Èoltremodoimpegnativoparlaredelcosmosolopochigiornidopolanotiziadell’osservazionedirettadiondegravitazionaliemesse,forsemiliardidiannifa,daduebuchinericoalescenti,maloèancorpiùdovendoparlarnequi,inquest’AulaMagnacosìdensadistoriaeapochipassidallacattedradiGalilei.

Perquestomotivomisembraopportunoiniziareproprioconunacitazionedell’illustreastronomopisanoepadovano.

ScrivevaGalileiil1°dicembre1612all’amicoMarkWelser:

1

2

Aragione possiamoconsiderare questolimpidopassocome ilmanifestodelmetodo scientificomoderno eforsemai profezia sièavverata econtinuaadavverarsi esattamente come previstoe,anzi,oltreogniaspettativa. Dilìapochianni infatti, l’Anglochetantaalavistese, IsaacNewton, completando l’opera diGalilei, fondava lameccanica classicaformulando lateoria della gravitazione universale e rivoluzionando–forseinmodopiùsommesso– ilconcettodispazioe,di conseguenza,ditempo.

Tali furonoi successidell’applicazione della nuova fisicaaimoti celesti– nonsoloilmotodeipianeti eradescrittoeprevistocongrande precisione,ma addirittura la teoria prediceva lapresenzadi corpinonancorascoperti, comeUrano–

Tale – dicevo– ilsuccessodellanuovascienza, cheilpuntocentrale delmanifesto galileiano, quella rinunciaconsapevole a“tentar l’essenza”eadaccontentarsi discoprire le“affezioni”,ovvero le relazioni tra ifenomenimisurabili nelle “sensateesperienze”, venne prestodimenticato... eavolte losidimentica ancoroggi,soprattuttodiscorrendodiCosmologia... torneremo suquestoaspetto trabreve.

Primadientrare nelvivodel tema proposto,vorrei sottolineare ladistanzastoricaedepistemologica chesepara iduetermini usatinel titolo:Origine edEvoluzione.

Distanzastorica, temporale, perché ladomandasull’Origine èanticaquanto l’Uomochedasempre, intutte leculturedicuiabbiamonotizia, sièchiesto,avolte conangosciaesistenziale, quale fossel’origine dituttoquantolocircondava.

Dell’Evoluzione globale edunitaria delCosmoinvece, nulla sapevano finoacircacent’anni fa,quandonessuno,neppure ilgeniodiAlbertEinstein potevasospettare chel’universo avesse unastoria, che fossepassatoattraverso fasidiversissime traloroancorché tuttecollegate causalmente.

Distanzaancheepistemologica, perché,come meglio vedremo inseguito, l’evoluzione del cosmolapossiamoedobbiamo investigare conilmetodoscientificogalileiano, maesplorarne l’origine significa tentarne l’essenzaequindi,per suopropriostatuto,ilmetodoscientificononpuòprocedere dasoloedeve trovare comealleatealtre formediconoscenza, inunasortadirazionalità allargata checipermetta diprocedere oltre illimiteimpostodalle “sensateesperienze” edalla “realtà misurabile”.

3

Comedicevo,ladomandasull’origineèantica:“dadoveèuscitotuttoquesto?”sichiedeval’uomodellecavernealzandogliocchialcieloelestesseparole–magariininglese!– lepossiamoporreinboccaall’astronomod’oggicheosserval’universoconipiùsofisticatistrumenti:“Wherethehell did it all comefrom?”

4

Seladomandaèrimastalastessa,nonaltrettantopossiamodireperlacosmologia;eilmotivoèevidente:selacosmologiatrattadituttociòcheesistenell’universo,nonpuòcheconsiderareciòcheèconosciutoattraversol’osservazioneequindi,inepochediverse,diversoèstatoilmodellocosmologicoelaboratodall’Uomo.

L’epocaclassica,quandol’unicomezzod’osservazioneeral’occhioumanoel’universovisibilelimitatoalSole,allaLuna,aipianetierrantiealle“stellefisse”,avevaprodottounacosmologiaperfetta,siadalpuntodivistafilosofico-teologico,chescientifico.Unmodelloletteralmenteantropocentrico,cheavevaispiratoscienziati,filosofi,artistiepoeti,inunaammirevoleunitàdelsapereallaqualenonpossiamononguardaresenzaunacertanostalgia.

5

Difatto,ilcannocchialediGalilei,inquellefatalinottipadovanetraGennaioeMarzodel1610,infrangedefinitivamentelesferecristallinedellacosmologiaaristotelico-tolemaicae,puraprendounanuovafinestrasull’universo,rendel’Uomoorfanodiunacosmologiacomprensibile.L’universodivieneimprovvisamenteillimitato,popolatodiunamiriadedistellemaiimmaginateprima...esiriaffaccial’anticaangosciaesistenziale:“difronteall’immensitàdelcosmo,chièl’Uomoperchéqualcunosiricordidilui?”

6

Lavignetta– tipicamenteamericana– chevihomostratopoc’anzi,cipuòapparireirriverenteperuntemacosìelevato,mafortunatamenteabbiamoesempipreclaricheillustranopiùseriamentelacondizioneumanadifrontealnuovocosmo.

Ilpoeta inglese JohnMilton,che fece visita aGalileiadArcetri negli ultimi annidella sua vita,trasse ispirazionedai colloqui conil grandescienziato.Scrivenel suopoemapiù famoso,ParadiseLost:“HowNature,wise andfrugal,could commitsuch disproportions,withsuperflous handsomany nobler bodies tocreate?”

7

epiùtardiancheLeopardimetteinboccaalsuoPastoreerrantel’angosciadell’uomodifrontealcosmoinfinito:“Equandomiroincielarderlestelle– Dicoframepensando:- Achetantefacelle?...Usoalcuno,alcunfruttoindovinarnonso.”

8

Eranecessarioattenderel’avventodellenuovetecnologieosservativeperritrovarel’intimolegametrailcosmoel’uomo...Tuttoiniziacircacent’annifa,grazieaduegrandiprogressi:unoteorico,laTeoriadellaRelativitàGenerale,l’altroosservativo,rappresentatodall’apparente“recessione”dellegalassie.

9

EinsteinrivoluzionalafisicaprimaconlaRelativitàRistretta,assumendocomepostulatolacostanzauniversaledellavelocitàdellaluceesuccessivamente,conlaRelativitàGenerale,trasformaradicalmenteiprecedenticoncetti,newtonianiekantiani,dispazioetempo.Ilnuovocontinuospazio-temporalenonèpiùunassolutoedindifferentecontenitore,maèinscindibilmentelegatoallamateria-energiadelcosmo.

Ladistribuzionedimateria-energiaplasmalastrutturageometricadellospazio-tempoelospazio,così“curvato”definisceletraiettoriechelamateriaelalucedevonoseguire.

10

11

Unrisultatoincredibileallora,verificatoafaticaconleosservazionidell’eclissidiSoledel1919,maoggiaccessibileatutti:leimmaginispettacolariottenuteconilTelescopioSpazialeHubblecimostranocomel’aspettooriginaledigalassielontane,passandoattraversograndidistribuzionidimassa,comequellediunammassodigalassiepiùvicine,ciappaiadeformatoinmoltepliciarchiefilamenti.Segnoevidentechelospazioplasmatodallamassasisiatrasformatoinuna“lentegravitazionale”

...avoltesigeneranoimmaginicuriose,chestimolanolafantasia,comel’evanescentesorrisodelgattodiAlice...

Possiamosorrideredifronteaquestiaccostamenti...madonounsegnoevidentecheunconcettoinizialmentecosìastrattoelontanodallanostraesperienzacistiaormaidiventandofamiliare.

12

AltrionfodellaRelativitàGeneralemancavaancoraunanello:larivelazionedirettadelleondegravitazionali.Selamassadeformalospazioattornoasé,quandoquestasimuoveladeformazionelasegueequestavariazionetemporalesidevepropagarenellospaziocircostante.Einsteinl’avevaprevistoeglieffettiindirettidell’emissionedelleondegravitazionalieranogiàstaticonfermatidall’osservazionediunastellapulsarbinaria.

Finalmente,pochigiornifa,dopopiùdimezzosecolodiperseveranza,gliinterferometridellacollaborazioneLIGOhannorivelatoleondeemesse,contuttaprobabilità,daduebuchinericoalescentiinuno.Unfenomenofrequentenelleepochepassate,resoorapercepibiledall’estremasensibilitàraggiuntadaglistrumenti.

13

Siaprecosìunanuova,attesafinestraosservativa,complementareaquelladellaradiazioneelettromagnetica,checipermetteràdipenetrareinscenaricosmicifinorapreclusiall’indagine.

Sicuramentequestorisultatodarà rinnovatoimpulsoallacostruzionedinuovisofisticatistrumentidedicatiall’osservazionedelleondegravitazionali,comeilprogettospazialeLISA,ilcuiprecursoretecnologico,LISAPathfinder èstatocollocatoinorbital’annoscorsodall’AgenziaSpazialeEuropea.

14

Edèunagrandesoddisfazionesottolinearechel’ItaliaeilnostroDipartimentodiFisicaedAstronomiasonoinprimalineainquestaricercaconlacostruzioneel’operazionedellostrumentoVirgo,sitoaCascinaneipressidiPisa,epartedellacollaborazionemondialesullaricercadelleondegravitazionali.Ciauguriamotuttichequestorisultatoportirinnovatoimpulsoenuoverisorseallanostraricercadibase.

15

Dopoquestointermezzodiattualità,torniamoallerivoluzionichehannodatoorigineallacosmologiamoderna.QuandoEinsteinprovaadapplicareleequazionidellaRelativitàGeneraleall’interouniverso,ottieneunrisultatoperluiinatteso:leequazionidiconochel’universononpuòrimanerestatico,deveespandersiocontrarsi.Maciòeracontrarioaquantoapparivaall’epocaealloraEinsteinmodificalesueequazioniintroducendounacostante,lacostantecosmologica,chehailcompitosi“stabilizzare”l’universodescrittodallesueequazioni.

16

Valelapenadiricordareinfattichefinoal1920,gliastronomisichiedevanoancorasealcuneimmagininebulosevisteconilorotelescopifosserodellenubigassoseappartenentiallanostraGalassiaoppurefosseroessestessedellegalassie,similiallanostraViaLattea,mamoltopiùlontane.Èdel1920ilfamoso“GreatDebate”tragliastronomiamericaniShapleyeCurtisperstabilirelanaturadellagalassiadiAndromeda.

Dueannidopo,nel1922,EdwinHubbledimostra,grazieall’osservazionediunparticolaretipodistellevariabili,cheAndromedaèesternaallanostragalassiaesitrovaaddiritturaacirca2milioniemezzodiannilucedanoi.

17

L’universodivieneimmensamentepiùgrandeelegalassie,nonpiùlestelle,sonoiveri“mattoni”costituentiilcosmo.

18

Permaneperòunmistero,unparadosso:perchéilcielociapparebuio?Cosac’ètragalassiaegalassia?Sel’universodiestendesseall’infinitoefosseuniformementepopolatodigalassie,ilcielonotturnodovrebbeapparircituttotassellatodigalassieeluminosocomedigiorno...

19

Unospiragliodisoluzionedelmisteroarrivanel1927conlapubblicazioneinfrancese,inunaoscurarivistabelga,dell’articolo“Ununivers homogènedemasseconstanteetderayoncroissant,rendantcomptedelavitesse radialedesnébuleuses extra-galactiques.”(“Ununiversoomogeneodimassacostanteeraggiocrescentechegiustificalavelocitàradialedellenebuloseextragalattiche”).Infattiidatiosservativirecentementepubblicatiindicavanochelegalassieapparivanoallontanarsituttedall’osservatoreconvelocitàcrescente,proporzionaleallalorodistanza.Lemaîtreperprimoproponeunmodelloteoricochespiegaidatiosservativi.Curiosamentelatraduzioneininglesedelsuolavorosullarivistainglese,benpiùnota,Monthly Notices riportasoloilmodelloteorico,“censurando”idatiosservativicheinvecevengonopubblicatinellostessoannodaEdwinHubble,checosìlegaindissolubilmenteilsuonomeallaleggechedescrivel’espansionedell’universo.

20

Legalassiesembranoquindiallontanarsil’unadall’altra,manonsitrattadiunavelocitàdinamica,comequellachenoisperimentiamonellavitaquotidiana.Èlospaziochesiespande,trascinandoconsélegalassie,comel’uvettainunafocacciachelievita...

21

Proprioperchéèlospaziochesiespande,nonosserviamosolol’apparenterecessionedellegalassie,matuttele“lunghezze”ciappaionoallungarsi,inclusalalunghezzadelleondeelettromagnetiche,della“luce”.Glioggetticosmiciremoticiappaionoquindipiùarrossatirispettoallalucedaloroemessainorigine.Èilfenomenodelred-shift cosmologicochecipermette,dall’osservazionedioggettinoti,comestelleegalassie,distimarelalorodistanzae,notalalorovelocitàdirecessione,laleggediespansionecosmica.

22

Sel’universoèinespansione,significachenelpassatoerapiùdensoeconseguentementepiùcaldo.Nel1948,GeorgeGamowipotizzachenellefasiinizialidell’espansioneilcosmodovevaesserecostituitodaungasuniformediprotoniedelettroni,completamenteionizzato,quindiopacoallaradiazioneedingrado,duranteunbrevissimointervalloditempo,diprodurrepernucleo-sintesiElioetraccedielementileggeri.Lesueprevisioni,delfondocosmicodimicroondeedellanucleo-sintesiprimordiale,oggiampiamenteconfermate,costituiscono,assiemeall’espansionedell’universo,itrepilastrisucuipoggiasaldamentel’attualemodellocosmologico.

23

Possiamooracercarediricostruirelastoriadelcosmo..

Dell’inizioedellapossibilitàchetuttoemergadaunafluttuazionequantisticadellospazio-tempo,diremotrapoco.Sembrainvecesemprepiùplausibileunafasediespansioneesponenziale,chiamatainflazione,chedopocirca10-33 secondidall’ipoteticoistantezero,quasiistantaneamentefaaumentareledimensionidell’universodiunaquantitàsmisurata.Nonvisonoprovedirettediquestafase,nésononotelecausediuntaleevento,uniconellastoriadelcosmo,maseloammettiamo,molteinspiegabiliincongruenzedelmodellocosmologicospariscono:ilfuturocidiràsel’ipotesicontinueràadesseresostenibile.

Dopoquestafase,lenostreconoscenzesifannopiùsolide:lagiàcitatanucleo-sintesiprimordialeproduceatomidiElioinquantitàbendefinita(circail25%),successivamenteleprimestelleproduconoallorointernotuttiglielementichimicichebenconosciamoechecostituisconolarealtàmaterialechecicircondaedicuisiamofattinoistessi.Infattilestelle,esplodendoedisseminandoiloroprodottidisintesinelmezzointerstellareloarricchisconochimicamenteedèsempreaffascinantericordarecheognisingoloatomodiferrochecircolainquestomomentonelnostrosangueconl’emoglobinaèstatoprodottoall’internodiqualchelontanastellapoiesplosacomesupernova...siamoveramentefiglidellestelle...!

Lenubimolecolaricosìarricchitecollassanoperformarenuovegenerazionidistelleeconloro– oggilosappiamopercerto– ipianeti,moltideiqualisimiliperdimensioniecondizionifisicheallanostraTerra.

Anchelavitabiologicaelacoscienzasisarannosviluppateconlastessaomogeneitàevolutivachefinoraabbiamoosservatonelcosmo?Nonlopossiamoancoraaffermare,eforsenonpotremomairispondereconcertezzaaquestoaffascinanteinterrogativo...

24

Lasciamoloperorasospesoetorniamoallanostrastoriacosmica:qualisonolecaratteristichefondamentalidelcosmocheabbiamoappresonegliultimidecenni?

• Ilcosmohauna“storia”chesidipananeltempodacirca13,8miliardidianni.• Ilcosmoevolvecomeunaunitàinterconnessaedinscindibiledispazio-tempoe

materia-energia.• Ognifasedellasuaevoluzionedipendedallaprecedenteepreparalefasi

successive.• Dopo14miliardidianni,almenosuunosperduto,minuscolopianeta,

dall’evoluzionecosmicaèemersalavitabiologicaelacoscienzadisé.• Senzaevocareinconcludentiprincipiantropici,dobbiamoriconoscerechesiamo

inrelazionecontuttoilcosmoattraversounasortadigolden braid,dicatenadoratachecicollegaadognisuafaseevolutiva.

Ètuttoquindiprevedibile?Etvideturquod sic...direbbeTommaso...

...perpoiriprenderesubitoconunSed contra...

25

Eccoinvecechel’universociimpartisceunalezionediumiltà:quandoognicaselladelmosaicocosmicosembravaavertrovatolagiustacollocazione,idatiosservativicidiconochetuttoquellochefinoraconoscevanodell’universo,stelle,galassie,nebulose,nonrappresentacheil5%dituttociòcheesiste.Circail25%deltuttoècostituitodamateriaoscura,ovverodamateriachefasentirelapropriaazionegravitazionale,manonemetteradiazioneelettromagnetica(luce)dialcuntipoeilrestante70%circaèattribuibileall’energiaoscura,un’entitàdinaturadadefinire(dindd direbberoicolleghimedici)dicuisappiamosolocheèresponsabilediunainattesaaccelerazionedell’espansionecosmica.

Nonèquestalasedeperapprofondirelebasiosservativeescientifichediquesteultimeaffermazionichepossonoapparireapodittiche.Possiamoperòproporrequalcheriflessioneconclusivadicarattereepistemologico.

26

Lascoperta(imprevedibile)dellamateriaoscuraedell’energiaoscurapresentinell’universodovrebbefartacerepersemprecolorocheancoroggisiilludonodipoterarrivareadunaTeoriadelTutto(Theory ofEverythingoToE).Chicipuòinfattiassicurarechetra10,20,...100anni,gliastronominonscopranoaltreentitàimprevedibili,finoadalloranascostenellatramacosmica?

L’unicafededelloscienziatodeveesserelaconvinzionediriusciresempre,anchedifronteaidatisperimentalipiùinattesi,atrovarequelle“affezioni”traifenomenichenepermettonounadescrizionerazionale:conle“necessariedimostrazioni”,comedicevaGalilei.

Madovrebbeancheessereumilmenteconsapevolechenonpotràmaiporrelaparolafineallasuaricerca.

Inoltre,dalmomentochelospazio-tempoèinscindibiledallamateria-energia,dovrebbericonoscerechel’ipoteticoistantezerocheilmodellomatematico-cosmologico(nonnecessariamentelarealtà)prevede,èinsondabiledalmetodoscientifico.

27

Nonostante la lezionediumiltà impartitaci dal cosmostesso,leggiamo inunrecente librodiHawking eMlodinow – “TheGrand Design”– le seguenti affermazioni:

“Comepossiamo comprendere il mondo incuicitroviamo? Comesi comporta l'universo? Qualè lanatura dellarealtà? Che origine hatutto ciò?...Per secoli questi interrogativi sono stati dipertinenza della filosofia,ma lafilosofia è morta,…Così sono stati gli scienziati araccogliere la fiaccola … della conoscenza.”

Ora,vedoconpiacere che imiei colleghi filosofiquipresenti sonovivievegeti enonsembrano avere alcunaintenzionedi commettere unsuicidiocollettivo: potremmo sorridere difronteaqueste ingenuesciocchezzeoconsigliare agliautoridi leggere (nonrileggere cheper lorononmi sembra il termine adeguato) Platone,Lettera settima, primadiparlare, avanvera, della fiaccoladellaconoscenza.

Ma illibroèunbestseller equindipensodovremmo preoccuparci. Soprattutto seloleggiamo inparallelo convoci, vere ofalsenonhaimportanza, diriduzioneoeliminazione dello studiodella filosofiadalla scuola.

Che fare?Daquantoabbiamovisto, il cosmoe lasuaevoluzione (checomprende naturalmente anchel’evoluzione biologica el’emergere della coscienza)è ilterreno ideale perunacollaborazione costruttiva trascienzaefilosofia.

Inparticolare l’unitarietà dell’evoluzione cosmica, la relazionalità checollega ogni suafasee lanon-localitàdella realtà fenomenica, chiedonoconforzaalla filosofiadiapprofondire l’ontologiadelle relazioni.

Edovesenonqui,nell’Università, dovrebbe avvenire concretamente questoriavvicinamento della culturascientificaediquella umanistica, discienze, filosofiaedarte, eperchéno,vistochenondobbiamotemere ilconfrontodelle idee, lateologia? tutti insieme incamminoverso la trasformazione della conoscenzainsapienza.

IlnostroDipartimento diBiologia hagià tracciato unsolcoimportante ecoraggioso inquestadirezioneemiauspicochealtri, soprattuttoFisica,Astronomia eMatematica seguano l’esempio.

28

Questomioauspiciomipermette,inconclusione,direndereomaggioadunmiograndeMaestro,unodeimaggioripoetiitalianidelNovecento,AndreaZanzotto,chehoavutoilprivilegiodiaverecomeprofessoredilettereallescuolemedie.

Giàalloraincitavanoi,giovaniappenauscitidalleelementari,aperseguireunumanesimoglobale,mischiandoscienzaepoesia.Affascinatodall’emergentecibernetica,alternavalezionisullaconsecutiotemporum conl’algebradiBoole.

Attentissimoaglisviluppidellascienzaecriticoferocedelloscempioculturalecuisuomalgradoassisteva,nelDicembredel1999pubblicòsulCorrieredellaSeraunabreve,mestamenteironicapoesiachemisembraemblematica.

Eravamoallavigilia– ricordate? –dellafamigeratabufaladelmillenniumbugenellanottetrail21eil22DicembrelaLuna,infasediplenilunio,sisarebbetrovatamoltoprossimaalperigeo,alladistanzaminimadallaTerra.Cisarebbeapparsaquindileggermentepiùgrandedelsolito,manonpiùluminosaperché,comesannoglistudentidiastronomia,laluminositàsuperficialediunoggettochebrilladiluceriflessa,nondipendedallasuadistanza.Matant’è,tuttiigiornalieimediaannunciaronoalmondochequellaserasisarebbevistalaLunapiùbrillantedelmillennio.

Zanzottonaturalmentecapìsubitol’inconsistenzascientificadegliannunciededicòquestosuodivertimentoall’amicaLuna:

29

Laconclusioneciservadimonito:sevogliamoevitarechelegenerazionifuturerimanganoirretitedallapoltigliapseudo-informativacheciinvadequotidianamente,dobbiamofornirlorovalidistrumentididifesachenonpossonocheesseremultidisciplinari.

Esenoiuniversitaripadovaniperseguiremoquestoobiettivodiunitàculturale,nonfaremoaltrochetenerfedealnostrogloriosopluricentenariomotto“UniversaUniversis PatavinaLibertas”

AdMajora!

30