DIBATTITI/ Come nasce un osservatore “cosmico”

- Alexey Burov, Lev Burov

ALEXY e LEV BUROV ci parlano del grande dibattito attorno all’Universo, alla sua natura, scopo e a come lo si osserva. Senza dimenticare il metodo scientifico che ci porta verso ‘qualcosa’

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Immagine dal web

Secondo Paul Davies «c’è ormai un ampio accordo tra i fisici e i cosmologi sul fatto che l’Universo è per molti aspetti “finemente sintonizzato” per la vita». Come ha osservato Stephen Hawking «le leggi della scienza, come le conosciamo oggi, contengono molti numeri fondamentali, come la misura della carica dell’elettrone e il rapporto tra la massa del protone e quella dell’elettrone … La cosa impressionante è che i valori di questi numeri sembrano essere stati finemente accordati per rendere possibile lo sviluppo della vita». 

Questa premessa sull’universo finemente accordato (fine-tuning) ha rilanciato un vecchio problema metafisico, quello dell’origine dell’ordine e dell’armonia del mondo, come un problema di sintonia fine: chi o che cosa ha accordato l’universo così bene? Un approccio strettamente scientifico richiede una risposta oggettiva, cioè la scoperta di un “qualcosa”, non di un “chi”.

In linea di principio, questo “qualcosa” potrebbe essere una qualsiasi combinazione di leggi della natura – fornite da una qualche teoria generale – e di fattori caotici; o, per usare i termini della filosofia platonica, una qualsiasi combinazione di forme e di caos. Tuttavia, ogni teoria, usata in questo contesto, porta immediatamente alla domanda: perché è proprio questa teoria a strutturare tutto ciò che esiste? Perché non può farlo qualche altra teoria? In altri termini, il richiamo a una qualunque teoria non risolve il problema del fine-tuning, ma lo sposta a un livello più alto. L’unico modo di risolvere il problema in un contesto scientifico è di mostrare una possibilità di far emergere l’essere dal nulla, di far emergere l’ordine dal caos, di una caos genesi.

Finora, c’è solo un concetto ampiamente riconosciuto come in grado di fare ciò: la teoria darwiniana dell’evoluzione. Seguendo questa linea di pensiero, l’Universo va considerato come un esemplare di un enorme insieme di molteplici universi, generati l’uno dall’altro, dove un universo figlia eredita la maggior parte della sua struttura logica dall’universo madre, con qualche mutazione iniziale. Una volta assicurata l’ereditarietà e le variazioni delle molteplici strutture logiche, si può introdurre anche il terzo principio darwiniano: la selezione. Questo ruolo è svolto dal cosiddetto Principio Antropico debole, che afferma che si possono effettivamente osservare solo quegli universi dove possono apparire degli osservatori, il che già seleziona una ristretta classe di universi finemente sintonizzati. In tal modo, sebbene il nostro Universo secondo questo approccio darwiniano sia pensato come ultimamente generato dal caos, il suo essere finemente accordato riceve una spiegazione scientifica. Benché nell’infinito “megaverso” solo una piccola porzione di universi sia sintonizzata per la vita e per la coscienza, la probabilità per ciascun osservatore di vedere l’universo come finemente accordato è uguale a 1.

Seguendo questa logica darwiniana, nulla apparentemente contraddice l’assunto che il nostro Universo sia ultimamente generato dal caos, e solo dal caos. Benché tale affermazione sembri scientificamente irrefutabile, è stata chiaramente ma insensibilmente rifiutata due secoli prima della pubblicazione de “L’origine delle specie”. 

Gli osservatori del principio antropico debole normalmente non sono specificati; né viene considerato cosa precisamente essi osservino. Tuttavia, con probabilità uguale a 1, questi osservatori occasionali non potrebbero osservare nient’altro che la loro sfera di vita pratica e tale conoscenza sarebbe puramente empirica. Possiamo chiamare tali osservatori minimali o semplici. 

Per andare oltre questo tipo di conoscenza, essi dovrebbero vivere in un mondo molto specifico tra i mondi abitati. Cioè, il loro mondo deve essere teoreticamente comprensibile su una grande scala cosmica; un mondo teorizzabile, per così dire. In altre parole, una possibilità per l’osservatore di non essere “semplice” ma “cosmico” è che il suo universo abbia una struttura logica speciale: deve essere descritto da leggi eleganti, precise e ad ampio raggio, valide per molti ordini di grandezza. 

Questa condizione della teorizzabilità su grande scala non ha niente a che fare col principio selettivo che gli universi siano popolati da creature coscienti. La probabilità per un universo popolato di essere anche teorizzabile è o zero o indistinguibilmente vicino a zero.

La più grande scoperta scientifica di tutti i tempi è stata quella del miracolo della teorizzabilità dell’Universo, dimostrata da Newton nei suoi Principia. Prima di allora l’uomo non aveva un forte argomento razionale contro l’origine puramente caotica del mondo; il rifiuto di tale possibilità poteva essere solo questione di fede. La descrizione darwiniana del megaverso sarebbe indiscutibile prima del 1687, l’anno in cui fu pubblicato il libro di Newton.

Karl Popper ha avanzato dubbi sul fatto di considerare il darwinismo una teoria scientifica, poiché non riusciva a vedere come potesse essere falsificato. Il darwinismo cosmologico però è una teoria scientifica: può essere contraddetto, e lo è stato ad opera della meccanica celeste newtoniana. Secondo il darwinismo cosmologico, il nostro mondo non può essere oggetto di teorizzazione perché il rapporto tra il numero di universi dotati di leggi fondamentali eleganti, precise e di ampia validità e il numero di quelli con leggi limitate o incomprensibili dovrebbe essere zero. 

Se un credente nella genesi dal caos fosse stato interrogato cento anni fa circa la possibilità per l’uomo di diventare “osservatore cosmico”, egli avrebbe risposto che non c’era alcuna possibilità. Ma ora lo siamo diventati. La prima teoria scoperta dall’uomo nel mondo maturale, la teoria gravitazionale di Newton, ha di colpo abbracciato più di dieci ordini di grandezza con la sua elegante e precisa descrizione. Nei tre secoli successivi, le conoscenze teoriche hanno abbracciato un arco sbalorditivo di 45 ordini di grandezza: dal bosone di Higgs all’Universo stesso, superando di gran lunga la aspettative di un semplice osservatore.

Le leggi della natura scoperte dalla fisica fondamentale soddisfano a due principi: sono sia compatibili con la vita e la ragione, sia comprensibili alla ragione sotto forma di strutture eleganti. Il primo è il principio antropico tautologico, il secondo ci dà informazioni molto significative.

Per cogliere questo messaggio della fisica fondamentale, è importante rendersi conto che quella eleganza delle leggi della natura non può essere un’illusione della mente umana che cerca di organizzare in forme semplici ciò che osserva. Questa possibilità è esclusa dall’estrema ampiezza di scala dei parametri entro i quali le leggi sono valide con elevata accuratezza; una scala ben oltre quella umana.

Uno delle più impressionanti prove sperimentali di ciò è la misura del momento magnetico dell’eletrone. Per l’ingenuità dei fisici sperimentali, tale valore è misurato normalmente con l’accuratezza di 12 digit e a tale livello si accorda ancora con i calcoli teorici. Considerando che i più stringenti requisiti di un universo finemente sintonizzato sono di almeno 3 digit (come per il rapporto tra protone e neutrone), questa estrema precisione delle leggi fondamentali mostra chiaramente che l’universo è effettivamente strutturato secondo perfette forme razionali, dato che l’eventualità che si tratti di un’illusione o di una aberrazione è di 10-12/10-3, cioè uno su un miliardo. 

Perché sono proprio queste leggi e non altre a strutturare l’Universo? Se si esclude una selezione naturale e se qualsiasi teoria ci lascia con lo stesso interrogativo, non dobbiamo riconoscere che ci resta un’unica spiegazione, cioè l’idea che il nostro universo è stato concepito e realizzato da una mente trascendente?

 

(Alexy Burov, Lev Burov)

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