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Marcello Lisco
DOVE SIAMO ARRIVATI?
Sessantacinque milioni di anni di “sconnessi balbettii”
ISBN
copyright 2012, Caosfera Edizioni
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soluzioni grafiche e realizzazione
Marcello Lisco
DOVE SIAMO ARRIVATI?
Sessantacinque milioni di anni
di “sconnessi balbettii”
Vorrei dedicare quest’opera a chi ha investito soldi, tempo e
fiducia per darmi la possibilità di studiare e laurearmi.
I miei genitori.
Spero di averli ripagati con almeno un briciolo di
soddisfazione...
Prefazione
Tutto cominciò un dì di 65 milioni di anni fa quando un
meteorite piombò sulla penisola dello Yucatán.
Il risultato dell’enorme botto fu la cancellazione della quasi
totalità delle forme di vita sulla terra, compresi i dominatori
incontrastati del nostro pianeta fino a quel momento; i
dinosauri.
Probabilmente oggi al posto mio, se non ci fosse stato
quell’evento catastrofico, ci sarebbe un Ing. Bronto Sauro
sapiens sapiens o un Dott. T. Rex sapiens sapiens, più
probabilmente un Sig. V. Raptor sapiens sapiens, a presentarvi
questo lavoro.
Il meteorite dello Yucatán lasciò un enorme vuoto di specie
e i piccoli mammiferi che sopravvissero alla catastrofe,
non avendo predatori che li ostacolassero, furono liberi di
riprodursi e differenziarsi nelle specie e nelle famiglie che
noi oggi conosciamo e che ancora, in parte, sono sfuggite alla
nostra classificazione.
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Tralasciamo i millenni, i milioni di anni di evoluzione etc.
etc. Alla fine siamo arrivati noi, solo duecentomila anni fa.
L’uomo moderno o sapiens sapiens.
Tralasciamo il bla bla bla della nostra evoluzione in sapiens
sapiens, e saltiamo direttamente a 6 mila anni fa quando nacque
il buon vecchio Aristotele. Si fa per dire, non so se fosse buono;
non l’ho conosciuto! Vecchio; direi di sì! Oggi avrebbe 6000 e
rotti anni. Direi che posso permettermi di chiamarlo vecchio!
Simpaticamente. Spero che siate d’accordo.
Aristotele teorizzo che la materia fosse costituita da atomi,
entità indivisibili che unendosi formano la materia che noi
vediamo.
Da quel dì, tanta acqua è passata sotto i ponti della storia,
compreso un olocausto.
Tralasciamo il bla bla bla fino ai nostri giorni.
Oggi che succede?
Diciamo... negli ultimi 200 anni.
Dove siamo arrivati?
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Capitolo 1
Prima del 1900
1.1 - Prima del 1800
Nella preistoria, la prima domanda che l’uomo si è posto
potrebbe essere stata... Che cos’è quella cosa luccicante che
non riesco a fissare per molto tempo? O... Perché prima era
lì e ora è là?; Che sono quei puntini luminosi là? Perché sono
così tanti ? O... Ahi! Fa male! Perché? Riferendosi al fuoco.
La scienza è nata dalla necessità dell’uomo di dare una
spiegazione a ciò che esiste in natura.
Spesso, come la storia ci insegna, non conoscendo la
spiegazione logica dei fenomeni naturali e non possedendo il
concetto di scienza, si additavano gli dei come fautori degli
eventi. Esseri soprannaturali con il potere di controllare
materia ed energia, plasmarla a loro piacimento ed a proprio
uso e consumo.
Non mancano ovviamente i grandi pensatori come Aristotele
(384-322 a.C.) il quale pensò la struttura atomica della
materia. La materia è costituita da atomi legati insieme tra
loro. Ovviamente l’epoca storica non permise di verificare
l’ipotesi di Aristotele.
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Fu di Ernest Rutherford (1871-1937) l’onore ed il piacere di
scoprire che Aristotele aveva ragione.
Nel 1911 fu scoperto il nucleo. Per spiegare la riflessione
delle particelle alfa su lamine d’oro, Rutherford1 suggerì il
modello atomico2. Fondò la fisica nucleare. Nel 1932 lui ed i
suoi studenti furono i primi a spezzare il nucleo di un atomo.
“Gridando, diede istruzioni come «interrompi la corrente di
protoni... aumenta la tensione di accelerazione». E cose di
questo tipo, ma parlò poco di quello che stava succedendo.
Alla fine uscì dalla cabina, si sedette su uno sgabello e disse
qualcosa del tipo: «Quelle scintillazioni somigliano molto a
quelle prodotte dalle particelle alfa. Dovrei essere in grado di
riconoscere una scintillazione da particella alfa quando la vedo,
perché le conosco dalla nascita». Per la prima volta l’atomo era
veramente stato fatto a pezzi dall’uomo, Quello che avevano
visto quel giorno erano nuclei di litio, di massa 7, colpiti
ciascuno da un protone, di massa 1, che si disintegravano in
due particelle alfa (nuclei di elio), di massa 4. L’atomo di litio
era stato spezzato. L’idrogeno e il litio erano diventati elio.”3
Quel giorno si trasformò anche nel giorno della prima verifica
dell’equazione di Albert Einstei E=mc2. Una parte della
massa risultava mancante, era stata trasformata in energia
e quell’energia era calcolabile con l’equivalenza di Albert
Einstein.
1.
Un giorno durante il pranzo, una domenica del 1910, in dicembre e
in presenza di un suo ospite disse: «So com’è fatto l’atomo».
2. L’atomo è essenzialmente spazio vuoto. Quasi tutta la sua massa
è concentrata in un volume piccolissimo chiamato nucleo. Intorno
ad esso ruotano gli elettroni. Solo pochissime particelle alfa, ad
esclusione della miriade che passa attraverso lo spazio che separa
il nucleo dagli elettroni, deviano la loro traiettoria o” rimbalzano
saltando” all’indietro. La repulsione elettrostatica del nucleo
respingeva le particelle alfa. La carica positiva è concentrata tutta
nel nucleo. La carica negativa è concentrata negli elettroni che
ruotano intorno al nucleo.
3. Richard Reeves, Una forza della natura - Ernest Rutherford:
genio di frontiera, Le Scienze, Roma, 2012, pag.96.
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La scienza è l’ingegnosità, la capacità dell’individuo di
costruire, teorizzare e adattare per produrre un risultato sono
sempre andate a braccetto; sono sinonimi.
Per molto tempo, troppo scarse sono state le conoscenze
in medicina, fisiologia, fisica e chimica per teorizzare e
verificare leggi o predizioni. Essenzialmente si lavorava in
modo empirico o alla cieca, si teorizzavano entità o concetti
impossibili da dimostrare.
Forse, l’unica eccezione è il principio di Archimede secondo
cui “Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal
basso verso l’alto pari per intensità al peso del liquido
spostato”. Archimede fu matematico, fisico, inventore ed
ingegnere. Morì a Siracusa nel 212 a. C.
Lo scienziato era colui che sapeva in qualche misura dominare
e manipolare gli elementi. Chi sapeva creare il fuoco, chi era in
grado di fondere i metalli, etc. Nella Sacra Bibbia, ai versetti
17-18-19-20-21-22 del quarto capitolo del libro della Genesi,
quello sulla genealogia, si legge una cosa simile.
Cosa accomuna tutti gli scienziati di ogni epoca? Per taluni,
l’astio della Chiesa. Più in generale, lo studio della natura,
lo studio dei fenomeni che si mostrano agli esseri umani,
cercando di replicarli, capirli e descriverli con modelli che li
rappresentano o cercando di dedurre leggi che in assoluto o
nella maggior parte dei casi descrivono, verificano e predicono
gli eventi.
Lo strumento usato a tale scopo è la matematica.
La matematica ha sempre affascinato gli uomini perché con
essa è possibile descrivere e spiegare il movimento dei corpi,
per esempio; è possibile descrivere in forma compatta le
leggi che si celano dietro le osservazioni della natura. Uno
scienziato quindi è un cercatore della verità, della verità che
si cela in natura e della natura stessa. Lo scienziato cerca Dio
nelle leggi, cerca Dio nella natura e forse Dio stesso alla fine
del suo viaggio. Ad oggi siamo al 65 milionesimo anno di
viaggio.
A memoria d’uomo, se consideriamo la fertilità delle
produzioni ed intuizioni della mente umana da parte di un
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solo scienziato, il 1905 di Albert Einstein è equivalente solo
all’Annus Mirabilis di Isaac Newton, il 1966. Isaac Newton,
tra il 1665 ed il 1666, si rifugiò nella sua casa di campagna per
sfuggire alla peste. In quel periodo pose le basi per il calcolo
infinitesimale, la teoria dei colori e la legge universale della
gravitazione. Le sue intuizioni furono enunciate al mondo nel
1966. Dal canto suo, nel 1905 Albert Einstein pubblicò quattro
articoli che trasformarono la fisica classica nel campo di studi
che oggi conosciamo. In ordine di pubblicazione i quattro
articoli trattano sotto una nuova ottica: l’effetto fotoelettrico,
il moto browniano, la relatività ristretta e l’equivalenza massaenergia e sono chiamati Annus Mirabilis Papers.
In omaggio al centenario Einsteniano, L’UNESCO proclamò
il 2005 Anno Mondiale della Fisica. L’Assemblea Generale
dell’ONU, inoltre, con la risoluzione 58/293 del 16 Giugno
2004 proclamò lo stesso anno Anno Internazionale della fisica.
L’equivalenza E=mc² �(Energia = massa per accelerazione
della luce al quadrato) fu fondamentale per la realizzazione
della bomba atomica e di tutto ciò che è stato realizzato fino ad
oggi nel campo della fisica, e non solo. Un corpo a riposo può
liberare energia trasformando ed emettendo tutta la sua massa
o una parte di essa come radiazione elettromagnetica.
Il fattore di conversione c2 significa che “concentrando un
grosso quantitativo di energia si possa creare una piccola
quantità di massa e che da una piccola massa si possa
ottenere un grandissimo quantitativo di energia”. Esempio:
un’esplosione nucleare o l’annichilazione materia-antimateria.
E, rappresenta l’energia totale meccanica del corpo, espressa
in J ( joule = N·m = W·s = kg· m²/s²)4;
m, rappresenta la massa a riposo, espressa in chilogrammi
c, rappresenta la velocità della luce nel vuoto, espressa in m/
4. J = joule, unità di misura dell’energia (Sistema internazionale di
unità di misura); N= Newton, unità di misura della forza; m= metro,
unità di misura della lunghezza; W = watt, Unità di misura della
potenza; s = secondo, unità di misura del tempo; kg = chilogrammo,
Unità di misura della massa.
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s5 (299 792 458 m/s, circa 300000 km/s), c2 = 9 × 1016 m²/s².
Einstein definiva sconnessi balbettii i lavori che produceva.
Nel 1922 Albert Einstein ottenne il premio Nobel per la fisica,
non per la Relatività generale ma per l’Effetto fotoelettrico.
Einstein stesso scrisse a Born in una sua lettera del 4 dicembre
1926: “Nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che
ho ragione; un unico esperimento potrà dimostrare che ho
sbagliato.”
Il concetto secondo il quale la massa deformi lo spazio-tempo
e che lo spazio-tempo deformato indichi alla massa come
muoversi non è esprimibile se non con la seguente frase: è
genialità!
Poco dopo la pubblicazione della Relatività generale, nel
1919 un esperimento osservò che il campo gravitazionale del
sole defletteva i raggi della luce stellare che lo attraversavano
durante un eclisse, come predetto dalla Teoria della relatività.
Albert Einstein (1879-1955) diventò l’emblema del genio
e della genialità. A lui sono dedicati un elemento chimico,
l’Einstenio, un cratere lunare, un asteroide, il 2001 Einstein
e la Medaglia Albert Einstein, il premio che viene conferito
allo scienziato che più si è distinto nel campo di studi del
fisico tedesco. Sempre al fisico tedesco, fu dedicato il primo
telescopio spaziale per lo studio dei raggi X, l’Osservatorio
Einstein (HEAO-2). Il lancio avvenne nel 1978 e la missione
fu un grande successo perché riuscì a raccogliere una enorme
mole di dati sulle sorgenti del cielo profondo a raggi X.
Il telecopio Einstein si disintegrò il 25 marzo del 1982 per
l’attrito con l’atmosfera terrestre. Nel 1924 divenne operativa
la Torre Einstein. Questa fu dedicata al fisico tedesco e
progettata per ospitare strumentazioni dedicate allo studio
dello spettro luminoso in relazione alla relatività generale. La
Torre Einstein è l’osservatorio dell’Istituto di astrofisica di
Potsdam.
5. Sistema internazionale di unità di misura.
13
1.2 - Intrattabilità
La parola scienziato, la parola matematico può essere
considerata sinonimo di razionalità. Chi vive e lavora in questo
campo di studi però è spesso attanagliato da un brivido freddo
che scorre lungo la schiena.
È il terrore della maledizione dimensionale6. Si presenta allo
scienziato come una rivelazione che procura una sensazione
di terrore, di ansia mista a rabbia. Probabilmente qualcuno
inveisce pure, io per esempio lo faccio all’indirizzo di una
entità non bene precisata artefice dell’imminente fallimento
di un pensiero. Se ciò non dovesse appagarmi maledico il
giorno in cui Eva nel paradiso terrestre ha mangiato la mela
invece di banchettare con tutta la frutta a sua disposizione
gratuitamente. Invece di arrovellarmi ed angosciarmi, oggi
starei cenando nel paradiso terrestre riempiendomi la panza
con tutto quel ben di Dio gratuito messo a mia disposizione
da Dio stesso. La mia maledizione purtroppo, è la mia scarsa
capacità come matematico. Ma questa è un’altra storia! Benché
creda ciecamente nella frase di Albert Einstein: “tutti sanno
che una cosa è impossibile da realizzare finche non arriva uno
sprovveduto e la realizza”; sono ben conscio che ad oggi, tutto
ciò che è possibile realizzare è stato già realizzato o quasi. Mi
aggrappo con le unghie e con i denti a quel quasi!
La maledizione dimensionale è l’elevazione del livello di
difficoltà di un compito fino a renderlo intrattabile. Esempio:
descrivere l’universo senza sapere con precisione se e quante
dimensioni abbia comporta il dover descrivere n universi
ognuno con una dimensione aggiuntiva e vedere quale di
questi si accosta maggiormente alla realtà.
Con l’aumentare delle variabili, cresce la complessità matematica
e concettuale del problema fino al punto in cui eseguire calcoli
diventa impossibile sia per la complessità che per il tempo
necessario alla risoluzione delle equazioni e dei sistemi.
6. Termine coniato da Richard Ernest Bellman (1920 - 1984),
matematico.
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