LE SCALE DELLA REALTÀ

Un nuovo epico viaggio attraverso tutte le scale della realtà traccia i limiti estremi dell’esistenza,dai confini dell’universo osservabile al regno subatomico 

di Caleb Scharf

L’universo in scala

 

Vuoi sentire la storia più epica mai raccontata? Molto tempo fa gli atomi del tuo corpo erano sparsi per migliaia di miliardi di chilometri di spazio vuoto. Miliardi di anni fa nulla faceva pensare che un giorno si sarebbero configurati a formare i tuoi occhi, la tua pelle, i tuoi capelli, le tue ossa o gli 86 miliardi di neuroni del tuo cervello. Molti di questi atomi provenivano dalle profondità di una stella, o magari di diverse stelle, separate da molte altre migliaia di miliardi di chilometri. Esplodendo, queste stelle scagliarono all’esterno parti di sé in un profluvio di gas ardente che colmò una piccola parte di una galassia fra centinaia di miliardi di altre galassie, disposte in un abisso spazio-temporale che si estende per quasi un milione di miliardi di miliardi di chilometri. Questi atomi sono stati nel guscio di una trilobite, o forse di migliaia di trilobiti. Da allora sono stati in tentacoli, radici, zampe, ali, sangue e, fra l’uno e l’altro, in milioni di miliardi di batteri. Alcuni hanno fluttuato negli occhi di creature che scrutarono i paesaggi di 100 milioni di anni fa. Altri si sono ritrovati nei tuorli di uova di dinosauro, o sospesi nel respiro esalato da una creatura ansimante nelle profondità di un’era glaciale. Per altri ancora, è la prima volta che si insediano in un organismo vivente, dopo aver trascorso eoni negli oceani e nelle nuvole, a comporre miliardi di gocce di pioggia o di fiocchi di neve. Ora, in questo momento, sono tutti qui, e compongono te. Ogni atomo ha un diametro di un decimo di miliardesimo di metro ed è formato da vari componenti, in bilico sul bordo scosceso di un universo che si trova fra la nostra realtà percepita e il mondo quantistico. Gli elettroni occupano in modo indeterminato buona parte dello spazio vuoto dell’atomo. Protoni e neutroni si aggregano in un nucleo centomila volte più piccolo dell’atomo, e sono composti da altre cose straordinariamente piccole: quark e gluoni. In un certo senso, un elettrone non ha un vero e proprio diametro, ma lo possiamo considerare 10 milioni di volte più piccolo del nucleo. Se mettiamo insieme tutta la materia riconoscibile, nell’universo conosciuto ci sono circa 10 alla potenza 80 particelle, fra protoni, neutroni, elettroni e altri costituenti subatomici. È un numero enorme, ma da un altro punto di vista è irrisorio, perché probabilmente i fotoni che sfrecciano per il cosmo sono un miliardo di volte di più. Eppure, a quanto pare, tutto ciò è appena il 5 per cento del contenuto totale di materia ed energia dello spazio. Le prove astronomiche suggeriscono che esista un regno d’ombra di particelle subatomiche ancora misteriose e di forze fondamentali che costituiscono la maggior parte del cosmo, un sottomondo di materia oscura ed energia oscura che domina l’intero universo ma che non possiamo vedere.Inoltre, in qualche momento attorno a 13,8 miliardi di anni fa, tutto questo, visibile e invisibile, venne compresso in un’origine piccolissima e densissima di energia dello spazio e del tempo in cui ci troviamo tuttora, insieme a qualsiasi essere che possa esistere a un miliardo di anni luce da qui. Non ne siamo del tutto disgiunti neppure adesso.Una storia veramente inverosimile, no? Se non fosse che non è inventata: è ciò che sappiamo attualmente dell’universo e della sua storia.

Per esaminare e mostrare ciò che davvero sappiamo (e ciò che non sappiamo) sulla totalità della natura, usiamo un approccio ormai confermato dall’esperienza: una serie di vedute dell’universo, ognuna ingrandita o rimpicciolita di un fattore 10, dai confini del cosmo osservabile ai nodi più interni della realtà. Dai conti sulle dita alla matematica e alle misurazioni più moderne, è chiaro a tutti il concetto di potenze di 10: grandezze che si ingrandiscono di 10 volte o si rimpiccioliscono di un decimo. Concateniamo tra loro queste scale scorrevoli nelle tre dimensioni dello spazio e in quella cosa complicata che chiamiamo tempo, e avremo un linguaggio per esprimere le continuità e le relazioni della natura che si estendono ben al di fuori della nostra esperienza quotidiana. Le potenze di 10 ci permettono di procedere dal quasi tutto al pressoché nulla. Naturalmente uno zoom panoramico non può raccontare ogni preciso dettaglio del contenuto e della storia dell’universo. Ci porta comunque a tappe specifiche su tutte le scale fisiche del cosmo passando per 62 ordini di grandezza, dai componenti quantici del mondo subatomico a spazi in cui interi pianeti sono appena goccioline di minerali congelati, e oltre, verso la più grande estensione nota, in cui intere galassie sciamano come pulviscolo scintillante contro l’orizzonte cosmico. Questo viaggio attraverso tutte le scale conosciute della realtà è, in sostanza, la vera essenza del «tutto». Potremmo essere tentati di chiederci cosa viene dopo. Che cosa c’è al di là del fenomeno che chiamiamo universo, al di là di tutto? Che cosa potrebbe esserci «fuori» dalla stanza assolata e piena di pulviscolo della nostra realtà osservabile? Sono domande enormi, e in un senso molto reale qualunque cosa si trovi «fuori» dal nostro universo deve essere per ora semplicemente «non universo». La soglia che dà su quei domini è un luogo che fluttua sul nostro orizzonte cosmico, la cui distanza è data dalla distanza percorsa dalla luce nel corso dell’intera età dell’universo. All’interno di questo confine c’è l’universo osservabile. Appena al di fuori c’è un labirinto ancora misterioso.Viviamo le nostre vite in una stretta fessura di esistenza compresa fra questi estremi del piccolissimo e del grandissimo, guardando, ascoltando, odorando e percependo dall’interno delle membrane dei nostri corpi multicellulari fatti per lo più d’acqua. In qualche modo costruiamo significato a partire dai nostri sensi, proviamo quella proprietà inafferrabile detta coscienza e magari possediamo anche quella qualità sfuggente che chiamiamo intelligenza. Forse un’altra vita complessa dall’altra parte del cosmo è costruita allo stesso modo, e agisce, sente e pensa proprio come noi. O magari la nostra biologia non è l’unico modo per costruire cose vive; forse l’idea che la coscienza e l’intelligenza emergano dalle sostanze elettrochimiche appiccicose del nostro cervello non vale per le menti di altre parti dell’universo.Di fronte a questi misteri del sé e alle molteplici scale del cosmo, non possiamo far altro che incrociare le dita e sperare che la nostra singolare esperienza non ci tragga in errore nel districare le grandi questioni dell’esistenza. Nel complesso, la nostra situazione è un po’ ridicola. Ci troviamo in un posto completamente inadatto per ottenere verità oggettive sulla natura della realtà. Alla deriva su un piccolo pianeta roccioso in orbita attorno a una stella normalissima fra i miliardi di miliardi di stelle dell’universo osservabile, ognuno di noi è bloccato all’interno di uno specifico pezzetto di carne autocosciente, immerso in una rete evolutiva biologica che si estende per eoni. Persino i nostri corpi non sono del tutto nostri, perché servono anche come campi di battaglia darwiniani per miliardi di batteri e virus. E tutto ciò, tutta la vita come la conosciamo, sembra emergere soltanto dalle interazioni tra un numero inconcepibilmente alto di strutture molecolari duplicate: la perfetta interazione architettonica del DNA e dell’RNA, la quale proviene a sua volta dalla fisica di protoni, neutroni, elettroni e forze elettromagnetiche. Questi componenti minuscoli si limitano a seguire le «regole» fondamentali dell’universo nella forma in cui rimasero fissate circa 13,8 miliardi di anni fa. Tuttavia, insieme, costruiscono galassie, pianeti, esseri umani, uccelli e chissà che cos’altro dall’altro capo del cosmo.Come succede tutto ciò? Come è iniziata veramente questa storia epica, e come finirà, se mai finirà? Queste domande sono al centro dei nostri tentativi di costruire un’immagine razionale del la natura dal nostro disagevole punto di vista. Qualsiasi risposta è solo provvisoria, ma le sue vaghe tracce devono già esistere fra tutte le miriadi di intersezioni delle scale vertiginose dell’universo.Vi invitiamo a esplorarle e ad ammirarne la bellezza. Dopo tutto, questo universo è tuo quanto di chiunque altro. 

Per approfondire: 1) Cosmic View: The Universe in Forty Jumps. Boeke B., John Day Company, 1957.  2) Powers of Ten: A Book about the Relative Size of Things in the Universe and the Effect of Adding Another Zero. Morrison P. e Morrison P., Scientific American Library, 1982.  3)Cosmic Eye. Danail Obreschkow, 2012. Filmato su YouTube:www.youtube.com/watch?v=jfSNxVqprvM  4) Il nostro posto nel cosmo. Libeskind N.I. e Tully R.B., in «Le Scienze» n. 577, settembre 2016