L’Universo, per capirlo abbiamo bisogno di tutte le discipline scientifiche, ma le prime da considerare sono la Biologia, la Chimica e la Fisica. Un distinguo tra Chimica, Fisica e Biologia. Tutte per descrivere l’universo. Ricominciamo a studiare da ciò che sappiamo e che è ancora valido.
L’Universo, nella sua immensa totalità deve certamente rispondere a delle regole. Queste sono dettate dalle discipline basate a loro volta su rigidi principi che corrispondono alle basi irrinunciabili sulle quali è poggiato tutta la struttura universale.
Ultimamente, le recenti scoperte ed evidenze dei telescopi spaziali e delle sonde che sono state inviate per una maggiore comprensione dello spazio nel quale viviamo, ci hanno mostrato come molte certezze, delle quali andavamo fieri ed eravamo convinti rappresentanti, sono crollate davanti a inaspettate comunicazioni e rilevanze ottenute.
Abbiamo bisogno, quindi, di fare quadrato, metterci seduti e riflettere su ciò che va e ciò che non va più. Non solo, oltre a individuare ciò che non va più, bisogna anche trovare delle soluzioni alternative. Queste, poi, dovranno essere basate su quelle discipline scientifiche che regolano tutto ciò che ci circonda. Senza di esse torneremo ad essere semplicemente degli homines abilis o, nella migliore delle ipotesi, degli homines erectus.
La chimica, la fisica, la biologia. E la matematica?
La chimica è lo studio di come si comporta la materia; abbiamo davanti solo questo mondo e dobbiamo viverci: per sapere come possiamo cambiarlo, o per capire che cosa non possiamo cambiare, a anche per apprezzare solo quello che possediamo già, dobbiamo sapere come funziona.
È la chimica la scienza che ci dà queste informazioni; la fisica ci può insegnare le cognizioni fondamentali sulle particelle elementari, sulla materia, sull’energia, ma il suo compito si arresta davanti alla spiegazione di come i singoli elementi, che costituiscono la materia che ci circonda, si trasformano e reagiscono tra di loro.
Sul versante opposto, la biologia fornisce la descrizione macroscopica degli organismi, che peraltro possono venire considerati come dei sistemi chimici complessi. Alcuni dei progressi più fecondi della biologia negli ultimi 40 anni sono stati compiuti attraverso un tipo di approccio decisamente chimico.
Se estendiamo il campo della chimica al di là delle nostre limitate ed incomplete conoscenze, allora la biologia diventa, in definitiva, la forma più sofisticata di chimica applicata.
Tutte queste applicazioni però non possono contraddire i principi fisici che regolano le trasformazioni energetiche. Insomma, chimica, fisica e biologia sono tre sorelle che regolano la nostra vita. Già perché noi facciamo parte di questo Universo materiale e la nostra stessa esistenza è oggetto di queste discipline.
E la matematica?
È un po’ come la madre di tutte le scienze. Essa fornisce gli elementi con i quali le figlie si sbizzarriscono a costruire le ipotesi di realtà nelle quali viviamo. Queste tre figlie comunicano tra loro e anche condividono alcuni argomenti che possono essere considerati di pertinenza a tutte e tre.
Qualcuno potrebbe obiettare, ma l’ingegneria? L’architettura? Ecc.. Anch’esse sono discipline scientifiche. Certamente, ma sono applicative, senza le tre sorelle non potrebbero esistere. Al limite le potremmo considerare scienze cugine.
Affacciamoci sull’Universo
La prima volta che ci poniamo di fronte al compito di vedere l’Universo, esso ci appare terribilmente complesso: ogni porzione di materia ci rivela la sua natura chimica, certamente, ma anche la sua natura fisica ed anche quella biologica. Si tratta quindi di proseguire la nostra indagine non trascurando mai nessuna delle tre sorelle. Esse possono intervenire singolarmente, o a coppie o tutte e tre insieme.
Cos’è l’Universo? Dove siamo nell’Universo?
Il modo più semplice per iniziare è vedere ciò che si offre alla nostra vista: una quantità di corpi luminosi, le stelle, organizzati in gruppi, le galassie, e in gruppi di galassie che si estendono fino ai confini estremi dell’Universo. Ma cos’è l’Universo?
Il nostro universo è comunemente definito come il complesso che racchiude tutto lo spazio e ciò che contiene, cioè la materia e l’energia, che comprendono pianeti, stelle, galassie, e il contenuto dello spazio intergalattico.
L’osservazione scientifica dell’universo, la cui parte osservabile ha un diametro di circa 93 miliardi di anni luce, suggerisce che esso sia stato governato dalle stesse leggi e costanti fisiche per la maggior parte della sua storia e in tutta la sua “estensione” osservabile, e permette ragionamenti logici sulle sue fasi iniziali come quello del big-bang. Tuttavia, almeno fino a nuovo ordine dobbiamo accantonare la questione big-bang, in relazione ai dati ottenuti dal telescopio spaziale James Webb.
I fisici si trovano attualmente in uno stato di evidente incertezza su tale questione, ma pian piano stanno affacciandosi nuove teorie più o meno attendibili, delle quali parleremo più avanti in un articolo dedicato.
Osservazioni di supernove hanno dimostrato che l’Universo, almeno nella sua zona osservabile, sembra espandersi a un ritmo crescente, Spiegare questo evento è un’altra sfida della quale parleremo più avanti.
Per ora, possiamo dire solo che la nostra posizione nell’Universo è piuttosto periferica (per fortuna).
Dalla figura osserviamo un modello della nostra Galassia, la Via Lattea e la posizione del Sole in essa.
Lente di ingrandimento su ciò che vediamo
In quello che vediamo (Universo osservabile) il 999 per mille (se preferite il 99,9%) degli atomi sono costituiti dall’uno o dall’altro dei due più leggeri elementi chimici: l’idrogeno (H) e l’elio (He). Di questi, più precisamente, il 71 per mille (se preferite il 7,1%) è l’elio, il resto è tutto idrogeno. Solo un atomo si 1000 (se preferite lo 0,1%) è un elemento più pesante.
Gli elementi, i composti e le sostanze che ci sembrano così abbondanti sul nostro pianeta non sono che impurità minori nella totalità dell’Universo.
La domanda spontanea è allora: ma come dall’idrogeno e dall’elio si è formato tutto ciò di più complesso che noi possiamo vedere?
Le reazioni alle quali questi elementi (idrogeno ed elio) possono dare luogo sono poche e semplici.
Quattro atomi di idrogeno possono fondersi tra loro per formare un atomo di elio. L’energia che si origina da questa reazione fornisce il combustibile per le stelle.
Se la temperatura al centro di una stella è sufficientemente elevata, alla fusione dell’idrogeno può far seguito la fusione dell’elio e successive reazioni fino alla produzione di elementi più pesanti.
I più pesanti di questi tendono, a loro volta, a disintegrarsi spontaneamente, nel processo di fissione atomica.
Le reazioni delle quali abbiamo parlato sono tutte reazioni nucleari: in esse un elemento viene trasformato in un altro mediante l’alterazione della struttura del proprio nucleo.
Le reazioni nucleari sono da considerarsi di competenza della fisica e non della chimica che, invece, diventa protagonista nelle reazioni che avvengono a temperature più basse.
Nota bene
Ciò che è stato detto è tuttora confermato, l’unica cosa che abbiamo accantonato è il big-bang. Tutto il resto che abbiamo accennato è ancora una realtà accettata e confermata dal mondo scientifico e dai risultati ottenuti.