Principio antropico o creazionismo evolutivo?


Categoria: Frontiere della Fisica, SCIENZA e TECNOLOGIA

martedì, 10 aprile 2012

Da circa quattro secoli a oggi, in conseguenza della forte scossa alla posizione centrale della Terra e dell’uomo nell’universo, provocata prima dalla scoperta del moto del nostro pianeta intorno al sole, e poi da quelle successive, che relegavano, a loro volta questa stella in posizione periferica rispetto al centro della Galassia, e collocavano quest’ultima, quale membro non particolarmente significativo, nel moto d’insieme di espansione di tutte le galassie nel cosmo, si era sempre più affermato, come assioma indiscusso, il cosiddetto principio copernicano, secondo il quale la posizione dell’osservatore terrestre non poteva e non doveva risultare privilegiata in alcun senso. Codesto dogma veniva ad assumere la sua forma più drastica nella teoria cosmologica dello stato stazionario, in voga intorno al 1950, secondo la quale non solo qualsiasi osservatore non poteva pretendere a una posizione particolare nello spazio, ma così pure nel tempo, risultando inimmaginabile, in questo quadro teorico, un qualsivoglia riferimento cronologico preferenziale.

Ora, all’alba degli anni settanta del secolo scorso, questo estremo copernicanesimo è stato posto in dubbio, dapprima dal fisico americano Robert Dicke, in quanto appare insostenibile considerare l’osservatore come assolutamente estraneo a quanto osserva: poiché, con il solo fatto di osservare, egli viene inserito nel cosmo, e può esercitare la sua funzione solamente se posto in condizioni adatte allo sviluppo della vita.
L’avvio a questo genere di considerazioni è avvenuto nel modo seguente. È ben noto come una gran parte delle leggi della fisica, macro e microscopica, dipenda, da un lato, da un certo numero di costanti universali: velocità della luce c, costante di gravitazione G, costante di Planck h, carica e massa dell’elettrone, massa del protone, e così via, tutte dotate di un valore accuratamente misurato e ben definito; d’altronde, per diverse di esse, da un certo numero di parametri che appaiono costanti nella nostra epoca, ma che in un lungo intervallo di tempo sono da pensarsi variabili: tra questi, la costante di Hubble, nella legge dell’espansione cosmica, il cui inverso è dell’ordine di grandezza della vita dell’universo, e, nello stesso ordine d’idee, le dimensioni stesse del cosmo, e in particolare l’età del Sole, quella della Terra e via dicendo. In linea molto generale e del tutto teorica, le leggi della fisica rimarrebbero qualitativamente le stesse qualora tali costanti fossero cambiate.
Però furono notate, fra alcune di queste costanti, relazioni numeriche molto semplici, come la costante di struttura fine, che mette in relazione note costanti universali e che vale 1/137, le quali hanno dato luogo a speculazioni intese a giustificare questi particolari rapporti fra esse. In seguito a un primo lavoro del fisico australiano Brandon Carter, iniziò a prevalere l’idea che tali relazioni fossero invece una conseguenza del cosiddetto principio antropico, secondo il quale le costanti fisiche possono avere solo i valori che hanno, o valori che da questi differirebbero di molto poco, perché, in caso contrario, l’universo non si sarebbe prestato a generare gli essere umani che stanno compiendo le osservazioni, e la cui esistenza è indispensabile affinché qualcosa dell’universo venga di fatto conosciuto dal proprio interno. Del resto se si calcola la probabilità che le 19 costanti universali siano così ben sintonizzate da produrre questo universo, viene fuori che essa vale solo uno su 10 elevato alla 229, cioè un numero incredibilmente piccolo. Si direbbe quindi, secondo i sostenitori di questo principio, che il nostro cosmo sia “antropico“, confezionato a misura d’uomo.
Questa idea generale, espressa inizialmente da Carter, si può formulare secondo due diverse sfumature d’intensità. Nella sua prima forma attenuata, detta principio antropico debole, viene asserito che la posizione dell’osservatore nell’universo non può essere qualsiasi, nei riguardi sia dello spazio sia del tempo, perché la scelta delle sue coordinate spazio-temporali nel cosmo deve essere tale da rendere possibile la vita, laddove e quando egli appare. Questa ipotesi pone a priori un forte condizionamento sulle costanti di seconda specie, relative ai connotati dell’universo. Per esempio, non sarebbe stato possibile che i cosmologi avessero scoperto che l’età dell’universo, inverso della costante di Hubble, fosse molto più breve o molto più lunga di quella effettivamente misurata, la quale è dell’ordine di grandezza dei tempi caratteristici per l’evoluzione delle stelle di massa media sulla sequenza principale del diagramma di Hertzsprung-Russell. In effetti, la possibilità dell’esistenza di pianeti come il nostro, e quindi di esseri viventi, dipende dalla formazione degli elementi pesanti, quali il carbonio e l’ossigeno, il calcio e il ferro, che sono fabbricati dalle stelle nel corso della loro evoluzione: in una durata cosmica troppo breve, gli elementi pesanti non avrebbero avuto il tempo di formarsi in quantità sufficiente; altresì, in una durata troppo lunga, le stelle sarebbero in media troppo invecchiate per svolgere la parte che spetta al Sole nel regolare la vita sulla Terra.
Proponendo un altro esempio concettuale, supponiamo che la gravità fosse molto più intensa: in tal caso, a parità di tutto il resto, le stelle sarebbero più piccole che nel nostro universo e brucerebbero più rapidamente il loro combustibile nucleare per opporsi al collasso gravitazionale. Se la gravità avesse un’intensità abbastanza grande, le stelle esaurirebbero la loro sorgente di energia nucleare prima che forme di vita complessa, come gli esseri umani, avessero il tempo di evolversi.

In questa prospettiva, un universo infinito potrebbe essere suddiviso in “domini“, soggetti a leggi fisiche diverse. Questi domini potrebbero essere separati fra loro spazialmente, fuori dalla portata degli strumenti osservativi terrestri, o temporalmente: in un certo qual modo potrebbero essere fors’anche “precedenti” al Big Bang. Oppure potrebbero esistere in un qualche superspazio pluridimensionale, collegato al nostro cosmo da cunicoli spazio-temporali. Forme di vita simili alla nostra esisterebbero solo in domini in cui le stelle avessero una vita abbastanza lunga da permettere l’evoluzione di organismi complessi, e dove anche le condizioni fossero appropriate.
Vi è una seconda formulazione, molto più drastica, nota come principio antropico forte, quando si asserisce che non solo le costanti di seconda specie, ma pure quelle di prima specie, che i fisici considerano costanti fisiche in senso assoluto, come la velocità della luce o la costante di Planck, non avrebbero potuto essere molto diverse da quanto viene sperimentalmente misurato.
La versione forte del principio antropico suggerisce che l’universo non abbia avuto scelta su come emergere dal Big Bang, costruito appunto, come ho scritto prima, su misura per noi. Alcuni fisici, e in particolare l’americano John Archibald Wheeler, hanno collegato quest’asserzione con idee della teoria quantistica, secondo le quali nulla sarebbe reale fino a quando non viene osservato: in altri termini, la realtà fisica del nostro universo dipenderebbe dalla presenza di osservatori intelligenti, consapevoli della sua esistenza; sarebbe solo l’osservazione ad assicurare che le interazioni fondamentali e le costanti di natura abbiano i valori che conosciamo.
Altri vedono, nelle “coincidenze” che permettono l’esistenza della vita nell’universo, una prova che esso sia opera di un “architetto intelligente“. A questo livello, la controversia sulla cosmologia antropica è una variazione sul vecchio argomento del disegno intelligente, usato per “dimostrare” l’esistenza di Dio: secondo questo argomento, che ha avuto il suo paladino più influente nel teologo inglese William Paley, gli organismi viventi sono troppo complicati per poter avere avuto origine per caso. Secondo l’argomentazione contraria, rappresentata poco dopo dal naturalista inglese Charles Darwin, la complessità degli organismi viventi sarebbe il prodotto dell’evoluzione per selezione naturale, la quale ha adattato gli organismi al loro ambiente, senza alcun bisogno della mano di Dio.
Fatto molto interessante, questo argomento contrario è stato ora esteso all’ambito della cosmologia, grazie anche all’opera del fisico-matematico americano Lee Smolin. Questi ha sostenuto che, quando un universo neonato si stacca dal proprio genitore attraverso un buco nero, le leggi della fisica nel “nuovo” universo possono essere leggermente diverse da quelle vigenti nel “vecchio” universo. Queste differenze nelle leggi della fisica potrebbero fornire la materia prima a una selezione naturale al livello degli universi stessi, cosicché gli universi più efficienti nella produzione di buchi neri, in grado quindi di produrre altri universi simili a se stessi, avrebbero la meglio in una specie di lotta cosmologica per la conquista dello spazio.
Secondo quest’argomentazione saranno avvantaggiate dal processo di selezione le leggi della fisica che favoriscono la conversione della materia in molti buchi neri. Smolin sostiene che il nostro universo sia con molta probabilità un prodotto finale di un tale processo evoluzionistico, e che le leggi della fisica, che ci sembrano così ben adattate a permettere la nostra esistenza, siano in realtà sintonizzate in modo fine alla produzione di buchi neri e di un maggior numero di universi neonati.
La nostra esistenza potrebbe essere quindi una conseguenza parassitica del fatto che tali leggi permettano casualmente l’esistenza del carbonio e degli altri elementi su cui si fonda la vita come la conosciamo.

Angelo Grimaldi