Gli interrogativi che mi sono sempre posto da quando mi occupo d'astronomia e che tuttora mi pongo quando tra una galassia e l'altra contemplo la vastità e la bellezza del cielo stellato sono: Da dove è venuto tutto questo? Come ha avuto luogo? E, soprattutto, l'universo ha uno scopo? Si tratta di domande sotto certi aspetti scontate, ma alle quali si tende spesso a dare risposte elusive, banali o che inevitabilmente sfociano in argomenti religiosi assai poco convincenti (almeno per chi è alla ricerca di risposte concrete).
Sostenere, ad esempio, che l'universo è sempre esistito, come affermava la teoria dello Stato Stazionario, e che è quindi eterno, è un'idea che mi ha sempre disturbato: noi mortali, per natura, non siamo in grado di concepire l'eternità e istintivamente sentiamo il bisogno di aggrapparci a qualcosa che ha avuto un inizio (NOTA). D'altra parte, affermare che un Essere supremo ha creato dal nulla l'intero universo, sia pur limitandosi al tempo infinitesimo del Big Bang, può sembrare a prima vista un buon punto di partenza, ma in realtà non risolve affatto il problema spinoso dell'infinito, in quanto non fa altro che porre il concetto stesso di eternità ad assioma. A nessuno sano di mente, infatti, verrebbe l'idea di formulare la domanda: Ma allora chi ha creato Dio?
Se siamo pertanto destinati a inciampare nello scomodo dilemma dell'eternità, possiamo almeno fare alcune considerazioni generali sull'universo che, dato il mio interesse per questa bellissima materia, cercherò di esporre con argomentazioni scientifiche.
L'universo che conosciamo è governato da alcune costanti fondamentali nelle quali prima o poi ogni fisico s'imbatte. Una delle più importanti è senza dubbio c, ossia la velocità della luce nel vuoto, che con un valore prossimo a 300.000 km/sec, rappresenta la più alta velocità conosciuta alla quale può propagarsi un segnale; questa velocità, com'è noto, è del tutto indipendente da quella relativa della sorgente che la emette e non può quindi sommarsi vettorialmente.
Un'altra famosa costante è G, la costante di gravitazione universale, la quale dà un'idea della debolezza della forza gravitazionale (il rapporto tra le forze gravitazionale e coulombiana che si esercita tra un elettrone e un protone è di 10-40!) e questo, ad esempio, spiega perché se si mettono vicine due sfere di piombo molto pesanti su un supporto a coefficiente d'attrito virtualmente nullo non si vedono attrarre (come dovrebbero altrimenti fare).
Abbiamo poi h, la minuscola costante di Planck, la quale ci dice a quale scala spaziale dobbiamo aspettarci quelle curiose bizzarrie note come fenomeni quantistici. Questa costante gioca un ruolo fondamentale nel principio di indeterminazione di Heisemberg che si manifesta in modo inesorabile quando cerchiamo di fissare contemporaneamente la posizione e la velocità di una particella subatomica.
Molto importante è anche e, la carica dell'elettrone che rappresenta l'unità di misura per eccellenza della forza coulombiana (la carica del protone, in modulo, è identica a quella dell'elettrone, anche se il primo ha una massa 1840 volte superiore).
Tutte queste costanti possono essere determinate con grande accuratezza da ogni presunto essere intelligente che abita nel nostro universo, anche se i valori dedotti dipenderanno ovviamente dalle unità di misura adottate.
Esistono tuttavia altre costanti che per loro natura sono adimensionali, ossia indipendenti dalle unità di misura, in quando numeri puri e che come tali assumono lo stesso identico valore ovunque nell'universo. Una di queste è il Pi Greco (π), ossia il rapporto tra una circonferenza e il suo diametro. Si tratta di un numero irrazionale e trascendente (significa, cioè, che oltre a non presentare alcuno sviluppo decimale periodico, non è radice di alcuna equazione numerica a coefficienti razionali) e in tutti i luoghi dell'universo ove è applicabile, ad esempio, la geometria euclidea — lontano quindi dai campi gravitazionali particolarmente intensi — questo numero si manifesterà con lo stesso identico valore col quale lo conosciamo: 3,14159265....
Anche il misterioso Numero Aureo (indicato con Φ) domina un po' ovunque nel mondo che ci circonda e oltre: lo troviamo infatti partecipe sia nella struttura delle ammoniti, sia nella disposizione delle foglie di un albero, sia nei rapporti geometrici dei bracci spirale di molte galassie regolari. Si tratta sempre di un numero irrazionale, seppure non trascendente, potendosi determinare analiticamente come risultato di una semplice equazione (si veda il collegamento).
Esiste, però, un'altra costante adimensionale che mi ha sempre affascinato: è indicata con α, ma è comunemente nota come Costante di Struttura Fine ed è la combinazione di 4 costanti di cui abbiamo sopra accennato: c, e, h e π; in pratica è quella che, regolando la forza elettromagnetica negli atomi, ci dice come sono fatti questi ultimi e di conseguenza le molecole, dalle più semplici come l'acqua alle più complesse come le proteine. In termini ancora più immediati ci dice perché noi stessi esistiamo. La Costante di Struttura Fine è espressa nel modo seguente:
2πe2 / hc
ed è uguale all'inverso di 137.
Ma perché proprio 137? Cos'ha di speciale questo numero a parte il fatto di essere primo (e ammesso che i numeri primi si possano considerare speciali)?
Nessuno lo sa, esattamente come nessuno sa perché il Pi Greco vale proprio 3,141... o perché il Numero Aureo è pari a 1,618...
Ma una cosa è certa: si può dimostrare che se questa costante fosse anche di poco superiore o inferiore al suo valore, l'Universo, così come lo conosciamo, non potrebbe esistere. Se infatti fosse maggiore, la forza coulombiana non permetterebbe agli elettroni di ruotare attorno al nucleo formando atomi stabili e in un periodo molto breve cadrebbero sui nuclei neutralizzando i protoni; in questo caso la materia sarebbe formata da un brodo densissimo di soli neutroni e non esisterebbero quindi gli elementi. Se invece fosse inferiore, gli stessi elettroni sarebbero legati troppo debolmente ai nuclei e gli atomi non potrebbero vivere a lungo; anche così sarebbe inibita la formazione degli elementi, delle molecole e quindi della vita.
Insomma, l'impressione è che questi quattro ingredienti che concorrono a formare la Costante Alfa si siano "messi d'accordo" per sincronizzare i loro valori in modo critico, affinché sia possibile l'esistenza del tipo di universo nel quale viviamo.
Si tratta di un caso fortuito? Può darsi, e del resto se siamo qui a parlarne la questione può anche finire lì. A logica, però, dovremmo postulare l'esistenza di un numero elevato di universi paralleli — senza ovviamente alcun rapporto di reciproca causalità — probabilmente caotici, nonché dalle proprietà stravaganti e concettualmente inverosimili, nei quali la Costante di Struttura Fine assume i valori più disparati. In questo caso gli esseri umani esistono grazie al fatto che nel nostro universo il valore della costante è proprio quello giusto (si tratta di una argomentazione cara ai fautori del cosiddetto Principio Antropico).
Oppure, per dirla con le parole di Carl Sagan in chiusura del suo celebre best seller Contact, veramente esiste un'intelligenza che precede e permea l'Universo, una sorta di logos di cui parlavano gli antichi filosfi greci? E in tal caso saremo mai in grado di scoprirla e comprenderla?