di Umberto Fasol*
*docente di scienze naturali in un liceo scientifico

I valori possibili delle quattro forze fondamentali e delle particelle materiali (protone, neutrone, elettrone) sono infiniti, perché la loro struttura è “dimensiva”, cioè modulabile. Solo i valori misurati effettivamente consentono a loro di interagire in rete e creare un Universo. Dunque è stata fatta una “scelta” tra le infinite possibilità. Perché? Ascoltiamo due introduzioni alla risposta:

1. “Nonostante il mutamento e la dinamica incessanti del mondo visibile, vi sono aspetti della struttura dell’universo che presentano una irremovibile costanza. Sono questi misteriosi aspetti immutabili che rendono il nostro universo quello che è e lo distinguono da altri mondi che potremmo immaginare. Sono le costanti di natura. Esse sono alla base di ogni identità dell’universo: spiegano perché ogni elettrone sembra essere identico a ogni altro elettrone.” (John Barrow, “I Numeri dell’universo”, saggi Mondatori 2003).

2. “Se la densità dell’Universo 1 sec dopo il big bang fosse stata maggiore della densità critica di 1 parte su 100 miliardi, l’Universo sarebbe collassato dopo 10 anni. Se invece fosse stata minore dello stesso valore, l’Universo sarebbe già vuoto dopo 10 anni di esistenza.” (S.Hawking, “Dai buchi neri all’Universo”, 2001)

Ed ecco ora la vera risposta, ancora una volta dell’autore della più imponente monografia sul principio antropico:
“Provando a immaginare un’intera raccolta di ipotetici “altri universi” in cui tutte le grandezze che definiscono la struttura del nostro universo assumono tutte le possibili permutazioni di valori, scopriremmo che quasi tutti questi possibili universi da noi creati sulla carta sono nati morti, incapaci di generare quel tipo di complessità chimica che chiamiamo “vita”. Questa scoperta ha indotto Brandon Carter a suggerire che possa esistere, nell’universo, qualche aspetto metafisico più speculativo, che egli ha denominato principio antropico forte, per distinguerlo dal poco controverso principio antropico debole (l’esistenza dell’uomo richiede determinate condizioni fisiche e cosmologiche). Il principio antropico forte afferma che, dal momento che sembra esistere un così gran numero di “coincidenze” notevoli e apparentemente sconnesse, cospiranti per permettere che la vita sia possibile, nell’universo, questo deve dar luogo a osservatori, a un certo stadio della sua storia” (John D. Barrow, “Il mondo dentro il mondo”, Adelphi, Milano, 1988, pp. 440; 444-446).

Il principio antropico introduce dunque una “finalità” nello studio scientifico dell’Universo: “ospitare l’uomo”. Se l’affermazione risulta forte, è altrettanto vero che la sua negazione costringe a negare qualunque “senso” all’Universo: come a dire: “esiste, ma senza uno scopo” e ancora: “sono capace di interrogarmi sul senso di un Universo che non ha senso!”. La Scienza depone a favore della ragionevolezza della finalità antropica, pena l’assurdità del tutto, compresa quella di qualunque conclusione che la voglia negare. Nell’ambito di questo principio trova risposta anche la domanda sul senso delle dimensioni quasi infinite dell’Universo: “perché tanto spazio e tanta materia?”. In realtà le misure sono legate al tempo e questo è legato a sua volta alla costruzione dei materiali necessari per creare la vita: solo un Universo “vecchio” e quindi espanso ha permesso alle sue stelle di fabbricare gli elementi chimici come il carbonio per la cellula o come il silicio per il pianeta.

Ora, la sfida è questa: credere nell’assurdo o credere in una Ragione al fondamento di tutto. Si dice: “l’ipotesi di Dio non è scientifica, quindi non puoi dimostrarla”. E se non puoi dimostrarla, è inutile parlarne. Accontentiamoci delle sue alternative, anche se improbabili. Con queste due battute, Dio diventa un fonema, un suono delle labbra e il Caso-Nulla diventa un Totem, certificato anche dalla Scienza. Hawking giunge addirittura al punto di scrivere: “Dal momento che c’è una legge come quella di gravità, l’Universo può crearsi dal nulla e lo fa. La creazione spontanea è la ragione per cui c’è qualcosa invece di nulla. Non è necessario appellarsi a Dio per mettere in moto l’Universo” (“Il Grande Disegno”, Mondadori, pag.170). Ma come può agire la gravità se mancano i gravi? E com’è apparsa una legge così creativa, capace di centinaia di miliardi di galassie? (… e non insegnano poi questi Professori che la Scienza non può occuparsi di Dio, per definizione?). Credo che, in realtà, se non c’è un Logos all’origine di tutto, siamo condannati al non senso. Perfino il nostro ragionamento che giunge alla conclusione che l’Universo non ha nessuna causa trascendente non risulta “garantito”. Infatti chi mi garantisce che il mio cervello funzioni correttamente quando esprime giudizi dal momento che è anch’esso un prodotto di equilibri materiali forgiato dalla mutazione casuale e dall’ambiente selettivo? Perché mai dovrebbe dire “la verità” una mente che non è stata programmata per dirla? L’ambiente infatti suggerisce anche l’opportunità di non dirla, a volte.

Insomma, chi rinuncia ad accettare come scientifica l’ipotesi di un Creatore dell’Universo è in balìa di qualunque “giochino” che l’evoluzione può inventarsi, imprevedibile com’è, per definizione. Dall’altra parte l’ipotesi di Dio è prima di tutto un’intuizione della persona, che dà senso a tutto ciò che scopriamo sempre di più essere finalizzato a funzioni precise e finemente sintonizzate tra loro. E’ sperimentale che dal nulla non si crea nulla e che l’ordine non si crea da solo. Dunque, l’ipotesi di un Creatore appartiene anche al ragionamento di tipo scientifico. Per quanto concerne il principio antropico è lecito comunque porsi un’ulteriore domanda e cioè: “le condizioni per la vita sono sufficienti per la sua creazione?”. A questa domanda bisogna rispondere di no; le condizioni sono necessarie ma non sufficienti. La vita rappresenta un “di più” rispetto ai suoi ingredienti materiali e per questo il mistero dell’uomo si infittisce ulteriormente ed apre al trascendente. Il principio antropico ne esce con una nuova sfaccettatura.

fonte UCCR

 
di Giorgio Masiero*
*fisico

Si sente dire spesso che l’immensità dell’Universo prova l’esistenza d’innumerevoli altre forme di vita nelle galassie, cui filosofeggiando si fa seguire come corollario l’irrilevanza cosmica dell’esistenza umana. È un fatto scientifico, invece, che una vita fondata sulla chimica del carbonio (com’è la nostra) o su qualsiasi altro supporto fisico, non potrebbe esistere in un mondo più piccolo. E che, nonostante tutte le risorse profuse in un secolo nelle rispettive ricerche, non abbiamo il minimo indizio di vita aliena, né la minima idea di come si sia originata quella nostrana.

È del 1929 la scoperta da parte di Edwin Hubble dell’espansione dell’Universo, rivelata dallo spostamento verso il rosso dello spettro luminoso delle galassie lontane. Da essa si poté desumere che la grandezza dell’Universo (una quindicina di miliardi di anni luce) è strettamente legata alla sua età (una quindicina di miliardi di anni). Dall’altro lato, a partire da un lavoro di Hans Bethe del 1939, la fisica nucleare sa che le stelle hanno un ciclo di vita durante il quale i nuclei d’idrogeno, di cui sono inizialmente composte, si fondono progressivamente ad assemblare tutti gli elementi della tavola di Mendeleev fino al ferro. Quest’attività della durata di 10 miliardi di anni circa si chiama nucleosintesi stellare. Anche gli atomi che compongono il nostro corpo, in particolare gli elementi ossigeno, carbonio, azoto e fosforo del DNA, furono sintetizzati nella fornace di un’antica stella, tra le prime nate dopo il Big Bang, in un lavorio durato 10 miliardi d’anni. Nell’esplosione finale, durante cui apparvero gli elementi chimici più pesanti, si staccò il frammento che è la nostra Terra e noi uomini siamo forme pensanti, organizzate sul fango di quella proto-stella ormai svanita.

Fra 5 miliardi di anni, quando avrà esaurito il suo combustibile nucleare, anche il nostro Sole uscirà dalla sequenza principale di produzione. Simile ad una cipolla dagli strati contenenti ordinatamente tutti gli isotopi dall’idrogeno al ferro 56, esso si dilaterà allora a “gigante rossa”, inghiottendo la Terra e i pianeti più interni. Gli oceani terrestri bolliranno a milioni di gradi e ogni forma di vita terrestre, ammesso che sia sopravvissuta fino ad allora, scomparirà nell’inferno di plasma. Qualche centinaio di milioni di anni dopo, la gigante rossa esploderà come una bolla di sapone in supernova, producendo gli isotopi più pesanti e disperdendo nello spazio il suo magazzino di prodotti chimici finiti, dall’idrogeno all’uranio.

Un Universo più piccolo di 10 di miliardi di anni luce non avrebbe l’età per aver ospitato il ciclo completo di una stella e pertanto non conterrebbe corpi celesti freddi con gli atomi necessari alla vita, ma solo fornaci nucleari in ebollizione e nubi sparse d’idrogeno e di elio. Facciamoci quattro conti in tasca:

• Una decina di miliardi di anni per la nucleosintesi e l’esplosione in supernova della proto-stella;
• mezzo miliardo di anni per il raffreddamento del frammento Terra, il suo aggancio ad un Sole nuovo di zecca e la precipitazione dell’abiogenesi dei primi batteri;
• 3,5 miliardi di anni per la speciazione, culminata in Homo sapiens sapiens;
• Totale: 14 miliardi di anni (e un Universo grande 14 miliardi di anni luce).

Aveva dunque ragione Gilbert K. Chesterton a dire che l’Universo non è affatto grande per noi, ma “è pressappoco il buco più piccolo in cui un uomo può ficcare la sua testa”. Solo chi non si rende conto della complessità fisica della materia-energia, della complessità chimica della vita nella complessità del suo habitat fisico, e del mistero dell’Io umano può credere il contrario…

Come avviene la sintesi degli elementi nelle stelle? Si è scoperto che questo è un processo accuratamente confezionato al momento del Big Bang da una serie di coincidenze nei valori di alcune costanti fisiche. Altrove ho spiegato che, come la nube degli elettroni intorno al nucleo atomico ha configurazioni energetiche discrete, anche il sistema dei protoni e dei neutroni nel nucleo (i nucleoni) si dispone su livelli quantizzati, a righe nitidamente osservabili. Quando i nucleoni passano da un livello energetico ad uno più basso viene emessa energia e, all’opposto, l’immissione dall’esterno di energia può favorire la transizione del nucleo ad un livello più alto. Questa chimica nucleare a livelli quantizzati è alla base della catena di reazioni che avvengono nelle stelle.

Naturalmente la prima reazione che accade al centro di una stella giovane, in seguito alla pressione della gravitazione, è la fusione d’idrogeno in elio, con un’emissione di energia che momentaneamente allenta la pressione. Però la riserva d’idrogeno sarebbe destinata a svanire velocemente se poi, alla contrazione gravitazionale con densità di decine di tonnellate per litro, non corrispondesse anche una salita della temperatura a un centinaio di milioni di gradi, che fa scattare una seconda reazione nucleare: la fusione di elio in carbonio. La fisarmonica di reazioni esotermiche decongestionanti, seguite da contrazioni, seguite da aumento di temperatura e nuove reazioni sintetizzatrici di nuovi elementi chimici e passanti sempre per la produzione del carbonio, scandisce lo schema della sintesi di elementi sempre più pesanti nelle caldere stellari. Tuttavia, perché la fusione di elio in carbonio (3 He⁴ → C¹²) avvenga, è necessaria la concomitanza di 3 coincidenze.

Prima coincidenza. La fusione diretta per collisione di 3 isotopi dell’elio è un evento troppo improbabile per dar luogo ad una significativa produzione di carbonio. Resta la strada indiretta che passa attraverso la produzione intermedia di berillio: prima 2 atomi di elio fondono in berillio (2 He⁴ → Be⁸), e poi la collisione di un atomo di elio con il berillio produce il carbonio: He⁴ + Be⁸→ C¹². Perché ciò avvenga però, è necessario che l’isotopo di berillio abbia la durata di vita “giusta”, abbastanza lunga rispetto alla frequenza delle collisioni tra nuclei d’elio e alla loro durata (così da consentire anche la seconda reazione, che lo trasforma in carbonio), ma non troppo lunga da esser un elemento quasi stabile (e rendere la reazione violenta al punto da esaurire tutta la riserva d’idrogeno in berillio, senza produzione di altri elementi). Ebbene è risultato che il berillio ha una longevità di ~10^-17 secondi, che è lunga rispetto ai tempi d’urto dei nuclei di elio (~10^-21 s) ed ottimale per la produzione del carbonio e degli elementi successivi.

Seconda coincidenza. La longevità del berillio è una condizione necessaria, ma non sufficiente alla produzione di carbonio. Perché la fusione nucleare avvenga effettivamente, occorre che la somma dei livelli energetici dei nuclei di elio e berillio reagenti (7,37 MeV) sia leggermente inferiore al livello energetico del carbonio prodotto: solo così la reazione entra in “risonanza” e, con un piccolo ammontare di energia extra fornita dal calore di caldera, precipita. Ebbene, si è trovato che il livello quantico dell’isotopo 12 del carbonio è 7,66 MeV, appena superiore a quello dei reagenti! Se esso fosse inferiore, la reazione non potrebbe accadere; se la sua superiorità fosse più marcata, la reazione sarebbe rara. Con questi valori, essa accade e produce abbondante carbonio.

Terza coincidenza. La storia spericolata del carbonio non finisce qui. Sul neonato ora incombe la minaccia di una repentina eliminazione, con la sua trasformazione in ossigeno: He⁴ + C¹² → O¹⁶. L’evento (catastrofico per l’apparizione di futuri osservatori) può essere controllato solo se il livello quantico dell’isotopo 16 dell’ossigeno è leggermente inferiore alla somma dei livelli dei reagenti (7,16 MeV). Ciò che, come il lettore ormai ha desunto dal fatto di essere vivo, risulta puntualmente: 7,12 MeV è infatti il livello energetico dell’ossigeno, con un’inferiorità giusto dello 0,6%.

Ecc., ecc., in una serie di altre, felici concomitanze per gli elementi chimici successivi. Come si spiegano queste coincidenze stellari senza cui, come notò per primo Fred Hoyle nel 1953, non esisterebbe la vita? In ultima istanza scientifica, esse derivano dai rapporti di forza dei campi fisici e di massa di nucleoni ed elettroni. Una ventina di Numeri che a priori, in ipotetici universi, potrebbero essere qualsiasi, nel nostro Universo invece hanno fin dal Big Bang i valori necessari per la (futura) comparsa di osservatori come noi umani. Né potrebbe essere altrimenti, se siamo qui a rilevarlo! Questa ovvia considerazione si chiama “principio antropico” (debole) ed è un’assunzione scientifica, capace di predizioni controllabili. Per es., con riferimento alla seconda coincidenza del carbonio, Hoyle prima previde col principio antropico l’esistenza di una risonanza dell’isotopo C¹² “intorno ai 7,7 MeV” e solo dopo furono sperimentalmente cercate e misurate le righe che confermarono la sua predizione.

La cosa sorprendente però è un’altra: è la sintonizzazione “ultrafine” di questi Numeri, stante nel fatto che una minima variazione dei loro valori al Big Bang avrebbe reso impossibile qualsiasi forma di vita. Se uno solo dei Numeri – che infine regolano i giochi di fisica, chimica e biologia – fosse appena diverso, l’Universo sarebbe un singolo buco nero, o un insieme di buchi neri, o una polvere di particelle non interagenti, o sarebbe costituito di solo elio, e così via. In tutti i casi l’uniformità del paesaggio (ad entropia costante, quindi senza trasformazioni termodinamiche, quindi zero chimica, quindi no metabolismi) impedirebbe ogni forma di vita immaginabile. Per dare un’idea della finezza della sintonia, dirò solo che se la costante di gravitazione G o d’interazione nucleare debole g_W fossero diverse per 1 parte su 10⁵⁰, noi non saremmo qui.

Dalla sintonia fine io traggo una confutazione del naturalismo: il nostro Universo fisico non è una realtà chiusa, auto-esplicativa. Ogni spiegazione della sintonia fine infatti, può solo poggiarsi sull’esistenza di una seconda realtà inosservabile, che “trascende” l’Universo fisico in cui viviamo. Questa realtà metafisica si riduce infine a 2 opzioni: o un’Agenzia Trascendente Razionale (che tutti chiamano “Dio”) ha creato questo Universo, ordinandolo fin dal principio per la vita; o un’Agenzia Trascendente Cieca ha prodotto infiniti universi paralleli (il “multiverso”), con leggi fisiche e costanti cosmologiche disparate, e noi per caso ma necessariamente ci troviamo in una (rara) isola abitabile. Se, nel primo scenario, la scienza consiste nello scoprire le leggi di Natura – che vuol dire “conoscere i pensieri di Dio” (A. Einstein) –, mi chiedo: che cosa significa “scienza” per chi crede nel multiverso?

Il Messiah College si trova in Pennsylvania ed è stato riconosciuto dalla Princeton Review come la miglior università del nord-est degli Stati Uniti. A guidare il dipartimento di Filosofia c’è il prof. Robin Collins, formatosi sotto l’ala del celebre Alvin Plantinga.

Collins, forte anche di un dottorato in Fisica all’Università del Texas, è un esponente di rilievo dell’argomento filosofico del fine-tuning (detto anche “argomento teleologico”), secondo il quale le perfettamente ottimizzate e finalizzate leggi e costanti della fisica rivelano l’esistenza di una causa intelligente dell’universo.

Una tesi molto affascinante, che ha condotto al deismo uno dei principali fisici inglesi, Paul Davies, nonché l’ateo più famoso del mondo, il filosofo Antony Flew, che ha annunciato la conversione nel 2005. «Le scoperte della fisica moderna e della cosmologia negli ultimi 50 anni», ha infatti affermato Collins in un’intervista televisiva del 2008, «hanno dimostrato che la struttura dell’universo è impostata in modo straordinariamente preciso per l’esistenza della vita; se la sua struttura fosse leggermente diversa, anche per uno straordinariamente piccolo grado, la vita non sarebbe possibile».

La sintonizzazione fine è rilevabile nelle leggi di natura, nelle condizioni iniziali dell’universo, ma «anche le costanti fisiche che regolano la struttura dell’universo», ha proseguito il filosofo americano, «devono rientrare in una gamma estremamente ristretta perché la vita possa esistere. Ad esempio, se la costante cosmologica fosse stata leggermente superiore, l’universo si sarebbe espanso troppo velocemente per la formazione delle galassie e delle stelle, se invece fosse stata anche solo leggermente inferiore rispetto a quanto è, l’universo sarebbe collassato su se stesso». D’altra parte, lo ha riconosciuto anche Stephen Hawking nel suo bestseller Dal big bang ai buchi neri: «Il fatto notevole è che i valori di questi numeri [cioè le costanti fisiche] sembrano essere stati molto finemente regolati per rendere possibile lo sviluppo della vita». Infine, anche l’iniziale distribuzione dell’energia di massa al momento del Big Bang avrebbe dovuto avere una configurazione estremamente speciale per permettere l’esistenza della vita, una possibilità «che il matematico Roger Penrose, della Cambridge University, ha calcolato essere dell’ordine di 1 su 10¹⁰¹²³. Un numero incredibilmente piccolo».

Certo, c’è chi ha teorizzato una spiegazione alternativa alla creazione divina e, come più volte abbiamo accennato su questo sito web, quella più sostenuta è la cosiddetta ipotesi del Multiverso, secondo la quale vi sarebbe un numero enorme di universi con diverse condizioni iniziali, costanti fisiche e leggi naturali. «Semplicemente per caso», ha spiegato Collins, «almeno un universo avrà certamente la “combinazione vincente” per la vita e gli esseri che lo abitano guarderanno indietro stupiti di quanto sono stati fortunati. Siamo dunque solo il prodotto di una “lotteria cosmica”». Il dio caso puntualmente ritorna come tappabuchi, dunque, usato come spiegazione omnicomprensiva. Ma come questi universi sono emersi? «In genere, la risposta è postulare un qualche tipo di processo fisico, che chiamerò “universe generator”. Il problema è che anche questo “universe generator” deve aver avuto la giusta serie di leggi (e condizioni iniziali) per poter produrre anche un solo universo adatto alla vita. Dopo tutto, anche un banale elemento come una macchina del pane, che sforna solo pagnotte invece di complicati universi, deve avere il giusto insieme di meccanismi e programmazione per funzionare, utilizzando gli ingredienti esatti (farina, lievito ecc.) in esatte proporzioni. Ciò significa che l’ipotesi del Multiverso sposta semplicemente il problema del fine-tuning a livello dell'”universe generator” stesso». Senza considerare, inoltre, che si tratta di una ipotesi puramente teorica, impossibile da verificare e perciò al di fuori del campo scientifico, come ha spiegato proprio su questo portale il matematico italiano Paolo Di Sia.

Una seconda risposta è che l’universo esiste come un fatto che non ha bisogno di ulteriori spiegazioni, la nostra esistenza è semplicemente un “incidente fortunato”. E non c’è nient’altro da dire. Certo, commenta il filosofo americano, «non si può assolutamente escludere questa possibilità, cose straordinariamente improbabili possono accadere e il nostro universo potrebbe essere una di esse. Ma, credo che la messa a punto dell’universo fornisca prove più convincenti per quello che si definisce “principio di verosimiglianza”, ma che io chiamo “principio di sorpresa”. Ogni volta che un’ipotesi risulta essere molto più sorprendente rispetto ad un’altra, bisognerà tendere in favore dell’ipotesi meno sorprendente. Immaginate un processo per omicidio nel quale le impronte digitali dell’accusato corrispondano precisamente a quelle presenti sull’arma del delitto. In circostanze normali, per la giuria si tratta di una forte evidenza di colpevolezza perché la questione verrebbe giudicata non sorprendente per l’ipotesi di colpevolezza e molto sorprendente per l’ipotesi di innocenza. Pertanto, il principio di sorpresa dice che la non sorpresa vale come una forte evidenza».

Concludendo il paragone, «allo stesso modo si potrebbe sostenere che la sintonizzazione fine dell’universo, tale da produrre la vita intelligente, è molto sorprendente se rimanesse un bruto e ipotetico fatto di ipotesi, ma non lo è se porta ad ipotizzare il teismo. Pertanto, seguendo il principio di sorpresa, la messa a punto fornisce una prova significativa a favore del teismo rispetto ad un semplice bruto e ipotetico fatto, non prova che il teismo è certamente vero perciò la fede, intesa come un modo speciale di conoscenza, simile alle nostre intuizioni etiche, svolge ancora un ruolo essenziale verso Dio. La sintonizzazione fine offre significative prove a conferma di questa convinzione, nonché una significativa sfida per coloro che sostengono che le scoperte della scienza taglierebbero fuori la fede in Dio».

fonte UCCR