Scienze & Tecnologia

Dal plasma ai sistemi quantistici: il mistero dell’Autocoscienza

di Stefano Capitanio

L’evoluzione non è una forza ma un processo; non una causa ma una legge [John Morley]

Featured image

Osservare il cielo è un viaggio visivo indietro nel tempo. La luce può impiegare anche milioni o miliardi di anni per raggiungerci dalle galassie più lontane, cosa che ci ha permesso di ammirare l’universo primordiale.

Da sempre gli uomini hanno riposto nel cosmo l’apice della propria spiritualità e curiosità, rendendolo la chiave di volta dei sistemi religiosi e il vaso di pandora della scienza, certi che contenesse la risposta relativa alla nascita della nostra coscienza.

IL BIG-BANG

Non ci fu nessun -Bang!-, infatti la teoria cosmologica che porta il suddetto nome, non prevede un’esplosione all’inizio della creazione [1], ma tenta solo di spiegare quello strano fenomeno che è l’espansione dell’universo.

Nell’attimo in cui lo spazio e il tempo cominciarono ad esistere non sappiamo cosa successe, né cosa ci fosse prima, anche perché risulta alquanto illogico domandarsi cosa ci fosse prima del tempo stesso. La teoria più supportata al giorno d’oggi prevede una singolarità, ovvero un momento in cui le leggi della fisica cadono, in quanto il sistema tende all’infinito[2]; potremmo rappresentarla con un “uovo cosmico” dalla temperatura e dalla densità incalcolabili, ove tutta la materia dell’universo era confinata in uno spazio inferiore a quello di un atomo. Un microsecondo dopo l’inizio dell’espansione (quando il cosmo aveva raggiunto le dimensioni di un pallone da calcio), data la natura dell’universo primordiale, neanche gli elettroni e i protoni potevano esistere in quella forma, infatti lo stato iniziale fu quello di un plasma di gluoni e quark, particelle infinitesimamente piccole. Durante le prime fasi dell’espansione, i fotoni interagivano con le particelle cariche in un equilibrio termodinamico con la materia[3], il che rendeva l’universo opaco; trecentomila anni dopo, quando l’espansione rese la materia dominante sottraendo energia alla radiazione e la temperatura scese a diecimila gradi kelvin, gli elettroni e i nuclei si fusero per formare atomi di idrogeno, deuterio ed elio; a quel punto i fotoni disdegnarono di interagire ulteriormente con la materia, rendendo l’universo trasparente alla sua stessa luce. In quel momento si generò la radiazione di fondo cosmica: la luce più antica che abbiamo potuto osservare e che continua ad espandersi e raffreddarsi, è datata 13,7 miliardi di anni.

1- Alan Guth ha ipotizzato un modello standard detto Inflazionario. La teoria afferma che dopo dieci secondi dalla nascita dell’universo, esso abbia accresciuto le proprie dimensioni in modo esponenziale in poche frazioni di secondo, grazie ad una forza unificata delle quattro interazioni fondamentali (gravitazionale, elettromagnetica, nucleare debole e nucleare forte).

2-Una singolarità gravitazionale è un punto dello spaziotempo in cui il campo gravitazionale ha tendenza verso un valore infinito. Inoltre, secondo alcune teorie fisiche sull’origine dell’universo, l’universo stesso potrebbe avere avuto inizio con una singolarità gravitazionale (il Big-Bang) e potrebbe finire con essa (il Big-Crunch).

3- La materia “ingabbiava” la luce.

Linea_temporale_della_radiazione_di_fondo STELLE E GALASSIE

Dopo seicento milioni di anni, la temperatura dell’universo scese a -200° celsius, e la diversificazione delle forze diede origine alle prime stelle e alle prime galassie, tra cui la Via lattea, che ci sta gentilmente ospitando. Una stella nasce all’interno di una nube molecolare grazie ad una instabilità gravitazionale, che permette alla materia, una volta soddisfatti i criteri dell’instabilità di Janes[4], di collassare su se stessa. Le particelle, sempre più compresse, si muovono a velocità elevatissime, causando l’aumento della temperatura e l’innesco delle reazioni termonucleari nel nucleo. Dalla quantità di materia ivi presente dipende il tipo di stella e il suo ciclo vitale (che può durare qualche milione, o qualche miliardo di anni). Le stelle trascorrono il 90% della loro esistenza in una fase di stabilità, fondendo molecole di idrogeno, e producendo elio. Nelle fasi finali, quando il carburante è ormai terminato, la stella, pur di sopravvivere, si converte in una vera e propria fucina di elementi, innalzando le proprie temperature e fondendo l’elio in carbonio, poi in nichel, silicio e ferro. Questo processo è alla base della creazione degli elementi pesanti nell’universo, che vengono scagliati nello spazio circostante in quantità enormi, a seguito dell’esplosione finale dell’ astro, permettendo la creazione di nuove stelle e pianeti.

4-L’ instabilità di Jeans è un tipo di instabilità che è all’origine del  collasso gravitazionale delle nubi interstellari di gas  e della conseguente formazione stellare. Tale instabilità si instaura quando la pressione interna del gas non è in grado di contrastare il collasso gravitazionale cui va naturalmente incontro una nube ricca di materia.

6904509-cosmic-explosion

LA TERRA

Da una nebulosa formatasi nel settore ovest della via lattea, ebbe origine il sistema solare. Dominato da una nana gialla di media grandezza, ospita nove pianeti, che disegnano un’orbita ellittica attorno al Sole[5]. La Terra, terzo pianeta per distanza dalla propria stella, si rese palcoscenico di un evento davvero singolare. Nata quattro miliardi di anni fa, dopo due miliardi di anni, osservò i primi sistemi semplici interagire con l’esterno per garantirsi la sopravvivenza. Il passaggio dalla materia inerte ad un sistema vivo è dipeso probabilmente dalle condizioni primordiali della terra, ancora in fase di raffreddamento della crosta e dominata dall’attività vulcanica, che, dopo aver generato un’atmosfera riducente fatta di biossido di carbonio, permise la nascita degli oceani grazie alla condensazione del vapore acqueo. La fotosintesi aggiunse ossigeno nell’aria, e ozono nell’atmosfera, mentre nel brodo primordiale degli oceani le prime cellule si addensavano per generare sistemi più complessi, nei pressi delle correnti calde. Anche se tale processo, nell’arco di milioni di anni, riuscì a generare numerose specie di vita complesse e fisicamente possenti, come i dinosauri, cinque estinzioni di massa[6], polverizzarono più volte gli sforzi della natura.

5-Il sistema solare si trova nel braccio di Orione della Via Lattea, poco lontano dal disco galattico, dal cui centro dista quasi 28 000 anni luce. Esso compie una rivoluzione all’interno della stessa Galassia, percorrendo un’orbita ellittica; dalla Terra, il moto sembra essere diretto verso una direzione apparente. La velocità di rivoluzione media è pari a circa 250 km/s, e per compiere una rivoluzione completa il sistema solare impiega circa 230 milioni di anni. 6- Ordoviciano-Siluriano (circa 450 milioni di anni fa)   Devoniano superiore (circa 377 milioni di anni fa)   Permiano-Triassico (circa 251 milioni di anni fa)  Triassico-Giurassico (circa 203 milioni di anni fa)   Cretaceo-Terziario (circa 66 milioni di anni fa)Terra-primordiale-672x372

L’HOMO SAPIENS

La specie più ingegnosa e che più di tutte ha modificato l’ambiente circostante per sopravvivere è quella dell’Homo[7], nata in Africa oltre due milioni di anni fa. Il sistema elettrofisico ed elettrochimico dell’uomo, non si differenzia dal resto degli animali per motivi fisici, quanto intellettivi. Il cranio di questa specie ospita il sistema più complesso dell’universo conosciuto: il cervello [8]. Alla base della capacità di autopercepersi degli esseri umani, c’è un sistema quantistico capace di apprendere oltre tre trilioni di azioni basilari, e di tenere il corpo che lo ospita in equilibrio. Le capacità cerebrali dell’Homo Sapiens (nato circa duecentomila anni fa) erano pari a quello dell’uomo moderno; ma le poche informazioni sensibili apprese fino a quel momento hanno dovuto subire migliaia di rielaborazioni,ed essere supportate dallo sviluppo tecnologico, prima che potessimo formulare ipotesi attendibili sulla nostra stessa natura.evoluzione (1)Erano molte le specie simili a noi, ma la scarsa capacità di adattamento ha fatto si che perissero. Il bisogno di resistere in equilibrio è ciò che accomuna tutta la materia, vivente e non, del nostro universo, costantemente schiacciata sotto il peso dell’entropia e della gravità. Lottare con tutte le forze e i mezzi necessari è l’unico modo per procrastinare l’inevitabile sconfitta: Innalzare le proprie temperature di milioni di gradi,   mimetizzarsi, produrre veleno, consumare il sistema ospitante, costruire armi… Non esistono regole, solo indifferenza reciproca. Se quel che traspare dall’osservazione di un tale sistema, risulta essere l’ingiustizia di una condanna formale firmata alla nascita, è pur vero che la nostra permanenza su questo pianeta è dovuta alle disgregazioni e ricombinazioni dei sistemi precedenti. La morte è un concetto che si adatta alla nostra idea di essenza e sentimento, ma non al divenire dell’Universo, dove nulla cessa di esistere, ma si trasforma semplicemente. E’ difficile distinguere gli esseri umani in un’ epoca priva di linguaggio, convenzioni sociali e sovrastrutture mentali, dato che è proprio lo sviluppo di tali concetti che ci ha permesso di identificarci come tali. Il Sole e la Luna dominavano il cielo e, privi di un nome, si alternavano per illuminare la via a quello spaurito e selvaggio gruppo di ominidi, inconsci del futuro che attendeva la propria specie. Gli occhi non erano ancora sviluppati, e le tonalità del blu e del verde quasi non si distinguevano, rendendo lo scenario visivo saturo di sfumature rossastre.[9] La raccolta del cibo e la sopravvivenza del gruppo erano alla base dell’esistenza, che procedeva in una lotta serrata all’ambiente ostile e alle belve. Il passaggio all’alimentazione carnivora, attestato circa 2,6 milioni di anni fa, segna una prima grande rivoluzione nella vita dell’uomo, che scopre, grazie alle maggiori scorte di cibo e riserve energetiche, il tempo libero. Lo scenario che la volta celeste offriva di notte alle creature che potevano giovarne, era molto diverso dal nostro (oscurato dall’inquinamento luminoso), e ispirava affezioni più oscure e profonde, di quelle che siamo soliti provare alzando gli occhi al cielo. Grazie ai continui impulsi dell’ambiente circostante, percepiti e analizzati dai sensi, unici ponti relazionali tra il mondo sensibile e il cervello, ci siamo interrogati sui nostri sentimenti e, un po’, alla volta abbiamo cominciato a  delinearli,  imparando a scoprire noi stessi.

7-Ci sono furiosi dibattiti sulle origini dell’uomo, ma tra gli scienziati c’è comunque un ampio consenso nella teoria secondo cui tutte le diverse specie di esseri umani che sono esistite siano discese da alcune creature simili alle scimmie che assunsero una posizione eretta circa sei milioni di anni fa. Queste creature ebbero numerosi discendenti, molti dei quali si estinsero, ma la prima creatura che avremmo riconosciuto come umano apparve in Africa due milioni di anni fa. 8-Parte dell’encefalo contenuta nella cavità cranica, in cui hanno sede i centri nervosi che presiedono alla motilità, alla percezione sensoriale e a tutte le funzioni superiori 9- Hugo Magnus (1842–1907) oftalmologo Tedesco, confermò scientificamente la tesi supportata da Goethe e William Gladston, che desunsero una primitività uculare da parte dei Greci, analizzando le descrizioni cromatiche contenute nei testi. Magnus dimostrò che l’occhio umano aveva subito un processo di adattamento graduale alla desunzione dei colori, partendo da quelli più ricchi di luce (rosso, giallo) e arrivando, dopo l’anno zero, a percepire quelli più deboli (blu,verde).

milkyway-edge

Per approfondire l’argomento

-Alfa e Omega- la ricerca dell’origine e della fine del nostro universo [Charles Seife]

-L’uomo e L’Universo [Neil Turok]

-The Asimov’s New Guide To Science (Il Libro di Fisica) [Isaac Asimov]

-I Colori dei Greci [docente Maria Michela Sassi] (articolo pubblicato sul blog “Multiversoweb.it”)

Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...