Omaggio a Stephen Hawking

Prefazione all' articolo.

Coppia che si interroga sull ' UniversoNavigando sul Web, ho trovato un video  di Stephen sulla Teoria dell' Universo, visualizzabile alla fine di questo articolo, in cui è Stephen stesso che racconta. Il video è eccezionalmente bello ed interessante!

Unica pecca: il testo dei sottotitoli  contiene parecchi errori, e lascia parecchio a desiderare. Allora, ho di seguito trascritto tutto il testo del video in questo mio articolo, correggendolo dove necessario, segmentandolo in paragrafi, ed inserendo frequentemente, specie ad inizio paragrafo, i valori del tempo di visualizzazione del video (per velocizzare l' inevitabile alternanza immagine/testo). Chiude il presente  articolo una lista di interessanti link relativi a Stephen Hawking.
Buona lettura.

Presentazione di Stephen Hawking.

Hellò. Mi chiamo Stephen Hawking, fisico, cosmologo, ed anche sognatore. 
Sebbene non posso muovermi, e sono costretto a parlare attraverso un computer, nella mia mente sono libero. 
Libero di viaggiare nell’ universo e di raccontarne la storia. La storia dell’ universo, la storia del tutto. Dall’ istante in  cui ebbe principio il cosmo alla creazione del nostro pianeta e di tutto quello che si trova in mezzo, fino ad un lontanissimo futuro, ai confini dell’ universo stesso. Un viaggio attraverso lo spazio ed il tempo. State a vedere.

Presentazione del cosmo.

1:13 - Si possono fare infinite riflessioni sull’ universo senza mai annoiarsi. Dopo tutto è un luogo straordinario. 
Questo è il Cosmo. Ognuna di queste minuscole luci, rappresenta un’ intera galassia. Ognuna è composta da 400 miliardi di stelle. Questa rappresentazione dell’ universo è stata realizzata grazie  all’ impiego di supercomputer. La trovo incredibilmente suggestiva. Miliardi di galassie formano una vasta rete che si espande in tutte le direzioni.

Tra le tante galassie di questo universo ce n’ è una in particolare, a forma di spirale perfetta. Al suo interno si trova un astro luminoso, una stella come tante altre. Attorno ad essa orbitano otto pianeti. Uno di essi è abitato da una specie intelligente che solo da poco ha cominciato a comprendere i misteri dell’ universo: la specie umana.
Abbiamo fatto più scoperte sul cosmo nell’ ultimo secolo che in tutta la nostra storia precedente. Soltanto ora stiamo svelando misteri che hanno affascinato l’ umanità per migliaia di anni. Queste scoperte hanno rivelato una realtà sorprendente e meravigliosa. Oggi sappiamo che la Terra, e tutto ciò che ci circonda, è nata dalle stelle. Giganteschi ammassi che bruciano idrogeno come il nostro sole hanno creato ogni cosa fino all’ ultimo atomo.
 L’ universo è incredibilmente vecchio. Si pensa che abbia all’ incirca 14 miliardi di anni, e che continuerà ad esistere per altri 28. Ci sconcerta pensare che l’ intero universo, tutte le galassie, il tempo, lo spazio e le stesse forze della natura si siano materializzate dal nulla.
La specie umana per sua natura ha una grossa opportunità: siamo piccole scimmie evolute in un piccolo pianeta ma siamo comunque in grado di interrogarci sull’ universo, e questo ci rende speciali. Ma l’ obiettivo è semplice: capire come funziona l’ universo e come esiste. 
Molti piccoli punti luminosi che osserviamo nella volta celeste sono minuscole porzioni di una immensa rete di galassie: una parte infinitesimale di quello che possiamo vedere del cosmo dal nostro pianeta, ma sono una traccia sufficiente per la nostra indagine sull’ universo, la chiave per capire il passato, il presente e forse anche il futuro.

Origine dell’ universo.

5:56 - Viste dalla Terra, tutte queste galassie appaiono di un leggero colore rosso, quasi come se le guardassimo attraverso lenti colorate. Proprio questo particolare rivela come nacque l’ universo. 
Per spiegare come, consideriamo una strada dritta ed un’ automobile molto rumorosa. 
Ascoltate il rombo del motore. Quando la macchina si avvicina il rumore diventa più forte; quando si allontana, diminuisce. Questo fenomeno, chiamato effetto doppler, vale anche per la luce. Se i nostri occhi fossero più sensibili al colore, potremmo vedere che l’ auto assume una colorazione blu mentre si avvicina, e rossa quando si allontana. Le stesse regole si applicano nello spazio: tutte le galassie lontane appaiono leggermente rosse. In base all’ effetto doppler, il rosso indica che si stanno allontanando. L’ intero universo è infatti in continua espansione in tutte le direzioni. Si sta dilatando come un palloncino che si gonfia. Riuscire a comprendere ciò, è stato per i cosmologi come vincere un terno alla lotteria.  
A questo punto, per comprendere l’ origine dell’ universo, basta bloccare il tempo, e farlo andare all’ indietro. Riportando indietro il tempo, scopriamo che le galassie, le stelle ed i corpi celesti erano più vicini gli uni agli altri. Più si va indietro, più appaiono vicini, finché ogni cosa converge in un unico punto, all’ inizio di tutto, all’ incirca 13 miliardi e 700 milioni di anni fa. 
E’ abbastanza semplice, in verità. Seguendo questo percorso al contrario, possiamo dedurre che molto tempo fa una esplosione diede origine all’ Universo, un evento chiamato big bang.  

9:11 - Ma fermiamoci un momento. Il big bang in realtà  avvenne nel buio completo, perché la luce non esisteva ancora. Per vederlo, avremmo avuto bisogno di particolari lenti a infrarossi  per la visione notturna, ma anche così non l’ avremmo potuto guardare dall’ esterno; per quanto possa sembrare strano, prima del big bang non esisteva nemmeno lo spazio, e quindi un esterno: esisteva solo un dentro.
Quel primo nucleo dell’ Universo era qualcosa fuori dal comune. Dobbiamo capire ancora molte cose su di esso, ma di sicuro non rispondeva ai normali concetti di tempo e spazio. L’ universo era una minuscola e caldissima nebbia di  energia. Poi si espanse, con una tremenda esplosione di radiazioni. In una frazione infinitesimale di secondo, passò dalle dimensioni di un atomo a quelle di un’ arancia.

10:40 -  L’ universo cominciò così ad esistere, espandendosi aprendosi e dispiegandosi. Diventò sempre più grande, e man mano iniziò a raffreddarsi. In soli 100 secondi diventò grande quanto il nostro sistema solare,con una estensione di miliardi di Km. 
Durante questo processo, la massa di energia cominciò a raffreddarsi, e a creare materia sotto forma di miliardi di particelle subatomiche: i primi nuclei dell’esistenza stessa. Circa metà di queste particelle era composta di materia,  la stessa sostanza di cui siamo fatti noi e tutto  ciò che ci circonda. L’ altra metà era formata dall’ opposto della materia, una sostanza chiamata antimateria: quando la materia e l’ antimateria si incontrano, si distruggono a vicenda. La nascita dell’ universo ha quindi comportato un grosso dispendio di materia ed energia. Fortunatamente la quantità di materia era leggermente maggiore di quella dell’ antimateria, così la materia sopravvisse, solo però una particella su un miliardo, e fu proprio questo residuo a dare origine all’ universo che conosciamo oggi. Si potrebbe dire che noi siamo fatti di polvere generata dal big bang.
Già nei primi dieci minuti il cosmo aveva un diametro di  anni luce, poi continuò a espandersi ed a raffreddarsi per circa 330 mila anni. Infine, si diradarono le nebbie ed apparve la luce dell’ Universo 
Questa è la spiegazione dell’origine dell’ universo: una teoria più affascinante di qualsiasi ipotesi formulata dai nostri antenati, ma l’ evoluzione successiva dell’ universo è stata altrettanto spettacolare.

Evoluzione dell’ universo.

13:44 - Ecco l’ evoluzione dell’universo vista a velocità estremamente accelerata: 14 miliardi di anni in meno di un minuto.
Si passa da una nuvola di gas a centinaia di miliardi di galassie che si muovono alla rinfusa come in una grande danza caotica. L’ intero universo si è formato atomo dopo atomo come una grande opera di ingegneria cosmica. Questo processo è stato possibile grazie ad una forza straordinaria: la forza di gravità.
La teoria della gravità è stata elaborata da Isaac Newton, che come me ha occupato la cattedra lucasiana di matematica qui all’ Università di Cambridge nel XVII secolo. Si suppone che ebbe l’ intuizione della gravità quando una mela gli cadde in testa. La mela lo aiutò a comprendere che tutti gli oggetti si attirano reciprocamente, e maggiore è la massa più forte è l’ attrazione. Le mele sono attratte in giù verso la terra e, anche se non riusciamo a percepirlo, anche la terra si muove leggermente in su verso le mele.  Tutte le cose sono legate dalla forza di gravità. La forza di gravità ha cominciato ad operare durante il big bang, e non ha mai smesso di fare il suo lavoro. Essa mantiene me, voi e le mele incollate alla terra.

16:04 -  Nell’ universo primordiale la gravità ha avuto un ruolo molto più importante. Appena dopo il big bang l’ universo era una nuvola di gas diffusa perfettamente nello spazio. Nei successivi 200 milioni di anni, la gravità cominciò a raddensare il gas. Si formarono così le primissime strutture dalle quali si sviluppò ogni altra cosa. Ma tutto ciò rischiò di non avvenire.
Se non fosse stato per un altro colpo di fortuna, non ci sarebbero le stelle i pianeti la terra noi: insomma, non ci sarebbe niente di tutto ciò che ci circonda. E’ possibile fare questa affermazione grazie ad un esperimento effettuato nel 1982 da un gruppo di scienziati di cui facevo parte anche io. I calcoli furono complicati, ma la dimostrazione è semplice. Per prima cosa, consideriamo una superficie piana come questo pavimento. Questa è la sala da pranzo della mia Università. La riempirò con tantissime biglie. Queste sfere rappresentano la materia dell’ universo alle origini con il gas distribuito in modo perfettamente uniforme nel cosmo. Ed ora entra in gioco la fortuna. Se le biglie sono tutte alla stessa distanza la gravità le attira con la stessa forza in tutte le direzioni: restano perfettamente allineate, e non accade nulla. Fortunatamente, una delle regole essenziali dell’ universo è che niente è perfetto: la perfezione semplicemente non esiste. Nell’ universo primordiale c’ era una piccola imperfezione, che simuliamo rimuovendo cinque sfere. Questo piccolo cambiamento ha una grande influenza: senza quelle sfere, infatti, gli effetti della gravità sono diversi; ora alcune sfere subiscono un’ attrazione maggiore: grazie alla impercettibile irregolarità, la gravità rimescola le carte. Questo è proprio quello che accadde al giovane universo. Alcune zone di quel mare di gas erano leggermente meno dense di altre. Quelle aree corrispondono agli spazi creati togliendo le sfere. Le parti più dense, dove la gravità esercitava una maggiore attrazione, cominciarono ad ammassarsi. In quelle aree si svilupparono tutte le stelle e le galassie.

20:22 - L’ universo fece così un altro passo per diventare il magnifico posto che conosciamo oggi. 
Dobbiamo quindi la nostra esistenza alla irregolarità, ad una imperfezione, ad una mancanza di ordine. La prossima volta che qualcuno vi critica perché non avete seguito le regole nei minimi dettagli, ditegli che potrebbe rivelarsi anche una cosa grande. 
13 miliardi e 500 milioni di anni fa, l’ universo era un ammasso di gas composto prevalentemente da idrogeno. Grazie alla forza di gravità, esso si compattò lentamente in grosse nubi. Nonostante l’ idrogeno sia il più semplice dei gas, è una incredibile forma di energia: la luce, il calore dell’ universo, e l’ energia che fa splendere le stelle sono prodotte principalmente proprio dall’ idrogeno, che ha raggiunto una temperatura di 6 milioni di gradi. 
Per avere un’ idea delle sue proprietà, immaginiamo di creare una piccola stella sulla terra. 
Per prima cosa, abbiamo bisogno di tantissimo idrogeno, più o meno la quantità che potrebbe essere contenuta in uno stadio. Immaginiamo poi di comprimere tutto questo idrogeno proprio come fa la gravità nello spazio. Quando l’ idrogeno si compatta, i suoi atomi cominciano a rimbalzare l’uno sull’ altro, e la temperatura del gas si alza. Dopo che è stato compresso fino alle dimensioni di un pallone da calcio, l’ idrogeno raggiunge la temperatura critica di 6 milioni di °C. Ha inizio il processo chiamato fusione nucleare. L’ idrogeno comincia a fondersi, creando un elemento più pesante: l’ elio. Man mano che procede la fusione, una parte di materia si trasforma in energia pura: abbiamo creato una stella in miniatura!
Se fosse un vero esperimento, non potremmo di certo avvicinarci. Perfino una stella così piccola sprigionerebbe un’ energia devastante. 
Nell’ universo primordiale questo processo è avvenuto in proporzioni molto più vaste, gigantesche. La gravità ha compresso le nuvole di idrogeno per milioni di anni, finché la  parte centrale divenne abbastanza calda per la fusione. Nacque così la prima stella. Essa rilasciò la sua energia nel vasto universo, frutto della materia rilasciata dal big bang. Questa prima stella era quasi mille volte più grande del nostro sole, e bruciando emanava un blu intenso. Ben presto essa ebbe compagnia. Ad uno ad uno si accesero altri astri. La fusione nucleare avviene continuamente nel nucleo del nostro sole, e produce l’ energia che ci serve per vivere.

La fusione nucleare.

25:26 - Dopo le prime stelle, l’ universo ha però dovuto affrontare un lungo cammino per arrivare al punto in cui è oggi. Non si può costruire un mondo come il nostro solo con semplici gas come l’ idrogeno e l’ elio. Sono necessari molti altri elementi, come ad esempio l’ ossigeno, il carbonio ed il ferro. Ed ancora una volta è intervenuta la fortuna. La fusione nucleare, oltre a far splendere le stelle, portò proprio alla creazione di quegli elementi. Le stelle sono come gigantesche fabbriche. Per vederne una all’ opera, dovremmo aprirla a metà. All’ interno di essa gli atomi di idrogeno si fondono: si crea così l’ elio, e si produce energia. L’ elio è leggermente più pesante dell’ idrogeno, e tende ad ammassarsi al centro della stella. Gli atomi di elio svolgono un ruolo fondamentale. Fondendosi, producono una grande quantità di energia, e formano un nuovo elemento: il carbonio, un mattone essenziale per qualsiasi essere vivente.  Nella stella il processo si ripete migliaia di volte, e si creano diversi strati come in una cipolla, una cipolla davvero enorme. Più ci si avvicina al centro, più compaiono elementi pesanti come il neon, l’ ossigeno e per ultimo il ferro.  
A questo punto, il processo cambia, ed il ferro non produce energia quando fonde, ma l’ assorbe. Man mano che il ferro aumenta, esaurisce tutto il combustibile della stella. La gravità ha il sopravvento, comprimendo la stella su se stessa. Man mano che il nucleo si comprime, la temperatura sale, fino a diventare cento volte superiore a quella del nucleo del nostro sole. Alla fine la stella collassa ed esplode.

28:50 - Questa esplosione è una supernova, la morte di una stella e la nascita di qualcosa di diverso. Nell’ arco di pochi secondi, una gigantesca onda d’ urto attraversa la stella in pochi secondi. L’ esplosione è così potente da indurre il ferro a fondersi in atomi ancora più pesanti. Si formano così elementi come l’oro, il platino o il piombo, forgiati nel cuore di una stella che esplode. Quindi, se possedete un anello d’ oro, dovete apprezzarlo ancora di più: il prezioso metallo è stato creato miliardi di anni fa in un accecante lampo di luce. Tutti gli elementi pesanti che compongono la materia intorno a noi, derivano dalle supernove. 
E’ stupefacente. I nostri corpi sono fatti della stessa sostanza delle stelle. I vostri cuori battono grazie all’ energia prodotta quando quelle sostanze furono generate. Ma la straordinarietà dell’ universo ci riserva ancora grandi sorprese.

30:29 Circa 300 milioni dopo il big bang,  le prime stelle cominciarono a formare le galassie, che lentamente assunsero un’incredibile varietà di dimensioni e forme. Si pensa che la nostra galassia, la via Lattea, sia una delle più antiche, perché ha cominciato a formarsi all’ incirca 13 mld di anni fa. La via Lattea ha un diametro approssimativo di 100 mila anni luce e contiene qualcosa come 200 miliardi di stelle. Nessuno è sicuro di quante siano esattamente, dato che non tutte sono visibili dalla Terra, e comunque ci vorrebbe moltissimo tempo per contarle. Tutte queste stelle non sarebbero nate senza la gravità. Su potrebbe quindi affermare che la gravità è una sorta di eroe dell’ universo. Ha trasformato qualcosa di insignificante come una zuppa di gas in qualcosa di straordinario e potentissimo. Ma come tutti i supereroi, la gravità ha il suo lato oscuro.
Al centro della nostra galassia, si trova un esempio di cosa succede quando la gravità prende il sopravvento: un buco nero.

I buchi neri.

32:08 - Tra i 20 e i 30 anni, ho condotto alcuni studi sulla matematica dei buchi neri. Allora poche persone condividevano la mia passione. Oggi i buchi neri sono un argomento molto popolare, ed i fisici di tutto il mondo stanno studiando il loro comportamento. Questi corpi celesti sono molto affascinanti. Hanno un ruolo fondamentale nella formazione delle galassie. Ci offrono anche un’ idea di come l’ universo potrebbe finire. Un buco nero si forma quando una stella, con una massa 20 volte maggiore di quella del sole, muore. Una stella del genere è però ben diversa dal sole. E’ un corpo ormai instabile. Sta per morire, ed è scossa da violenti spasmi. Quando esaurisce il combustibile, comincia a contrarsi, diventando sempre più densa e calda. Non esiste nessuna forza nell’ universo capace di fermare il collasso di una stella con questa massa. Il nucleo è così pesante che può solo continuare a crollare su stesso. La gravità agisce ad altissima velocità.In una manciata di secondi, questa forza inarrestabile stritola la stella. Il suo diametro passa da milioni di Km. ad appena una ventina. La massa resta inalterata, ma la stella continua a collassare sotto il suo stesso peso. La temperatura del nucleo raggiunge miliardi di °C. Gli strati esterni della stella vengono spazzati via in una gigantesca esplosione, ma la parte centrale, il nucleo, collassa in quello che è chiamato pozzo gravitazionale. Viene compresso in un singolo punto: nasce così un buco nero. Niente nelle vicinanze può sfuggire alla sua attrazione, nemmeno la luce.E’ difficile spiegare quanto possa essere denso un buco nero, ma ci proverò facendo un paragone con qualcosa a noi molto familiare: la Terra. 

35.14 Immaginate di schiacciare il nostro pianeta, e schiacciarlo fin  quando la gravità prende il sopravvento, e diventi un buco nero. Quanto piccola dovrebbe essere la terra per svanire nel suo stesso pozzo gravitazionale. Da 12 mila e 800  Km. di diametro,  dovrei comprimerla fino alla grandezza di un pisello.
Durante i miei studi, una delle scoperte più inaspettate fu che un buco nero non può essere perfettamente nero. Per la stessa ragione per cui all’ origine dell’ evoluzione dell’ universo c’ è una piccola imperfezione, i buchi neri segnalano la loro presenza con le radiazioni: più piccolo è il buco nero, maggiore sarà la radiazione emessa. Anche un buco nero con la massa di un asteroide risplende, ma la maggior parte dei buchi neri è molto più grande: i più piccoli hanno una massa 4 volte quella del sole ed un diametro di 24 Km. Alcuni sono molto più grandi, ed hanno una massa pari a migliaia di soli. Poi ci sono quelli davvero enormi: i buchi neri supermassicci, situati al centro di galassie come la nostra.
 
37:12 Si pensa che il buco nero al centro della nostra galassia abbia una massa di 4 milioni di soli ed un diametro di circa 18 milioni di Km. I buchi neri super massicci sono i poli attorno ai quali ruotano le stelle delle galassie come quelle della via Lattea. Sono una sorta di stabilizzatori, che danno alle galassie aspetto e forma. Ecco spiegato come 8 miliardi di anni dopo il big bang, grazie ad una buona dose di fortuna, stelle e galassie hanno cominciato a ruotare lentamente attorno a giganteschi buchi neri. Ed in seguito è accaduto qualcosa che ci riguarda da vicino: la nascita del sole, della Terra e del genere umano.

Nascita del Sole e della Terra.

38: 20 Il sistema solare si trova a circa 26 mila anni luce dal centro della via Lattea e a 13 mila anni luce dai suoi confini. La sua storia dura ormai da 5 miliardi di anni. Cercherò di descriverla in sintesi: non ho tutto quel tempo!  Tutto ebbe inizio con l’ esplosione di una stella. Essa rilasciò nello spazio immense nubi di materiale di cui era composta e di metalli più pesanti creatisi alla fine della sua vita. Anche oggi possiamo osservare nello spazio  simili ammassi di materia: si chiamano nebulose e sono affascinanti. Ogni nebulosa ha una composizione diversa. Nel nostro caso, quella che originò la Terra conteneva azoto, ossigeno, ferro, silice, e tutte le altre sostanze necessarie a costruire il nostro mondo. L’ instancabile forza di gravità diede poi vita a quella complicata opera di ingegneria che generò i pianeti. Si formarono così  enormi spirali di polvere, al centro di una di queste iniziò a prendere forma un pianeta roccioso. Era costituito da polvere di stelle tenuta insieme dalla forza di gravità ed in  100 milioni di anni il pianeta divenne una palla gigantesca attirando miliardi di tonnellate di detriti celesti: ecco come si è formata la Terra, ecco da dove veniamo. Nel frattempo, a 150 milioni di km di distanza, al centro di una nebulosa una massa di idrogeno raggiunse una pressione ed una temperatura   così alte che gli atomi cominciarono a fondersi; nacque così una nuova stella: il Sole. Non appena iniziò a bruciare, il Sole rilasciò una immensa quantità di energia sotto forma di particelle cariche, il vento solare. Esso spinse gran parte della polvere e del gas appartenenti alla nebulosa: ecco da dove viene la struttura del nostro sistema solare. Nelle sue zone periferiche troviamo i pianeti gassosi,  Giove, Saturno, Urano, Nettuno; più vicino al Sole ci sono i pianeti più densi e rocciosi: Mercurio …   Il Sole, con un diametro di quasi 1 milione e 400.000 Km., ha una dimensione ed una  riserva di idrogeno tali da poter bruciare per un lungo periodo di tempo, circa 8 miliardi di anni, abbastanza da permettere la nascita della vita ed il suo sviluppo.

Nascita della vita.

42:54 La nascita della vita è uno dei fenomeni più stupefacenti avvenuti nell’ Universo e dimostra che nel nostro cosmo può accadere di tutto. Eppure mi stupisce che noi sappiamo tanto sull’ origine dell’ Universo mentre dobbiamo ancora scoprire l’origine della vita. La spiegazione più verosimile è che probabilmente noi siamo dovuti al caso. Per una fortunata coincidenza alcune molecole sbatterono l’ una contro l’ altra fino a quando si formò un insieme che poteva replicare se stesso. Lentamente cominciò uno straordinario processo evolutivo che portò alle straordinarie forme di vita presenti sulla Terra. La vita quindi sembra essere figlia del caso, di particolari condizioni in un determinato spazio temporale. Penso che la vita sia abbastanza comune nell’ Universo, ma questa è tutta un’ altra storia. Sviluppandosi, la vita ha cambiato il pianeta in cui si è manifestata, alterando la struttura stessa della Terra. Dopo 4 miliardi e mezzo di anni la razza umana ha fatto la sua comparsa. 
Molti faticano a credere a questa spiegazione. Come può essere frutto del caso la straordinaria concatenazione di eventi  che ha portato alla comparsa dell’ uomo? Forse esiste un’ Autorità superiore che ha stabilito le leggi della natura in modo che noi ed il nostro Universo possiamo esistere. Sembra davvero improbabile che la vita sia solo una coincidenza. Pensateci bene: la Terra si trova alla giusta distanza dal Sole per permettere l’ esistenza di acqua allo stato liquido sulla sua superficie, ed il Sole ha dimensioni tali per poter bruciare per miliardi di anni consentendo alla vita di evolversi. Nel sistema solare si trovano tutti gli elementi necessari per la nascita della vita; questi elementi sono stati generati dalla esplosione di stelle antichissime; quelle stelle si sono formate a causa di minuscole imperfezioni nella nube di gas primordiale; a sua volta, il gas era stato generato da quel miliardesimo di particelle sopravvissute dopo il big bang.  
E’ stata quindi una mano superiore a mettere in fila tutti questi eventi? Secondo me, non necessariamente. Proviamo ad immaginare che esistano altri universi e che non siano come il nostro. Ognuno di essi potrebbe essere stato generato da un big bang, potrebbe rispondere a leggi fisiche diverse dalle nostre e presentare condizioni differenti; la gravità potrebbe non esistere e non esserci la vita, in altri universi magari potrebbe non essersi verificata la fusione dell’ idrogeno. In quel caso non ci sarebbero le stelle, le forme di vita, per mille ragioni altri universi potrebbero essere comparsi e poi svaniti senza aver generato alcunché.  Forse non dovrebbe sorprenderci di trovarci in un universo perfetto su un pianeta perfetto in orbita intorno ad un suo sole. Questi sono gli unici luoghi dove può esistere la vita come noi la conosciamo. Ma noi siamo solo uno dei tanti prodotti dell’ Universo, il risultato di un antico e raffinato processo. Questa è soltanto una delle tante scoperte che possiamo fare grazie alla fisica. Essa può infatti anche aiutarci a scoprire cosa dovrà affrontare l’ umanità in un futuro lontano.

Il destino dell’ Universo.

48:05 Potremmo addirittura prevedere il destino dell’ Universo. Trovo che la cosmologia sia affascinante perché spiega non solo da dove provengano le galassie ma anche perché può dirci cosa ci riserva il futuro. E’ entusiasmante essere tra i primi uomini capaci di guardare avanti per centinaia e persino miliardi di anni, forse fino alla fine del tempo, vedendo non solo il futuro del cosmo ma anche le straordinarie sfide da affrontare: dopo tutto siamo solo dei piccoli organismi se paragonati al possente universo che ci ha creati . La Terra che ci ha dato la vita non sarà sempre il solito pianeta blù che conosciamo. I continenti del nostro pianeta sono in movimento: tra 75 milioni di anni saranno raggruppati ed orientati verso il Polo Sud. Nessuno sa se la Terra sarà ancora abitabile. La triste realtà è che il genere umano no potrebbe sopravvivere così a lungo per scoprirlo. L’ Universo che ci circonda è in effetti un luogo pieno di pericoli. Basta infatti osservare lo spazio vicino a noi: vi sono milioni di asteroidi, gli antichi resti del processo che portò alla formazione del sistema solare. L’ eventualità che uno di questi asteroidi ci spazzi via non esiste solo nelle trame dei film. La minaccia è concreta. Alcuni hanno anche un nome. 

50:17 Questo si chiama Aphosis, come la divinità egizia, il dio dell’ oscurità e della distruzione. Scoperto nel 2004 Aphosis, ha un diametro di 270 metri e pesa circa 20 milioni di tonnellate. Viaggia nello spazio ad una media di 45 mila Km. orari, 25 volte più veloce di una pallottola, e la sua energia è quasi equivalente a quella di tutto l’ arsenale nucleare mondiale. Non sappiamo esattamente dove è diretto. Non conosciamo ancora con esattezza la sua traiettoria. E' probabile che il 13 Aprile 2029 questa enorme roccia passi a 37.000 km. dalla superficie terrestre. Sarà cosi vicino alla Terra da restare al di sotto dei satelliti in orbita attorno al nostro pianeta. Fortunatamente, le probabilità che Aphosis colpisca il nostro Pianeta sono molto scarse. Il problema però è che nello spazio ci sono moltissimi asteroidi anche più grandi. Là fuori esistono migliaia di asteroidi enormi, alcuni sono lunghi più di 16 Km. Statisticamente un asteroide di quelle dimensioni colpisce la Terra ogni 100 milioni di anni circa. L’ ultima volta è accaduto 65 milioni di anni fa e probabilmente ha provocato l’ estinzione dei dinosauri. Non sappiamo quando un grosso asteroide potrebbe colpirci, ma se fosse abbastanza grande potrebbe inaridire completamente il nostro pianeta. Sarebbe la fine di una storia che dura da 5 miliardi di anni. L’ uomo potrebbe però andare incontro alla distruzione anche senza catastrofi naturali di queste dimensioni. In diecimila anni siamo arrivati a dominare il pianeta. Il nostro  successo può  indurre qualcuno a pensare che l’ evoluzione abbia raggiunto il suo fine. Per quanto mi riguarda credo che l’ intelligenza sia sopravvalutata: non è essenziale per la sopravvivenza di una specie: i batteri ne sono privi, eppure proliferano da oltre tre miliardi di anni.
L’ intelligenza nel nostro caso ha portato alla tecnologia, un’arma a doppio  taglio, che potrebbe portarci all’ estinzione. L’esempio più banale sono le armi nucleari. Le probabilità che nel prossimo anno scoppi una guerra nucleare sono minime, diciamo una su 1 milione, ma nell’ arco di centomila anni, le probabilità di una catastrofe nucleare diventano una su dieci. Personalmente credo che questa previsione sia comunque troppo ottimistica: siamo stati abbastanza intelligenti da costruire armi del genere, ma non sono affatto sicuro che saremo altrettanto intelligenti da non usarle.

55:00 Mentre il tempo scorre senza soste, anche l’ Universo è in continuo movimento, e potrebbe avere in serbo sorprese per noi. Là fuori nello spazio operano forze molto potenti. Alcune di esse potrebbero distruggere la Terra. L’ Universo continua ad evolvere seguendo un copione ormai consolidato. Le stelle nascono e muoiono di continuo, e da qualche parte ce n' è sempre una che sta esplodendo sotto forma di supernova. Nella nostra galassia, per esempio, muore una stella ogni 50 anni circa, un lasso di tempo brevissimo se consideriamo la storia dell’ universo. Su una scala temporale più ampia, è possibile che una supernova metta a repentaglio la vita sulla terra. Esiste un tipo di supernova scoperto per puro caso che è ritenuto particolarmente pericoloso. Nel 1967, all’ apice della guerra fredda, un satellite militare statunitense registrò una massiccia emissione di raggi gamma. I raggi gamma sono le radiazioni più pericolose che si conoscano. La loro presenza poteva indicare lo scoppio di un’ arma atomica. Quei raggi gamma erano forse la prova di una nuova e potente arma sovietica? 
Fortunatamente la risposta era no. Dopo attente analisi dei dati, gli statunitensi scoprirono che quelle improvvise esplosioni di raggi gamma provenivano dallo spazio. Non potevano essere state prodotte dai sovietici: avrebbero avuto bisogno di tecnologie troppo raffinate e potenti. Ancora oggi non sappiamo con certezza da che cosa siano originate queste radiazioni. Secondo una teoria molto accreditata, sarebbero prodotte da un tipo di supernova chiamata Gamma Ray Burst Air. Una di queste supernove potrebbe essere molto vicina a noi. All’ interno di un gigantesco pennacchio di plasma, a 8 mila anni luce di distanza dalla Terra, si trova una stella chiamata Vr 104. 

57:52 Il nucleo della stella è una sfera brillante. Rilascia una grande quantità di gas incandescenti, come se si stesse avvicinando alla sua fine. Se quella stella è una Gamma Ray Burst Air, alla sua morte produrrà due fasci di radiazione, uno per ogni polo. La Vr 104 si dissolverà emettendo più energia di quella prodotta dal Sole nel corso di tutta la sua esistenza. Sarà uno dei fenomeni più luminosi  di tutto l’ universo. Nessuno sa dire se i raggi di Vr 104 colpiranno massicciamente la Terra. Se dovesse accadere, saremmo investiti da radiazioni di elevatissima intensità. Le conseguenze sarebbero devastanti. Le radiazioni produrrebbero aurore spettacolari, distruggerebbero però l’ ozono contenuto nell’ atmosfera, permettendo alle radiazioni pericolose di raggiungere la Terra. Sembra fantascienza, ma condizioni di questo genere si sono già manifestate in passato. 450 milioni di anni fa, oltre la metà delle creature viventi venne cancellata dalla faccia della Terra nella grande estinzione. Secondo una delle possibili spiegazioni, una Gamma Ray Burst Air irradiò il pianeta distruggendo l’ ecosistema terrestre.
Non voglio spaventare nessuno, ma penso che l’ uomo farebbe bene a spingersi con il  tempo verso pianeti lontani dalla Terra. Per il futuro sarebbe meglio avere più opzioni disponibili: rifugi lontani dal pianeta che potrebbe essere distrutto. Fortunatamente i viaggi nello spazio sono cominciati da tempo.

Lancio dell' Apollo 11.

1:00:38 - Ritengo che il lancio dell‘ Apollo 11 sia stato il momento più importante nella storia dell’ umanità.
Le impronte degli astronauti, ancora oggi presenti sulla superficie lunare, rappresentano l’ inizio di quello che potrebbe essere il prossimo capitolo nella storia del cosmo ed il diffondersi della vita in altre parti dell’ universo. L’ universo invecchia, e noi dovremmo diventare più saggi. Penso che l’ uomo dovrebbe spingersi molto più in là della luna, almeno fino a Marte. Probabilmente il pianeta rosso giocherà un ruolo importante nella nostra evoluzione, ed anche nella storia del cosmo. Marte è la seconda e forse la più importante tappa del viaggio dell’ uomo verso le stelle. 

1:02:36 . Le missioni dei robot ci hanno fatto conoscere un pianeta spettacolare, ma anche ostile e desolato. Per un’ astronauta l’ esplorazione di Mare potrebbe essere particolarmente difficile . Prima di tutto, fa freddo. Marte dista dal Sole 80 milioni di Km in più della Terra, e riceve la metà del calore: l’ escursione termica è molto ampia, e quindi la temperatura scende da + 20 °C a – 130 °C in poche ore.
Se non sarà il freddo ad uccidere, potrebbe farlo la bassa gravità. Il diametro di Marte è la metà di quello della Terra, e la gravità è appena il 38% di quella terrestre. Col tempo le ossa ed i muscoli degli astronauti si indebolirebbero. Dopo essere stati su Marte per un po’, si sarebbe troppo deboli per tornare sulla Terra. A causa della bassa gravità, il pianeta rosso fatica a mantenere un’ atmosfera. La sua superficie è coperta da un sottile strato di diossido di carbonio, con una pressione atmosferica pari ad un centesimo di quella terrestre. Nonostante sia molto lontano, Marte subisce anche le dannose radiazioni del Sole. Diversamente dalla Terra, infatti, Marte non ha un campo magnetico né uno strato di ozono che lo protegga. 

1:04:46. Su Marte gli esploratori dovrebbero stare attenti a non stare troppo all’ aperto; potrebbero persino essere costretti a vivere sottoterra. Comunque penso che un giorno sarà possibile modificare le condizioni del pianeta rosso, magari utilizzando specchi spaziali per fornire calore ed energia. Quasi sicuramente la tecnologia futura consentirà di realizzare questo e molto altro ancora. Si potranno costruire enormi strutture di vetro e plastica per schermare le radiazioni e ricreare un’ atmosfera al loro interno. Fra solo 500 anni Marte potrebbe avere una lingua propria, una moneta e della specialità culinarie, anche se  scommetto si potrà sempre trovare un hamburger da qualche parte. Nonostante tutto, è chiaro che l’ inarrestabile invecchiamento dell’ universo renderà ogni progresso insufficiente a garantire per sempre la sopravvivenza del genere umano. Se guardiamo al futuro, prima o poi il nostro sistema solare incorrerà nello steso destino di tanti altri sistemi solari che lo hanno preceduto: cesserà di esistere.

Il futuro del genere umano.

1:06:40 - Oggi il Sole è a metà del suo ciclo vitale. In questa fase, il calore e la luminosità aumentano gradualmente di circa il 6% ogni miliardo di anni. Tra circa 200 miliardi di anni la temperatura del sole arriverà quasi a 200 milioni di °C. A quel punto, la terra sarà diventata una palla di roccia fusa, dove la vita avrà cessato di esistere già da molto tempo. Questo è il destino del nostro pianeta, ma c’ è dell’ altro. Quando esaurirà il combustibile, il Sole comincerà ad espandersi, trasformandosi in quella che viene chiamata una gigante rossa. Lo stesso corpo celeste che ha permesso la nascita e lo sviluppo della vita, l’ annienterà. Tra circa 6 miliardi di anni, il Sole sarà 200 volte più grande di oggi, e sarà largo circa 320 milioni di Km. Diverrà tanto grande da distruggere i pianeti più vicini uno dopo l’ altro. Mercurio, Venere ed molto probabilmente una Terra ormai senza vita. Mentre l’ universo continua ad evolversi secondo il suo percorso naturale, il genere umano avrà nuove opportunità …

1:08:44 - Questo è Glis 581d. E’ un  pianeta extrasolare grande e roccioso. Tra i pianeti conosciuti è il più simile alla Terra. E’ possibile che questo mondo o uno simile diventi la casa del genere umano; un secondo rifugio per sfuggire alla inesorabile oscurità dello spazio. Scoperto nel 2007, è sette volte più grande della Terra. Orbita intorno ad un sole più piccolo e più rosso del nostro, ed è ad una distanza da esso tale da permettere l’ esistenza di acqua sulla sua superficie.
Sebbene questo pianeta rappresenti una perfetta alternativa alla Terra, c’ è un grosso problema da superare. Glis 581d è davvero molto lontano. Dista più di 20 anni luce dalla Terra, cioè più di 190.000 miliardi di Km. Per dare una idea della enorme distanza e della sfida che rappresenta un viaggio verso Glis 581d, immaginiamo di utilizzare per il trasporto uno dei veicoli più veloci al mondo, il Voyager 1. La sonda spaziale venne lanciata nel 1977. Oggi, dopo oltre trent’ anni, ha percorso più di 20 miliardi di Km. Nel suo lungo viaggio ha raggiunto Giove e Saturno. La piccola astronave ha sfruttato la gravità dei due pianeti per aumentare la sua velocità, ed è entrata nel libro dei record. La sonda Voyager sta correndo nello spazio a quasi 18 Km/sec. Ecco che cosa vedreste viaggiando a 18 Km/sec sulla Terra. 
Sono circa 63 mila Km/h. A questa velocità potremmo fare in un 'ora una circumnavigazione e mezza del globo. Ma quanto tempo impiegherebbe una navicella veloce come il Voyager per raggiungere il pianeta Glis 581d? La risposta da un’idea della scala di grandezza nel cosmo: persino viaggiando a 18 Km/sec, ci vorrebbero 350 mila anni per raggiungere Glis 581d. Penso che l’ uomo abbia la possibilità di sopravvivere ancora a lungo in questo universo in continua trasformazione, scoprendo molte altre meraviglie; ma dovrà sviluppare nuove tecnologie, e ci vorrà un grande sforzo di ingegneria.

1:12:31 - Costruendo un’ astronave in grado di viaggiare verso altri sistemi solari potremmo fornire alla specie umana una nuova opportunità di sopravvivenza per miliardi di anni. Gli ingegneri hanno cominciato ad abbozzare dei progetti per costruire astronavi del genere. Ecco come potrebbe apparire. L’ energia atomica, o combustibili nuovi come l’ antimateria, potrebbero fornire l’ enorme quantità di energia per viaggi così lunghi. Comunque, credo che il problema principale non sarebbe di tipo tecnico ma economico. La costruzione di un’ astronave interstellare avrebbe un costo enorme ed in proporzione chi sosterrebbe questo costo avrebbe un ritorno economico esiguo. Praticamente non la rivedremmo mai più. La costruzione del modulo spaziale richiederebbe quindi il più grande atto di generosità della storia, oppure dovrebbe essere finanziata dagli stessi viaggiatori. Ma anche i viaggiatori sono un problema. Ipotizziamo che la navicella possa andare ad una velocità 5 mila volte più veloce del Voyager, a quasi 90 mila Km./sec. Il viaggio verso il sistema solare più vicino durerebbe comunque 73 anni. Per un viaggio così lungo, una intera generazione di esseri umani dovrebbe passare tutta la sua vita nello spazio, e certamente non è pensabile imbarcare al giorno d’ oggi dei neonati. Gli aspetti etici legati ad una missione di questo genere andrebbero valutati con attenzione e cautela, a meno di riuscire ad allungare la vita dell’ uomo per un viaggio così impegnativo. Ed è proprio quello che finiremo per fare.  

1:15:49 -  Il processo è già cominciato; lo so per esperienza personale. I miei muscoli non funzionano più, ma i miei occhi ed il mio cervello continuano a funzionare  abbastanza bene. Moda e tecnologia mi aiutano a muovermi e a comunicare; in futuro la tecnologia offrirà molte opportunità a tutti gli esseri umani. Entro i prossimi mille anni le nostre capacità fisiche cambieranno in modo incredibile. Grazie all’ ingegneria genetica, vivremo di più e avremo maggiori capacità intellettive. Grazie alla modifica dei geni, avremo una pelle resistente alle radiazioni, respireremo atmosfere oggi velenose, e resisteremo di più alle infezioni. Potremmo anche sviluppare sofisticate forme di vita artificiale impiegando DNA sintetico sviluppato apposta per affrontare le sfide dello spazio. Questi progetti ci permetteranno di sopravvivere a lunghi viaggi ed in mondi inospitali, ed immagino un domani ove gli uomini si addentreranno nella nostra galassia su altri pianeti che orbitano attorno ad altre stelle, e forse andranno anche oltre, verso sistemi solari che non abbiamo ancora scoperto. Navicelle come queste potrebbero essere progettate per dividersi ed andare in direzioni diverse. Con noi comincerà forse una vera diaspora della vita.
Viaggiando negli spazi interstellari, sono sicuro che scopriremo i segreti più reconditi della natura. Spero che un giorno scopriremo anche come finirà l’ universo, ma soprattutto spero si riesca a capire perché esiste. Una volta tenni una conferenza in Giappone e mi chiesero di non parlare della fine dell’ universo, perché avrebbe potuto influire negativamente sulla Borsa giapponese …
Il nostro universo ha 13 miliardi e 700 milioni di anni ed è ancora giovane. Noi cosmologi abbiamo stimato che non finirà prima di 30 miliardi di anni. Devono accadere ancora molte cose interessanti. Molto tempo dopo la scomparsa del sole nasceranno nuove stelle, ed alcune di esse avranno dei pianeti fatti degli stessi atomi di cui siamo fatti anche noi. 
Forse entreremo a far parte di qualche futuro ecosistema alieno, anche se è una ipotesi probabilmente un po’ azzardata. La verità è che siamo soltanto i temporanei custodi delle particelle di cui siamo fatti. Esse continueranno a sopravvivere nel vasto universo che le ha create. La forza di gravità continuerà la sua inesauribile ed incessante opera modellando le galassie come ha sempre fatto fin dal big bang. Con l’ ausilio di supercomputer possiamo simulare come la gravità fa sì che le galassie si attraggano a vicenda fino a scontrarsi. La nostra galassia si scontrerà con quella di Andromeda, la più vicina tra oltre un miliardo di anni. Una collisione al rallentatore che durerà due miliardi di anni. Questo processo sta avvenendo in tutto il cosmo. Interi gruppi di galassie si scontrano e si trasformano. Sono collisioni gigantesche. Miliardi di stelle si attraggono l’ una con l’ altra ruotando e danzando a causa delle loro enormi masse. Questo meccanismo è opera della gravità, grande protagonista sin dal big bang.
Ecco come appare l’ Universo quando ci si libera dal concetto di tempo. Questo vortice cosmico durerà per sempre? Questo mulinello di massa, energia, spazio e tempo si fermerà mai? E’ una domanda a cui è difficile rispondere. Penso che la risposta vada cercata là dove tutto ebbe inizio, nel big bang. Bisogna chiedersi: quale fu la causa prima dell’ espansione dell’ universo? Quando sapremo rispondere  a questa domanda, avremmo compreso appieno il big bang, e conosceremo anche il destino dell’ universo.

Epilogo.

1:23:36 - La chiave di tutto è chiamata energia oscura, una forma misteriosa di energia che spinge la materia a separarsi anche se la gravità agisce per raggrupparla. E’ come se l’ energia oscura avesse fornito all’ universo l’ impulso iniziale per la sua espansione. Noi però non sappiamo con certezza come abbia agito. Di sicuro il destino dell’ universo dipende dall’ azione dell’energia oscura. Se si indebolisce, la gravità potrebbe avere il sopravvento, ed in circa 20 miliardi di anni l’ universo potrebbe ripercorrere le tappe del suo sviluppo a ritroso fino al punto di partenza. Lo spazio si contrarrebbe come in un big bang al contrario. Questa teoria è conosciuta come big crunch. Se si verificasse, tra 30 miliardi di anni tutta la materia esistente si concentrerebbe in un unico buco nero. L’ intero universo si ridurrebbe ad un minuscolo punto, come nell’ istante in cui ha avuto luogo il big bang. 
Sarebbe una spiegazione logica della fine. Secondo me è però più probabile che l’ energia oscura sostenga per sempre l’ espansione dell’ universo e che alla fine di questo processo l’ universo stesso  diventi freddo e buio. Tutti i corpi celesti saranno così lontani gli uni dagli altri che la gravità non sarà più in grado di operare. Penso che ci attenda un grande freddo, non un big crunch.

Breve riflessione personale.

E' la seconda volta, nella mia vita, in cui leggo e/o ascolto discutere dell' Universo in modo profondo ed interessante.
Avevo quasi diciotto anni e frequentavo l' ultimo anno del liceo classico quando il prof. d' italiano, un giorno di fine anno scolastico, iniziò a leggere " L' Infinito " di Giacomo Leopardi.

"... e sovrumani
Silenzi, e profondissima quiete
Io nel pensier mi fingo, ove per poco
Il cor non si spaura."

Il prof ci chiese di esprimere un nostro commento personale esattamente sul suddetto punto, e in parecchi dicemmo che, ascoltando quei versi, si provava un attimo di spauramento, che viene però superato all' ultimo paragrafo della poesia:

"Così tra questa
Immensità s’annega il pensier mio:
E il naufragar m’è dolce in questo mare."

Il prof ci fece notare che il Poeta era riuscito a superare quell' attimo di smarrimento grazie appunto alla contrapposizione con le suggestioni ed i ricordi del mondo reale.
Anche io lo superai facilmente ... tutto sommato, cose del genere si superano meglio a 18 anni che a 84. Anche perché nel banco della fila accanto c' era una ragazza, Clorinda ( ... la ricordo ancora!), nei cui occhi  mi sembrava di leggere una possibile promessa di dolci ed intense emozioni.

Oggi è diverso. Diversa la lettura. Diverso l' ascolto. Diversa la cornice - immensa, infinita! - dell' argomento. 
Coraggiosa, poi, la previsione personale di Stephen: " Penso che ci attenda un grande freddo, non un big crunch. ", il cui ateismo è più vicino ad una vera fede di quanto lo sia la fede bigotta e opportunista di tanti che in chiesa, facendosi il segno della croce, chiedono candidamente a Dio di far crescere il proprio conto in banca.

Zeferino

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