FRANCO SAPORETTI
Nel lungo e difficoltoso tentativo della scienza di fare luce sulle proprietà dell’universo e la nascita della vita gli scienziati si sono imbattuti nella presenza di un sorprendente fenomeno: i valori numerici dei parametri “usciti” dal cappello magico del Big Bang coincidono esattamente con quelli necessari all’emergere della vita nell’universo; una piccolissima differenza dei loro valori e la vita, almeno nella forma che noi conosciamo, non sarebbe sbocciata! Noi esistiamo grazie a queste coincidenze e alla loro regolazione fine. Questa scoperta è sempre stata oggetto di un enorme stupore…e continua a tutt’oggi a meravigliare, ad affascinare e a far discutere la comunità scientifica.
Fin dall’antichità tutte le culture hanno celebrato la bellezza, la maestosità e l’ingegnosità del cosmo, ma solo nei tempi moderni la scienza ha iniziato a studiare in modo sistematico la natura dell’universo e il fenomeno-vita nei suoi vari aspetti, compreso quello di chiarire il posto che noi umani (esseri viventi e consapevoli) occupiamo sulla scena cosmica 1. Chi siamo? Da dove veniamo? Perché esistiamo? Una spiegazione dell’enigma delle coincidenze potrebbe contribuire a dare qualche risposta indiziale a questi interrogativi di fondo attinenti al mistero della presenza della vita. Alcuni la considerano un evento fortuito, banale, nell’ordine cosmico delle cose. Ma altri ritengono che la vita non sia soltanto un sottoprodotto incidentale della natura ma una parte profondamente significativa dell’avventura cosmica.
1. UNIVERSO E NUMERI DELLA VITA
Breve storia dell’universo
Secondo il modello standard della fisica l’universo è nato circa 13,7 miliardi di anni fa da un evento di enorme energia: una gigantesca e violentissima esplosione, il Big Bang 2, dalla quale scaturirono lo spazio, il tempo e tutta la materia. All’esplosione seguì una vertiginosa espansione (inflazione) nella quale l’universo esperimentò un forte raffreddamento. E così l’unica superforza allora esistente si separò, tramite transizioni, nelle quattro forze fondamentali che oggi conosciamo nel nostro mondo col nome di forza: gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e debole. Nel plasma cosmico erano presenti particelle come i quark, che aggregandosi dettero luogo a protoni e neutroni; questi a loro volta si unirono a formare i nuclei degli elementi più leggeri, in prevalenza gli isotopi dei nuclei di idrogeno e elio: era in atto la cosiddetta nucleosintesi primordiale.
Poi questi nuclei cominciarono a catturare gli elettroni formando i primi atomi. Fu un momento cruciale. I fotoni, prima ostacolati dal denso brodo di particelle, cominciarono a viaggiare liberamente nello spazio e l’universo, prima opaco, divenne trasparente: “E luce fu!”.
Circa 500 milioni di anni dopo, in un universo decisamente più calmo e più freddo, presero forma le galassie, oceani di miliardi di stelle. E finalmente nel cuore ardente delle stelle, vere fornaci stellari, ebbe origine (e ancora oggi continua) il processo di fusione nucleare, la formazione degli elementi complessi. Tra questi c’è anche il carbonio, l’elemento base della chimica della vita! E quindi, in definitiva, anche di noi esseri umani.
Mancava ancora la distribuzione nello spazio cosmico degli elementi prodotti nelle stelle. A questo indispensabile atto finale ci pensarono (e ci pensano tuttora) quelle stelle massicce, chiamate supernove, che muoiono in una gigantesca esplosione.
E per quanto riguarda la vita sul nostro pianeta Terra? Sembra che ci siano “tracce” sicure di vita (batteri) che risalgono a circa 3,5 miliardi di anni fa; ma la vita potrebbe essere venuta alla luce anche prima.
Esistono prove della attendibilità del modello standard? Il Big Bang ha lasciato tracce tangibili. La traccia altamente più significativa è l’esistenza di una tenue e uniforme radiazione a microonde, chiamata radiazione cosmica di fondo, che permea ancora oggi tutte le regioni dell’universo e la cui temperatura è di circa tre gradi al di sopra dello zero assoluto (- 273 °C).
Requisiti necessari alla vita
La vita è una struttura complessa, un aggregato di materia organizzata, che per la sua formazione si fonda sul carbonio. Questo elemento, costituito da un nucleo con sei protoni e sei elettroni orbitanti, è molto comune nell’universo. Altri elementi coprotagonisti delle strutture molecolari tipiche della vita, come l’idrogeno, l’azoto, e l’ossigeno, sono pure sufficientemente abbondanti nel cosmo. Altrettanto può dirsi per l’acqua, un altro attore indispensabile per la forma di vita a noi nota. Ad oggi, prove sempre più consistenti sembrano suggerire la presenza delle sostanze propizie alla vita in tutto l’universo, dai sistemi stellari alle nubi gassose.
Tuttavia la presenza nell’universo del materiale necessario alla sua formazione non è sufficiente. Gli organismi biologici hanno delle esigenze molto particolari. Con lo sviluppo della biochimica, della genetica e della biologia molecolare il quadro è emerso con molta chiarezza. Affinché la vita possa emergere nell’universo devono essere soddisfatti alcuni requisiti fondamentali: l’esistenza di leggi appropriate che consentano la realizzazione di strutture complesse e la presenza di un ambiente idoneo affinché i componenti possano aggregarsi nel modo giusto.
Leggi e capacità predittiva
Le leggi della fisica che conosciamo, e che utilizziamo nella risoluzione dei vari problemi che man mano si presentano, sono composte da due elementi: la forma matematica e le costanti presenti nelle equazioni.
Consideriamo ad esempio la legge di gravitazione di Newton, che descrive la forza che agisce fra due masse (la ben nota legge dell’inverso del quadrato della distanza). Nell’espressione compare un parametro, la costante gravitazionale G, il cui valore numerico determina la reale intensità della forza.
Un altro esempio si trova nella ben nota relazione relativistica fra energia e massa di un corpo (E=mc2), la quale ci dice che massa ed energia sono due facce della stessa medaglia. Nell’equazione compare la velocità della luce nel vuoto c.
Come ultimo esempio possiamo citare la cosiddetta “equazione di Dirac”, che descrive il moto di un elettrone secondo le teorie quantistica e relativistica. Questa equazione contiene tre costanti: la velocità della luce nel vuoto c, la massa dell’elettrone me e la costante di Planck h.
Notare che tutta la capacità predittiva delle leggi si fonda sulla conoscenza accurata di queste costanti. È strano… ma si ha come la sensazione che la natura ci permetta di decifrare, e quindi di tradurre le sue leggi, grazie ai valori numerici di un gruppo di costanti.
Misteriose costanti e sorprendenti coincidenze
Nel modello standard del Big Bang esiste un nutrito gruppo di parametri che è necessario misurare sperimentalmente e collocare nelle espressioni matematiche delle leggi. Questi parametri sono chiamati “costanti di natura” perché hanno il medesimo valore immutabile in ogni istante e in ogni punto dell’universo osservato (anche se oggi la possibilità che possano subire variazioni anche minime su scale spazio-temporali cosmologiche è messa in discussione) 3.
Non sappiamo perché hanno il valore che hanno e perché sono costanti. Secondo la teoria standard il cosmo ha avuto origine con i valori di queste costanti, determinati una volta per sempre fin dall’inizio dell’esplosione. Ed ecco la sorpresa: questi valori targati Big Bang coincidono in modo stupefacente con quelli indispensabili alla nascita della vita molti miliardi di anni dopo la grande esplosione! Anche la nostra presenza nel cosmo è dovuta alla realizzazione di queste sorprendenti coincidenze.
Ma non è tutto. Se anche uno solo di questi numeri fosse soltanto leggermene diverso dal valore che ha…noi non saremmo qui a parlarne. Semplicemente (!) non esisterebbe la vita nell’universo. Per i loro valori numerici è infatti richiesta una regolazione fine che ha del miracoloso.
Perché l’uscita dal Big Bang di questi valori “giusti” per la vita? Un vero rompicapo cosmologico.
Qualche numero
Ad oggi le costanti sono state misurate sperimentalmente e conosciamo il loro valore numerico con notevole precisione. Alcune costanti fisiche sono riportate di seguito in Tabella.
A guidare il gruppetto di costanti elencate in Tabella è la velocità della luce c: il vanto della natura, ovvero quanto la natura sa offrire di più veloce tramite una stupenda sinfonia di colori.
Seguono le costanti che caratterizzano le intensità delle quattro forze fondamentali della natura: gravitazionale (G), elettromagnetica (α), nucleare forte (gs) e debole (gw).
La costante di Planck h è legata alla “quantizzazione”, una proprietà dello stato della materia a livello microscopico, che ci dice come certe grandezze fisiche possono assumere solo valori multipli di tale costante.
Alla costante cosmologica Λ dobbiamo l’accelerazione dell’espansione dell’universo. Se l’universo non si espandesse seguendo il ritmo imposto da questa costante, i micidiali lampi di raggi gamma che spazzano l’universo con una potenza di fuoco di migliaia di supernove avrebbero reso pressoché impossibile lo sviluppo di forme di vita complesse.
È opportuno ricordare fin da ora che le “intensità” delle quattro forze lasciateci in eredità dalla superforza, e che oggi agiscono nel nostro mondo, sono molto diverse. Per dare un’idea quantitativa dei rapporti in gioco, supponiamo che due particelle siano messe in condizioni di scambiarsi contemporaneamente tutti i quattro tipi di forza. Posta uguale a 1 l’intensità della forza nucleare forte, le intensità delle altre forze sono: 10-2 (elettromagnetica), 10-6 (debole) e 10-39 (gravitazionale). Quest’ultima è la più debole delle forze, ma avendo un carattere cumulativo, è di gran lunga la più considerevole nell’universo. Si ricorre a lei per spiegare gli ammassi stellari, nonché il moto dell’universo in espansione.
2. PRODIGI DELLA REGOLAZIONE FINE
Poniamoci ora le domande: cosa succederebbe se variassimo i valori numerici delle costanti? Quanto cruciale è la regolazione fine di questi valori per l’emergere della vita nel cosmo? Di seguito viene riportata una breve carrellata, un campionario, di esempi significativi.
Forza nucleare forte
Un eloquente esempio della minuziosa “regolazione fine” che esiste nell’universo è quella che riguarda la forza nucleare forte. Questa è la forza che tiene incollati protoni e neutroni entro il nucleo atomico e ne controlla così la coesione.
Se incrementassimo l’intensità di questa forza anche solo di una quantità minima, i nuclei di idrogeno non potrebbero più restare liberi, ma si combinerebbero con altri protoni e neutroni per formare nuclei più pesanti. Da questo istante (si pensi, ad esempio, al dopo Big Bang), dato che l’idrogeno sarebbe inesistente o un elemento raro, non potrebbe combinarsi con gli atomi di ossigeno per formare l’acqua. E così: niente acqua, niente vita!
Al contrario, se diminuissimo di poco la forza forte, allora si indebolirebbe il legame che tiene uniti protone e neutrone a formare il deuterio. Togliamo il deuterio e le stelle, compreso il nostro Sole, si spengono. Queste infatti impiegano il deuterio nelle reazioni nucleari che permettono loro di ardere e quindi di vivere. Gli effetti sarebbero disastrosi: niente più stelle, niente più Sole, e quindi niente più fonte di energia e quindi, di nuovo, niente più vita!
Forza elettromagnetica
Un altro chiaro esempio è quello che coinvolge la forza elettromagnetica che agisce fra le particelle cariche.
Se producessimo un lieve aumento di questa forza, renderemmo più forte il legame esistente tra nucleo ed elettrone. E le reazioni chimiche che avvengono tramite il trasferimento degli elettroni fra nuclei diventerebbero irrealizzabili. Molti elementi non potrebbero costituirsi. Le stesse macromolecole di DNA, su cui è impresso il codice genetico e che sono indispensabili per lo sviluppo ed il funzionamento degli organismi viventi, non potrebbero concretizzarsi.
Così, se la forza elettromagnetica fosse più intensa, la repulsione elettrica tra protoni aumenterebbe e potrebbe pregiudicare la stabilità dei nuclei atomici.
Conseguenze non da poco!
Forza debole
E per quanto riguarda la forza debole? Questa è una forza che si manifesta in situazioni particolari come, ad esempio, nel decadimento di particelle instabili. Interviene ad altissime temperature nei processi di combustione solare rendendola così parte responsabile della vita del nostro pianeta, che è regolata in modo cruciale dagli avvenimenti solari.
Questa forza gioca un ruolo nell’avventura della produzione di carbonio e nella sua distribuzione. Quest’ultima, come già detto, avviene tramite l’esplosione di una supernova. Senza entrare nei dettagli del meccanismo, se la forza debole fosse stata differente da quella che è, avrebbe messo a rischio la stessa distribuzione.
Ma non è finita qui. Se nell’universo primordiale questa forza fosse stata minimamente diversa, anche la costituzione chimica del cosmo sarebbe risultata diversa con aspettative meno favorevoli alla vita.
Forza gravitazionale
Non certo è di minore di interesse l’esempio che concerne la forza gravitazionale che si esercita fra le masse.
Se questa fosse stata leggermente più debole al tempo della formazione dell’universo, quindi la costante G non fosse stata esattamente uguale a 6,67×10-11, le primordiali nubi di idrogeno non avrebbero mai potuto condensare fino a raggiungere il valore critico della fusione nucleare. Pertanto le stelle non avrebbero mai iniziato ad ardere.
Diversamente, se la gravità fosse stata più forte, le stelle si sarebbero incendiate violentemente per poi finire così presto che le forme di vita non avrebbero avuto il tempo di svilupparsi.
Come si vede, le conseguenze sarebbero state ancora una volta impressionanti e spaventose.
Produzione del carbonio nelle stelle
La spiegazione della sintesi del carbonio, cioè l’elemento fondamentale della vita a noi nota, è stata irta di difficoltà. Oggi si sa che nelle stelle questa sintesi dipende dalla concatenazione di vari eventi anomali. Perché la fusione di elio in carbonio avvenga è necessaria la concomitanza di ben tre coincidenze. Stando alla metafora di Fred Hoyle, che durante i suoi studi fu estremamente colpito dalla “mostruosa serie di accidentalità”, la vicenda del carbonio è un vero intrigo cosmico.
Tralasciando i dettagli, possiamo dire che questo evento dipende dall’equilibrio tra la forza nucleare forte e la forza elettromagnetica, cioè dall’equilibrio fra le costanti gs e α.
Se la forza forte fosse leggermente diversa non ci sarebbe il carbonio nell’universo e quindi neppure la vita che conosciamo. E noi, umani, non saremmo qui a meravigliarci della sua presenza nel cosmo che ha sicuramente del miracoloso!
Massa del protone e massa dell’elettrone
Qualcosa di catastrofico accadrebbe anche modificando i valori delle masse delle particelle.
Se si variasse il rapporto fra la massa del protone e quella dell’elettrone (e quindi la massa del protone non fosse esattamente 1836,153 volte quella dell’elettrone), verrebbe compromessa la fragile regolazione fine propizia alla vita. Ad esempio, si modificherebbero drasticamente le reazioni nucleari nell’universo primordiale e nelle stelle! Con conseguenze ovviamente impensabili.
Ma la storia dei prodigi contenuti nello scrigno delle sorprese della regolazione fine – e che ancora oggi creano stupore e meraviglia in tanti scienziati – non finisce qui… Molte altre sono le coincidenze altrettanto cruciali ai fini della presenza della vita nel cosmo che tuttavia rimandiamo ad altri testi.
3. RISPOSTE DELLA SCIENZA
E allora? Come si spiegano le coincidenze? Quali sono le risposte che la scienza, ad oggi, sa offrire?
I numeri venuti alla luce danno luogo a una miriade di interrogativi. Quale significato hanno (se hanno un significato) quelle costanti favorevoli alla vita scaturite dal Big Bang all’istante iniziale? Sono realmente emerse per caso e quindi dobbiamo accettare che la vita sia sbocciata nel cosmo senza una ragione? Ricordiamo che la probabilità che si realizzi per caso una combinazione plurima vincente di tante costanti coordinate tra loro e favorevoli alla vita è praticamente nulla.
Non potrebbero essere generate, ad esempio, da qualche principio fisico ad oggi a noi ignoto oppure essere il risultato di un misterioso disegno di una Entità oltre la fisica? Non può avvenire che i fisici un giorno riescano a dedurre questi numeri da una teoria fisica unitaria da cui tutto consegue, anche se si tratta di una prospettiva lontana? Ha qualche significato il fatto che minimi cambiamenti del modo di essere delle cose renderebbe l’universo non solo privo di vita, ma anche privo di osservatori consapevoli? In sintesi: quali implicazioni hanno questi numeri per quanto concerne la vita in generale e, in particolare, di noi esseri umani?
Se potremo mai trovare qualche risposta a questi interrogativi, questa va cercata nell’ambito delle teorie ipotizzate dalla scienza per spiegare l’origine dell’universo. Di seguito è riportata una sintetica panoramica, un piccolo assaggio, delle principali soluzioni proposte dalla cosmologia moderna.
Un universo ovvio
Questa soluzione prende in esame il legame tra osservazione umana, leggi fisiche e condizioni dell’universo favorevoli alla vita. Giunge così alla conclusione che sulle proprietà dell’universo, in particolare sulle coincidenze e la loro regolazione fine, non c’è niente da stupirsi e meravigliarsi perché noi possiamo osservare soltanto un universo compatibile con la nostra esistenza. E così afferma: “L’universo è quello che è”. È fatto come è fatto. Anche le costanti sono quelle che sono. L’universo e le costanti potevano anche essere diversi, ma ciò che osserviamo è ciò che è. E, come circostanza fortuita, sono offerte condizioni favorevoli all’emergere della vita. Se l’universo fosse stato differente, noi non saremmo qui parlarne e a dibattere sull’argomento.
La proposta di universo, nella forma banale enunciata, è conosciuta come principio antropico4 (Notare che esistono più versioni del principio, ma noi non entreremo nei dettagli).
Nell’ambito di questa proposta la vita è priva di significato. Non esiste un’intenzione, un disegno o un fine. Il cosmo esiste come è, e basta. Il fatto che la vita sia venuta alla luce, per quanto con probabilità praticamente nulla, è dovuto a un prodigioso accidente. Chiedersi come si spiega l’uscita dal Big Bang di quei numeri propizi alla vita è come chiedersi perché esiste solo ciò che può esistere.
Possiamo condividere questa posizione? È una questione di fiducia.
Purtroppo questa soluzione genera la sensazione di un universo scialbo, insignificante. Da più l’impressione di un ripiego privo di coraggio e fantasia che di una risposta. E rimane il problema di capire “perché” quelle costanti enigmatiche e misteriose abbiano assunto proprio quei valori all’inizio del mondo.
Viene alla mente la frase di Einstein: “Chiunque crede che la propria vita e quella dei suoi simili sia priva di significato è non soltanto infelice, ma appena capace di vivere”.
Una molteplicità di universi
Invocando la meccanica quantistica viene ipotizzata l’esistenza di molti universi coesistenti col nostro, ciascuno con proprie leggi fisiche, propri valori delle costanti e proprie dimensioni spazio-temporali5 Gli universi sono nati spontaneamente dal nulla per fluttuazioni quantistiche. L’universo che noi abitiamo è uno degli innumerevoli esemplari, diversi fra di loro, che compongono il cosiddetto multiverso. La maggioranza degli universi sarebbe in condizioni di grande disordine e non idonea alla vita. In alcuni mondi si sarebbero tuttavia create per caso quelle condizioni indispensabili al nascere della vita. E ovviamente soltanto questi ultimi universi, che sono una minima parte, risultano percepiti da esseri viventi e consapevoli.
La teoria fornisce una spiegazione naturale e semplice delle coincidenze e della loro regolazione fine a favore dell’esistenza della vita, perché gli osservatori compaiono solo in quegli universi dove i parametri sono quelli “giusti” per la presenza della vita.
Il modello offre però il fianco a un’obiezione di fondo: così è troppo facile! Se la vita è un evento con probabilità quasi nulla, allora la si rende probabile aumentando all’infinito il numero degli universi con parametri diversi. Et voilà, les jeux sont faits! Certamente uno degli universi avrà i parametri favorevoli alla vita! È questo un metodo ben noto ai giocatori per vincere alla roulette: si moltiplica in maniera adeguata il numero di giocate. Ma questo è anche un argomento che provoca particolare imbarazzo alla cosmologia atea particolarmente entusiasta della soluzione-multiverso.
La teoria presenta anche un serio limite: non può essere né verificata né falsificata. Ad esempio, gli altri universi ipotizzati dalla teoria sono assolutamente inaccessibili e fisicamente isolati dal nostro e non possono essere raggiunti per quanto si viaggi nel tempo e nello spazio. E ciò fa sì che l’idea ispiratrice del modello sia più simile ad una scelta metafisica che ad una teoria scientifica.
Potrebbe essere verificata indirettamente? È concepibile. L’idea ha radici nella scienza, ma per molti è poco credibile. Qualcuno arriva ad affermare che il modello proposto è “una vana promessa della fisica”. Altri che si tratta solo di “esercizi di cosmologia metafisica”. Altri ancora si chiedono: “Ma è scienza?”.
Ad oggi risulta difficile credere nella fisica del modello. Senza ombra di dubbio la teoria è molto speculativa.
Si tratta ancora una volta di credere o non credere.
Un universo progettato
Sposando questa posizione, l’universo è stato disegnato da una Entità sovrannaturale al fine di essere idoneo alla vita. La comparsa di esseri viventi consapevoli fa parte di un progetto.
L’idea di un progetto in favore dell’esistenza di un Dio viene da lontano, è vecchia di secoli. Già sant’Agostino e Tommaso d’Aquino espressero chiaramente l’idea di fondo. È del diciottesimo secolo la famosa analogia elaborata da William Paley fra l’universo e un meccanismo ad orologeria6. L’ordine complesso, ma stupendamente organizzato del cosmo, faceva pensare all’esistenza di un Creatore che agiva secondo un piano prestabilito.
È chiaro che un procedimento per analogia non può equivalere ad una prova e quindi, dopo una severa reprimenda da parte di Hume e Darwin, aveva portato anche gli ultimi teologi ad abbandonarla.
Abbastanza di recente diversi scienziati hanno resuscitato l’idea creazionista, oggi meglio conosciuta col nome di Progetto Intelligente o Creazionismo scientifico.
Anche questa posizione avrebbe una spiegazione semplice delle coincidenze e della regolazione fine, cioè della idoneità del cosmo alla vita, in quanto attribuisce le proprietà dell’universo a un “Progettista intelligente”.
Purtroppo anche qui siamo fuori dalla possibilità di una verifica osservativa e l’affermazione che un Ente che trascende la natura ha creato l’universo non fornisce una spiegazione scientifica reale. Inoltre ipotizzando un progetto si introduce una concezione finalistica da molti considerata estranea alla cosmologia.
L’idea creazionista è sempre stata fortemente osteggiata dai laici. Quando nel 2010 uscì il libro Il grande disegno di Hawking-Mlodinow, in cui gli autori proponevano il multiverso come una verità scientifica “dimostrata”, il risultato fu salutato dal mondo dell’ateismo come il trionfo della scienza e della ragione 7; nel libro stava scritto: “La scienza dimostra che l’universo può crearsi dal nulla”, “Non è necessario appellarsi a Dio”.
Poiché il multiverso è un’idea teorica tutt’altro che dimostrata (da molti considerata decisamente metafisica), c’è quindi da porsi una domanda di fondo: è corretto impiegare un’ipotesi esclusivamente teorica come quella del multiverso per spiegare scientificamente il mondo fisico reale? Tra i due assunti, quello della molteplicità degli universi e l’ipotesi di un Creatore, a qualcuno può piacere di più credere nel primo assunto, ad altri nel secondo. Ci troviamo con l’una o altra scelta più nel campo della fede che dell’osservazione scientifica.
Un universo chiavi-in-mano
Secondo questa posizione le coincidenze costituirebbero un indizio che le costanti fisiche non sono libere e indipendenti (come ipotizzato dalla teoria standard), ma che esiste “qualcosa” di unitario soggiacente alla fisica che le determina e coordina. Questo potrebbe essere una teoria unitaria ancora ignota, fondata su qualche principio profondo, che non lascia nulla di indeterminato. Niente è libero e indipendente ma tutto è fissato dalla teoria, come ad esempio leggi, costanti fisiche fondamentali e le stesse proprietà dello spazio-tempo. Quel qualcosa potrebbe essere a tutti gli effetti una “Teoria del Tutto” (una TOE, Theory of Everything), cioè quello che da sempre i fisici cercano: il Sacro Graal della fisica moderna!
La candidata a questa teoria è la “Teoria delle stringhe” 8. Quest’ultima, a partire da un unico principio (gli oggetti sono formati a livello microscopico da stringhe oscillanti), fornisce un quadro esplicativo di tutte le caratteristiche fondamentali che stanno alla base dello schema costruttivo dell’universo. Purtroppo questa candidata ha ancora non pochi problemi da risolvere.
Anche nell’ambito di questa idea, la struttura cosmica stranamente adatta alla vita è ancora un evento fortuito, una semplice e banale coincidenza. Cosmo e vita, compresa quella consapevole, ancora una volta non hanno alcun significato.
Da notare che il metodo su cui l’idea si basa, cioè quella di inquadrare il tutto in un unico schema teorico più generale e profondo, è perfettamente conforme alla scienza. E per verificarla si potrebbe usare qualche metodo indiretto.
Tuttavia da vari autorevoli fisici è stata avanzata l’idea che esistano limiti “intrinsechi” al potere esplicativo di ogni presunta teoria ultima. Invocando il teorema di Gödel, Barrow ad esempio afferma che una TOE sarebbe “tutt’altro che sufficiente a dipanare le sottigliezze di un universo come il nostro”. Dyson: “Per quanti problemi si risolvano ci saranno sempre altri problemi che non si possono risolvere con le regole esistenti”. Persino Hawking ha espresso la sua preoccupazione sulla possibilità che si possa arrivare ad una teoria dell’universo in termini di un numero finito di principi: “Il teorema di Gödel assicura che ci sarà sempre lavoro per i matematici…lo stesso per i fisici”. Sfuma il sogno di una teoria finale? Questa potrebbe forse rimanere solamente una bella illusione? Ad oggi non c’è risposta.
Metafora delle tartarughe
A proposito delle varie soluzioni proposte dalla scienza per una spiegazione dell’universo è divertente ed istruttivo un aneddoto attribuito a Bertrand Russel 9.
Al termine di una conferenza tenuta da un famoso scienziato avente come argomento l’universo, una signora in fondo alla sala si alzò in piedi e disse: “Quello che lei ha raccontato sono tutte frottole. Il mondo in realtà è un disco piatto che poggia sul dorso di una gigantesca tartaruga”. Lo scienziato, sorpreso e divertito, allora chiese: “Ma su cosa poggia la tartaruga?”. “Lei è molto intelligente, giovanotto, davvero molto” – ribatté la signora con tono sicuro – “ma poggia su un’altra tartaruga! E così fa ogni altra tartaruga” (Fig. 3).
Questo aneddoto chiarisce, tramite una metafora, come per spiegare qualcosa è sempre necessario partire da qualcosa. Per porre fine alla catena esplicativa, cioè per evitare un regresso infinito, si deve accettare qualcosa come “dato”. Anche nella ricerca di una spiegazione ultima dell’esistenza fisica dell’universo si deve accettare una tartaruga finale che si autosostiene senza un ulteriore appoggio. Nel multiverso il ruolo di tartaruga finale è attribuito ad un meccanismo quantistico che genera gli universi; nell’universo progettato, è invece assegnato ad un Ente sovrannaturale creatore; infine nell’universo chiavi-in-mano, è conferito ad una teoria unitaria che fissa ogni cosa, leggi, costanti di natura, spaziotempo e quant’altro.
4. NESSUNA SPIEGAZIONE VA ESCLUSA
Il menù di risposte della scienza agli interrogativi tanto appassionanti è servito!… E allora?
Ho sempre creduto, o forse ho voluto credere, che la scienza prima o poi possa spiegare ogni cosa del mondo fisico; con ciò intendo quel mondo in cui si rimane nel campo del metodo sperimentale od osservativo, cioè quel terreno in cui la scienza è (almeno in linea di principio) in grado di rispondere. Credo fermamente nel metodo scientifico. Ma mi chiedo: al punto attuale delle nostre conoscenze siamo di fronte a una qualche spiegazione “scientifica” soddisfacente delle coincidenze?
Sfogliando il menù si ricava la sensazione che la maggior parte delle teorie da cui potremmo trarre qualche indicazione discutano di metafisica o almeno sconfinano in essa. Alcune sono chiaramente molto speculative. E allora, cosa possiamo dire oggi delle coincidenze? Parafrasando Winston Churchill rimangono: “un rebus, avvolto dal mistero, all’interno di un enigma”. Ovviamente la cosa non deve scoraggiare. Il grande vanto della scienza, anche se ha dei limiti, è quello di essere andata e di andare sempre oltre. Nessun altro sistema di pensiero può uguagliare la sua spinta ad andare sempre oltre.
Oggi ci ritroviamo ancora nelle condizioni che ogni discussione riguardante le coincidenze mette a disagio, oserei dire crea turbamento a gran parte degli addetti ai lavori, sia laici che credenti. È un argomento che va a toccare le corde più profonde dell’inquietudine umana: il senso della nostra esistenza nell’universo. Che cosa siamo in questo smisurato mondo “noi”, esseri viventi consapevoli? Ci troviamo ubicati su un minuscolo pianeta ruotante intorno a una piccola stella; stella posizionata in un periferico e sperduto angolo di una banale galassia; galassia immersa in un oceano sconfinato di miliardi di stelle. Eppure è questo insignificante “noi” che, con la sua razionalità, curiosità e ambizione, è oggi giunto al punto di aspirare a conoscere il Sapere assoluto, la Teoria del Tutto, la “Mente di Dio”! È difficile pensarlo come il risultato dell’estrazione vincente di una lotteria cosmica oppure come conseguenza inevitabile di una legge meccanicistica soggiacente che tutto determina e tutto lascia senza significato. La nostra presenza ha veramente il solo scopo di fare da elegante e squisita decorazione allo scenario cosmico?
Ad oggi, ogni soluzione “scientifica” proposta sembra accettabile soltanto tramite un atto di fede. E la vita rimane per la scienza il fenomeno più affascinante e misterioso che regna in natura; un fenomeno da studiare senza pregiudizi per il quale nessuna spiegazione può essere esclusa. La nostra attuale ignoranza lascia infatti ampio margine a qualsiasi tipo di risposta, compresa quella di origine sovrannaturale.
Riferimenti bibliografici
1 J. D. Barrow, I numeri dell’universo. Le costanti della natura e la teoria del Tutto, Mondadori, Milano 2003; P. Davies, Una fortuna cosmica. La vita nell’universo: coincidenza o progetto divino, Mondadori, Milano 2007.
2 F. Saporetti, Big Bang: chi ha acceso la miccia? Una straordinaria avventura scientifica, Pendragon, Bologna 2014.
3 J. D. Barrow, I numeri dell’universo, opera citata, Mondadori, Milano 2003.
4 J. D. Barrow e F. J. Tipler, Il principio antropico, Adelphi, Milano, 2002.
5 Hawking e L. Mlodinow, Il Grande Disegno. Perché non serve Dio per spiegare l’universo, Mondadori, Milano 2011.
6 W. Paley, Natural Theology or Evidences of the Existence and Attributes of the Deity, collected from the Appearances of Nature, Faulder, London 1802.
7 S. Hawking e L. Mlodinow, Il Grande Disegno, opera citata,Mondadori, Milano 2011.
8 B. Greene, L’universo elegante, Torino, Einaudi 2000.
9 S. Hawking, Dal Big Bang ai buchi neri. Breve storia del tempo, Superbur Scienza, Milano, 2001.
Ringraziamenti
Un grazie va a Enrico Pedna per una lettura critica e costruttivi commenti.
*Franco Saporetti, già professore di fisica per molti anni alla Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna, ha svolto ricerche in “Fisica del Nucleo” e “Fisica delle Particelle Elementari” presso l’INFN di Bologna e il CERN di Ginevra. Ha pubblicato numerosi lavori su riviste internazionali e quattro libri di divulgazione scientifica. È autore del libro “Big Bang: chi ha acceso la miccia? Una straordinaria avventura scientifica” (Pendragon, 2014) e dell’articolo “Il nulla…poi l’universo e la vita? Quando la fisica si spinge oltre l’osservazione scientifica” (Scienze e Ricerche, 37, 2016). Ha proposto due racconti sul sito di divulgazione scientifica dell’Università di Bologna dedicato ai giovani: www.scienzagiovane.unibo.it.
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