Io so di non sapere

Io so di non sapere

Tesina di maturità scientifica

Federica Azzolini

Classe 5°F

Liceo scientifico E. Majorana Isernia

Anno scolastico 2007-2008 1

Presentazione del lavoro

L’uomo è l’interprete della realtà per eccellenza. Questa condizione è unica e privilegiata in coscienza delle cose. Poco importa se quanto presuppone il possesso di un’intelligenza, una è un attributo propriamente umano o se è condiviso da forme di intelletto lontane anni luce e a esistere, e poter capire di essere.

Noi sconosciute: ciò che conta è

Questo lavoro è per me un tentativo di celebrare la vita e lo slancio dell’uomo verso la conoscenza. Perché credo fermamente che l’assunzione di autocoscienza intesa come patrimonio della nostra intera umanità sia in un certo senso l’esito a cui aspira l’universo.

In effetti la condizione di coscienza non è necessaria alla logica del mondo: siamo un’eccezionalità non giustificabile da modelli matematici, Sartre affermò che “l’uomo è un’inutile passione”; e proprio questo può rappresentare una prova indiretta del finalismo dell’universo.

Non possiamo negare che la vita è un fenomeno alquanto improbabile, dal momento in cui le moderne conoscenze ci parlano di infiniti universi e sostengono contemporaneamente che probabilmente soltanto il nostro offre condizioni per la nascita di forme di vita, e soprattutto intelligenti.

Attraverso un percorso scientifico cercherò pertanto di dimostrare che proprio quando il varco tra la domanda “come ha avuto origine tutto?” e la sua risposta sembra valicabile grazie alla scienza (pensiamo alle più moderne teorie di fisica particellare e astrofisica, a cui proverò azzardatamente a dare accenno), la scienza stessa pone le basi per il suo superamento in quanto non è capace di negare l’esistenza di un “principio generatore” o più elegantemente di un Apeiron, e sembra possibile recuperare il valore dell’antropocentrismo.

In sostanza si tratta della diatriba secolare fra razionalismo e teologia (in senso lato) che qui sembra accedere finalmente ad un punto di raccordo.

In particolare la cosmologia, che personalmente ritengo la porzione della fisica più affascinante e misteriosa, sembra condurre direttamente alla filosofia: gli astrofisici ricordano oggi gli antichi filosofi greci che cercavano con uguale slancio di comprendere l’anima razionale e quella metafisica della realtà.

Scrive a tal proposito J. J. Sanguineti:

“La contemplazione del cielo stellato, nella sua matematica e sicura armonia, era tradizionalmente (anche per Kant) quasi una forma plastica che facilmente rapportava la mente umana a Dio, autore del cielo e della terra. Il cielo dimostrava un ordine meraviglioso e questa era una base importante degli argomenti cosmologici di tutti i tempi in favore dell’esistenza di Dio.

Oggi nel cielo notturno vediamo un universo nato, un ordine che si è formato lungo i secoli. E in questa nascita ed evoluzione progressiva fino al momento attuale, di cui si fa carico adesso la teoria del Big Bang, molti cosmologi si sono posti le domande filosofiche più radicali, dandole svariate risposte che la tradizione filosofica ha già conosciuto, con più lucidità scientifica e più lontani dal mito.

In tale contesto è emersa oggi con forza la domanda del cosmologo speculativo in rapporto a Dio.”

Mi piacerebbe concludere, citando uno dei massimi fisici teorici del XX secolo, Stephen Hawking, che in un celebre trattato sulla storia del tempo (“A Brief History of Time”, 1988), scrive:

“Quand’anche ci fosse una sola teoria unificata possibile, essa sarebbe solo un insieme di regole e di equazioni. Che cos’è che infonde vita nelle equazioni e che costruisce un universo che possa essere descritto da esse?

L’approccio consueto della scienza, consistente nel costruire un modello matematico, non può rispondere alle domande del perché dovrebbe esserci un universo reale descrivibile da quel modello. Perché l’universo si dà la pena di esistere?”.

Federica Azzolini

Classe 5°F liceo scientifico

ajorana

E. M

2 “Equidem tunc naturae rerum gratias ago, cum illam non ab hac parte uideo, quae publica est, sed cum secretiora eius intraui: cum disco, quae uniuersi materia sit, quis auctor sit aut custos; quid sit deus […] Nisi ad haec admitterer, non fuerat nasci. Quid enim erat, cur in numero uiuentium me positum esse gauderem? Tunc consummatum habet plenumque bonum sortis humanae, cum, calcato omni malo, petit altum, et in interiorem naturae sinum uenit”.

“Rendo grazie alla natura quando la osservo non da quella parte che è accessibile a tutti, ma quando sono entrato in ciò che essa ha di più segreto, quando apprendo quale sia la materia dell’universo, chi ne sia l’autore o il custode, che cosa sia Dio, […] Se non fossi ammesso a queste realtà, non sarebbe valsa la pena di nascere.

Che motivo c’era, infatti, perché mi rallegrassi di essere stato posto nel novero dei viventi? L’anima raggiunge il bene pieno e perfetto della condizione umana quando, calpestato ogni male, si volge verso l’alto e penetra nel seno più profondo della natura.”

(Seneca, Naturales Quaestiones, Liber I)

Alcune riflessioni

È capitato probabilmente ad ognuno di noi di volgere gli occhi al cielo stellato, nell’oscurità della notte, e avvertire un senso di ineffabilità e stupore, che ci lascia interdetti, in reverenziale contemplazione.

È una sensazione intangibile, che accomuna inspiegabilmente l’interiorità dell’uomo e che, ammessane l’illogicità, deve verosimilmente contenere una forma di significato intuibile ma non esplicabile.

La maestosità di quella Figura 1 “La notte Stellata”, di Van Gogh, esprime il sublime naturale e la reazione di devozione dell’uomo

Volta pulsante di luce racchiude infatti la storia dell’esistenza di tutte le cose e guardare verso di essa rappresenta l’incredibile possibilità di indagare indietro nel tempo. Le stelle che punteggiano l’oscurità sono infatti i ritratti del loro stesso passato.

È forse questo sentore di infinità che crea la nostra suggestione interiore?

Perché avvertiamo un senso di smarrimento frammisto a mistiche intuizioni di immensità, perché proiettiamo automaticamente verso quel cielo le nostre più recondite domande senza risposta… e siamo colti da uno slancio irrefrenabile verso la conoscenza di quell’inintelligibile universo, vittime della nostra umana e sconfinata sete di conoscenza.

Quell’immensità può davvero inghiottirci, accendere in noi un’aspra consapevolezza di finitudine che si controbilancia con momenti di percezione, vere e proprie epifanie…

3

Sempre caro mi fu quest’ermo colle,

e questa siepe, che da tanta parte

dell’ultimo orizzonte il guardo esclude.

Ma sedendo e mirando, interminati

spazi di là da quella, e sovrumani

silenzi, e profondissima quiete

io nel pensier mi fingo, ove per poco

il cor non si spaura. E come il vento

odo stormir tra queste piante, io quello

infinito silenzio a questa voce

vo comparando: e mi sovvien l’eterno,

e le morte stagioni, e la presente

e viva, e il suon di lei. Così tra questa

immensità s’annega il pensier mio:

e il naufragar m’è dolce in questo mare.

(Giacomo Leopardi, l’“Infinito”) Figura 2 versione originale della poesia

Entrare a contatto con l’infinità è un’esperienza che nasce a partire dalla nostra interiorità, può dunque limitarsi alla nostra sfera emozionale, in alcuni casi però, si trasforma in una nobile curiosità, in un’insoddisfazione per la nostra ignoranza, che ci spinge a ricercare le cause del “Perché?” e del “Come?” dell’universo e conseguentemente della nostra esistenza.

L’origine della curiosità umana coincide con la nascita della filosofia e della scienza, due diverse rappresentazioni della millenaria corsa dell’uomo verso la comprensione della realtà e della vita. Inizialmente le due discipline si amalgamano in un unico elemento: il mito…

E di miti è cosparsa la nostra storia, cioè di “racconti” nati dalla necessità di ovviare all’ignoto e alla mancanza di punti fermi. In questa fase della storia della civiltà umana “inventa” la nascita del mondo e dell’universo in modalità simili, indifferentemente dall’area geografica di provenienza delle varie culture:

In principio fu Χάος, la Voragine, un vuoto oscuro, un abisso cieco, notturno, sconfinato, dove nulla può essere distinto.

Poi apparvero Γαία, la Terra, ed Έρως, l’Energia dell’Amore primordiale.

Gaia generò Ουρανός, il Cielo, e Πόντος, il Flutto marino.

Il primo dei figli maschi generati da Γαία e Ουρανός è il Titano Ωκεανός, l’Oceano che circonda l’universo girando su se stesso in un circuito chiuso;

l’ultimo dei Titani è Κρόνος.

Sono nati così il Giorno e la Notte ed è nato Κόσμος, come gli uomini lo vedono.

Κρόνος consente, in questo modo, l’inizio dello “scorrere del tempo” e della nostra storia...

(Mitologia greca)

“In origine non esistevano che il cielo e il mare immersi nell’assoluto silenzio e buio. Gli unici esseri viventi erano il triplice “Cuore del cielo” e gli Antenati.

Soltanto intorno a loro c’era la luce. Il Cuore del cielo volle creare il mondo e ne incaricò gli Antenati. Essi, semplicemente nominandola, fecero sorgere la Terra e tutti gli elementi della Natura.

Poi diffusero la luce e quindi fecero nascere tutti gli animali, a cui comandarono di lodare i loro Creatori, ma gli animali non sapevano parlare, solo far versi. Per cui decisero di creare un altro essere che avrebbe espresso l’adorazione che desideravano, cioè l’uomo.

(Popol Vuh Maya)

4

Senza confini e senza tempo era l’Aria ed un Vento ruotava incessantemente.

Ed il Vento divenne l’amante del suo Principio e si riavvolse su se stesso.

E da questo nacque il Desiderio.

Il Desiderio è stato il Principio di tutto.

(Ciclo di Baal, civiltà dell’antico Eufrate)

All’inizio dei tempi, c’era solo l’oscurità. Il mondo era un gigantesco uovo che conteneva il caos. Dentro l’uovo dormiva e cresceva il gigante Panku, che un giorno improvvisamente si svegliò e ruppe il guscio.

Il contenuto più leggero salì in alto e formò il cielo; quello più pesante scese in basso e diventò la Terra. Per migliaia di anni Panku, temendo che i due elementi potessero riunirsi, li tenne separati spingendo in su il cielo con la testa e schiacciando la Terra con i piedi.

Quando, soddisfatto del suo lavoro, Panku morì, il respiro si trasformò in vento, la voce in tuono, l’occhio sinistro divenne il Sole e il destro formò la Luna, mentre le sue braccia diventarono montagne, le sue vene sentieri e strade, i suoi capelli le stelle del cielo, la sua carne terreno per i campi e il suo sudore si trasformò in pioggia e rugiada.

Così il gigante Panku creò il mondo.

(Mito dell’antica civiltà cinese)

Pressoché infinite sono le restanti versioni mitologiche dell’origine del cosmo. La tendenza comune di questi appunto racconti, è ad ogni modo quella di essere ancora esenti da qualsiasi elemento di indagine scientifica.

Verso la scienza

I primi passi in questa direzione furono probabilmente quelli mossi da una scuola filosofica greca: la ionica. I suoi membri furono filosofi impegnati ad interrogarsi circa i meccanismi della realtà in cui vivevano con attitudine razionale e quindi scientifica.

Secondo Anassimandro, ad esempio, tutta la materia deriva da un principio primo, da lui chiamato apeiron (“illimitato”).

Per Leucippo e Democrito i mondi si formano e si disgregano, e la materia è costituita da particelle indivisibili, gli atomi.

Alle origini dunque vi era una sola figura: quella del filosofo-scienziato.

La Grecia antica ci ha regalato numerose ed affascinanti teorie sull’origine del cosmo.

Ma dal Timeo platonico, che propone la nascita del mondo come un atto di bontà del Demiurgo, si passa alla svolta con Aristotele: la teoria cosmologica si stabilizza per oltre un millennio nella rappresentazione dell’universo statico e concentrico alla Terra descritto dal modello aristotelico-tolemaico.

Soltanto la rivoluzione copernicana scardina il dogma del geocentrismo e conferisce una reale indipendenza della scienza da teologia e filosofia.

Sarà tuttavia necessario attendere il XX secolo affinché si intraprenda una strada valida scientificamente nell’ambito della cosmologia…

Possiamo affermare infatti che il Novecento come nessuna altra epoca storica abbia contribuito ad una radicale trasformazione della fisica, o meglio, ad un suo “sdoppiamento”: la meccanica galileo-newtoniana vale ancora oggi come principio descrittivo dei fenomeni “visibili” attraverso l’esperienza diretta; appare tuttavia lacunosa nella spiegazione di eventi che si verificano in condizioni un tantino “eccezionali”, ad esempio con velocità prossime a quelle della luce.

Ancora, la fisica classica viene superata dalla teoria dei quanti se si fa riferimento a sistemi microscopici (atomi, particelle subatomiche, sub-sub atomiche e così via). Insomma c’è una fisica della realtà tangibile e una di quella più nascosta ai nostri occhi e alla nostra esperienza quotidiana.

Gli sviluppi della fisica in questa direzione hanno condotto all’elaborazione del modello di universo attuale, per questo ritengo necessarie alcune premesse circa la relatività einsteniana e la meccanica quantistica.

Nel 1905 non era ancora nota al mondo la genialità di un tale impiegato presso l’ufficio brevetti di Berna, meglio conosciuto con il nome di Albert Einstein.

Dalla sua scrivania egli compì una delle più memorabili rivoluzioni del mondo scientifico e non: elaborò i principi cardine della relatività ristretta…

Relatività in pillole

La relatività galileiana

Una legge fisica è una relazione matematica che lega fra loro i valori delle grandezze fisiche.

Ma tale legame si può considerare assoluto?

Immaginiamo che un signore porti suo figlio a fare un giro in moto. Durante il percorso il bambino non cambia posizione rispetto a suo padre, tuttavia un passante vedrà il bimbo muoversi con una certa velocità.

Quindi il valore del dato fisico di “posizione” non è univocamente determinato, dipende dallo stato dell’osservatore o, in altre parole, dal sistema di riferimento.

Il concetto di relatività nasce con Galileo secoli addietro e risponde affermativamente alla domanda precedentemente formulata. Infatti si trova che le leggi meccaniche formulate da osservatori in moto relativo uniforme sono invarianti e legate da trasformazioni matematiche (appunto galileiane).

Da questo enunciato deriva una conseguenza importante:

Non è possibile determinare un sistema privilegiato, ovvero in quiete assoluta.

Newton approfondì lo studio condotto da Galileo e formulò le famose leggi della meccanica.

Nella prima, che costituisce il principio d’inerzia, si afferma che un corpo non soggetto a forze è in stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.

Tutti i sistemi in cui vale tale principio sono sistemi inerziali in moto relativo rettilineo uniforme.

Si stabilisce così che: le leggi della meccanica sono uguali per ogni sistema inerziale.

Ciò è possibile perché tali leggi contengono solo accelerazioni e non velocità, quindi l’aggiunta di una velocità costante non altera la legge.

La relatività così descritta sembrò trovare conferma in ogni ambito della fisica fin quando la genialità di Maxwell non elaborò le quattro leggi dell’elettromagnetismo.

Con esse si stabilì un punto di contrasto con le trasformazioni galileiane: la luce doveva propagarsi con una velocità costante (3∙10⁸ m/s) e indipendente dal sistema di riferimento.

Queste considerazioni trovarono una conferma sperimentale con l’esperimento realizzato da Michelson e Morley nel 1882.

Si riteneva che le onde, luminose comprese, dovessero propagarsi necessariamente in un mezzo: l’etere.

Questo ente dalla natura quasi oscura (era intangibile, nessuno sapeva descriverlo) oltre che mezzo di propagazione, rappresentava il sistema di riferimento privilegiato, cioè in quiete assoluta.

Figura 3 Schema del dispositivo utilizzato da Michelson e Morley: contrariamente alle aspettative i risultati dell’esperimento non evidenziarono alcuna variazione della velocità della luce

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