantenendo lo stesso spazio dimensionale. Ricordo che alla categoria dei fermioni appartengono i protoni, i neutroni e gli elettroni, i principali costituenti degli atomi, ed è quindi per questo che la materia può originare oggetti solidi. Ora, in alcune particolari stelle come ad esempio le nane bianche, la materia ordinaria subisce un mutamento e degenera ad uno stato in cui anche le particelle fermioniche possono essere fuse fra loro e occupare il medesimo spazio. Il fenomeno della materia degenere è provocato dall'enorme forza di gravità di queste particolari stelle e ci dà una prima spiegazione di come grandi quantitativi di materia possano occupare spazi angusti. A questo punto vale la pena ricordare cosa siano i bosoni.
Nella categoria dei bosoni si ritrovano quelle particelle subatomiche responsabili della mediazione energetica. Per esempio, gli scambi energetici fra gli elettroni, che come già detto sono dei fermioni, avvengono attraverso un altro tipo di particella chiamata "fotone", la quale è anche responsabile del fenomeno luminoso (radiazione elettromagnetica) e che appartiene alla categoria dei bosoni. La stessa cosa vale per i costituenti del nucleo, ad esempio i quark, che mediano energia sotto forma di bosoni detti gluoni, e che grazie a questi possono restare molto saldamente uniti in gruppi di tre, formando così i nucleoni. Ma qual'è in definitiva la caratteristica chiave che distingue le due note famiglie di particelle?
La fisica ci dice che è una cosa molto semplice chiamata "spin", che significa trottola, che è uno dei quattro numeri quantici, che definisce la rotazione delle particelle subatomiche e che è un numero intero per i bosoni, mentre nei fermioni è un numero fratto. Questo significa che i bosoni hanno un alto grado di simmetria fra loro, mentre i fermioni formano stati completamente antisimmetrici. Per avere una buona immagine della simmetria basti pensare alle tre figure geometriche del rettangolo, del quadrato e del cerchio, oppure ai corrispettivi solidi parallelepipedo, cubo e sfera.
Noteremo subito che ruotando di novanta gradi il rettangolo, esso cambia disposizione spaziale. La stessa cosa non si può dire per il quadrato e per il cerchio. Ma se invece che ruotarli di novanta gradi, li si sposta solamente di quarantacinque, allora vedremo che anche il quadrato cambia disposizione spaziale e diventa molto simile ad un rombo. Per quanto riguarda invece il cerchio, ma soprattutto la sfera, (probabilmente è per questo che le dimensioni spaziali sono tre e non due) in qualsiasi direzione la si ruoti, a qualsiasi angolazione, essa rimane sempre identica, quindi è una figura perfettamente simmetrica. La simmetria si applica ancora alle rotazioni, dunque anche agli spin delle particelle. Le particelle con spin intero formando fra loro stati simmetrici, possono occupare lo stesso spazio allo stesso tempo.
Questo però non spiega ancora il vero motivo per il quale due particelle possono occupare il medesimo spazio. Infatti la fisica quantistica si limita a prendere atto e descrivere alcune fenomenologie, senza però darne la spiegazione ultima. Per esempio non ci dà una spiegazione che indichi il vero motivo per il quale nel dualismo onda-particella, il medesimo elettrone possa trovarsi in più luoghi contemporaneamente. E neppure ci dice come mai due o più particelle differenti possono occupare lo stesso spazio e come faccia tutta la materia esistente nel cosmo ad entrare in un puntino grande come una lunghezza di Planck. Possiamo però notare alcune particolarità che la fisica ci evidenzia. Balza subito all'occhio il fatto che le particelle bosoniche sono mediatrici degli scambi energetici, vale a dire che a livelli subatomici, l'energia si manifesta come un continuo scambio o flusso di queste speciali entità che escono da una particella fermionica come ad es. un quark, e vengono assorbite dal quark che gli sta immediatamente vicino e cosi via, fino a compiere un circolo continuo fra i tre quark di un adrone. Qui i medesimi tre sono talmente legati da non poter essere separati nemmeno con l'uso del più potente acceleratore di particelle.
E' a questo livello che ritorna in mente la famosa formula di Einstein E = mc2 che lega la materia all'energia e che lascia immaginare che in ultima analisi la materia non sia altro che energia condensata ed organizzata in particolari forme. Ma questo ancora non basta a risolvere i nostri interrogativi. Prendendo per valido che la materia sia energia rotante ad altissime velocità, bisogna pur interrogarsi su cosa infine sia questa energia. Vale a dire: l'energia è costituita dalla forza con cui si spostano determinati oggetti piccolissimi, o è solo un fluire di qualcosa di non ben definito? Se fosse corretta la prima delle ipotesi, allora ci si dovrebbe domandare cosa ci sia all'interno di queste particelle piccolissime e alla fine si arriverebbe a doverle dividere in entità sempre più minuscole.
Tuttavia la costante di Planck ci indica che al di sotto di una certa lunghezza non vi è più nulla che abbia senso fisico. Se ciò fosse vero, sarebbe altrettanto vero che all'interno delle particelle più piccole non vi è nulla, perciò emergerebbe come valida la seconda ipotesi, quella che indica l'energia come flusso di qualcosa di non ben definito. Che lo si chiami spazio, etere, o vuoto, resta il fatto che per logica, ma soprattutto per matematica, qualcosa che non è definito nemmeno può esistere! Pertanto è il nulla! Cioè la stessa entità che gli scienziati aborriscono e che affermano essere al di fuori dello spazio.
Secondo me invece è proprio lo spazio ad essere il nulla. Ed esso non può essere né curvo, né piano e tantomeno euclideo, ma isotropo (omogeneo) ed infinito. E' per questo che più che alla materia credo alla sua suddivisione, alle idee indubbiamente matematiche, ma non solo, che essa contiene, in definitiva allo spirito.
Giovanni Ravani, astrofisico
Fonte: Newsletter Amici delle Nuvole
http://www.lenuvoledicivita.it/gazzetta_nuvole/gazzetta9-13.pdf
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