Le costanti della fisica e il principio antropico: parte seconda

costantiSe chiediamo alla gente: “Che cos’è il principio antropico?” difficilmente qualcuno ci darà una risposta. Eppure secondo la scienza è proprio grazie al principio antropico che la vita si è potuta sviluppare sul nostro pianeta.

Il principio antropico non è una legge fisica – rispondo così alla domanda che mi ha posto precedentemente il mio cane.

Allora cos’è? – mi domanda prontamente il mio cane

Detta con parole mie (perdonatemi se può sembrare impropria, ma forse è il modo migliore per farlo capire al mio cane) alla base del principio antropico si pone la spiegazione per quale motivo o per quali motivi l’Universo risulta essere così come si presenta.

Banale vero? Mica tanto. E ora ne capirai il motivo.

Oggigiorno – gli spiego – sappiamo che l’Universo risulta essere così come si presenta grazie alle cosiddette costanti fisiche (quelle viste nel post precedente) la cui modifica in piccoli valori percentuali dal valore noto, l’universo sarebbe diverso da come lo vediamo. O meglio ancora, l’Universo così come lo conosciamo non esisterebbe.
In definitiva il principio antropico stabilisce che la ragione per cui io sono qui a scrivere su questi argomenti, è dovuta al fatto che tutte le variabili sono al loro posto.

Tale affermazione scaturisce da una conoscenza approfondita e complessa delle leggi della cosmologia che mostrano come il nostro esistere è consentito dalla combinazione di innumerevoli “coincidenze” fortunate tutte fondamentali, per cui basterebbe che solo uno di questi parametri uscisse fuori dal ristretto margine di compatibilità per cancellare la vita dal nostro pianeta.

Proposto inizialmente come metodo di ragionamento, il principio antropico è stato variamente interpretato andando oltre il significato scientifico.

Per quale motivo? – mi chiede giustamente a questo punto il mio assistente a quattro zampe.

Le diverse interpretazioni su questo principio sono frutto della sua formulazione base. I propositori del principio antropico, infatti, suggerivano che noi viviamo in un universo fatto a nostra misura, che appare essere regolato per permettere l’esistenza della vita come la conosciamo.

Spiegati meglio – mi sollecita il mio cane

Ci provo, ma inizio da lontano.
bigbang01Sappiamo che il Big Bang ha dato inizio a tutte le cose compreso lo spazio ed il tempo. In un certo senso ha dato il colpo definitivo al modello antropocentrico dell’Universo, cioè in cui l’uomo possedeva una posizione privilegiata.
Con Copernico la Terra, e di conseguenza l’uomo, passa dall’essere il centro dell’Universo a divenire un comune pianeta che circola attorno al Sole fino a diventare un minuscolo puntino in confronto all’immensità del cosmo.
Il principio antropico, che fu introdotto nel 1973 dal fisico australiano Brandon Carter (1942), pone fine al dogma copernicano.
Nella formulazione di Carter il principio afferma che la nostra posizione nell’Universo è necessariamente privilegiata. Le proprietà dell’Universo, seguendo l’ipotesi di Carter, dovrebbero essere tali da consentire lo sviluppo di esseri viventi che possano osservare il cosmo e che siano capaci di porsi questioni sulla natura dell’Universo stesso.

In altri termini, le leggi che governano l’Universo devono risultare consonanti con l’esistenza stessa della vita intelligente.

E tutto questo è dovuto ad una serie di “coincidenze”.
La Terra per esempio è ad una precisa distanza dal sole. Se fosse solo il 5% più vicina gli oceani bollirebbero, se solo l’1% più lontana essi ghiaccerebbero. Lo stesso avverrebbe se la massa solare fosse di poco maggiore o minore.

Abitiamo un pianeta che ha un’orbita intorno al sole quasi circolare, con un’eccentricità minima, di solo il 2%, che sembra calcolata apposta per garantire un clima “vivibile”. Infatti un’eccentricità maggiore avrebbe comportato forti variazioni di distanza dal sole per cui anche in questo caso nel momento di massima vicinanza (perielio) gli oceani sarebbero andati in ebollizione e in quello di massima lontananza (afelio) si sarebbero trasformati in immensi blocchi di ghiaccio. Anche l’inclinazione dell’asse di rotazione del pianeta determina in modo preciso il susseguirsi delle stagioni.
L’insieme di queste circostanze fanno si che la terra si trovi in una zona di abitabilità estremamente piccola. Non si intende un luogo fisico, o non soltanto quello, ma una condizione nata dell’ incontro di eventi altamente improbabili che fanno sì che l’acqua si trovi allo stato liquido.

Anche la nostra vita è frutto di coincidenze.
Atomi di carbonioLa nostra vita biologica è basata sul carbonio, che è un atomo complesso, con sei protoni. Oggi si sa per certo che esso venne prodotto in quelle fornaci che sono le stelle.
Le coincidenze che hanno portato alla sua formazione vanno oltre ogni immaginazione. Il primo elemento a comparire nell’universo è stato l’idrogeno, il più semplice, con un solo protone. Dopo circa 200 secondi, dalla fusione di due e tre atomi di idrogeno si formarono l’elio ed il litio che hanno rispettivamente due e tre protoni. Quindi all’interno delle stelle la fusione di due atomi di elio portò al berillio che ha quattro protoni. La tappa successiva, cioè la formazione del carbonio dalla fusione di un atomo di berillio con uno di elio, sembrerebbe scontata, ma non avvenne facilmente perché in queste condizioni il carbonio decadde immediatamente nei tre atomi di elio. La situazione cambiò quando nella stella incominciò a scarseggiare l’idrogeno e la temperatura salì a circa 100 milioni di gradi Kelvin determinando molecole di carbonio stabili.
Ma l’ambiente stellare, anche se suggestivo, non era certo accogliente per la vita. Così, quando la stella, alla fine del suo ciclo vitale, esplose come supernova il carbonio e altri elementi pesanti vennero riversati su un pianeta.
Così noi tutti scendiamo dalle stelle. Furono necessari ben 10 miliardi di anni perché ciò avvenisse, per cui anche l’attuale età dell’universo fa parte delle condizioni propizie alla vita.

Altre sorprendenti strane coincidenze sono le grandezze fisiche di cui ci siamo interessati nel post precedente.

ForzaNucleareForteLe quattro forze fondamentali che governano la natura dipendono da alcune di queste costanti fondamentali e precisamente: la velocità della luce, la costante di gravitazione universale, la costante di Planck, la costante di Hubble, la carica elettrica dell’elettrone, la massa dell’elettrone, ecc. Il valore numerico di tutte queste costanti è determinato empiricamente, cioè è il risultato di misure sperimentali; quindi non è derivato da teorie formali, da leggi universali, come il rapporto (pi-greco) tra la circonferenza e il diametro di un cerchio, che è una quantità astratta definita in termini puramente matematici.

Costanti molto diverse fra loro per dire semplicemente che la probabilità che ha portato alla nascita della vita, se fosse solo dovuta al caso, sarebbe di 1 su un numero con una quantità di zeri tanto grande da occupare lo spazio di un intero libro.

Sino ad oggi non esiste una teoria soddisfacente dalla quale derivare i valori delle costanti fondamentali. Il Principio Antropico ci fornisce, però, delle indicazioni che vincolano i valori che tali costanti possono assumere, nel senso che questi debbono essere compatibili con la nostra esistenza, con la vita basata sul carbonio.
Questo è il principio antropico.

Tutto finito? Tutto chiaro?
No. Neanche per idea.
Tutto quello di cui abbiamo parlato è stato genericamente definito principio antropico debole.

Perché debole? – mi domanda il mio cane.

Non te lo so dire – rispondo – I fisici dicono che i valori osservati di tutte le quantità fisiche e cosmologiche non sono ugualmente probabili, ma assumono valori limitati dalla condizione che esistano luoghi nei quali la vita basata sul carbonio possa evolversi, nonché dalla condizione che l’Universo sia sufficientemente vecchio da aver potuto dare origine a tali forme di vita.
Che tradotto in linguaggio più comprensibile ciò deriva dal limite che risiede nel fatto che la vita dell’uomo si fonda sulla chimica del carbonio. Il carbonio, così come l’ossigeno ed il fosforo, ugualmente fondamentali per la vita, sono atomi relativamente pesanti per la cui formazione sono stati necessari processi che si sono svolti su scala cosmologica.
La versione debole è stata criticata come “enunciata per mancanza di immaginazione” perché assume che nessun’altra forma di vita sia possibile al di fuori del ciclo del carbonio.

Immagino allora che esista anche la teoria del principio antropico forte – mi suggerisce Bleff.

Esatto caro mio, e qui entriamo in un terreno scivoloso.
Nella formulazione forte del principio antropico si afferma che l’universo deve possedere quelle proprietà che consentono alla vita di svilupparsi al suo interno in qualche stadio della sua storia. Che le leggi fondamentali e l’universo stesso debbano essere proprio così come sono perché si sviluppi la vita. Tra tanti universi possibili viviamo proprio in quello che ci consente di esserci. E se non fosse stato così non saremmo qui a raccontarlo.

creatoreQuesta concezione fornisce senza ombra di dubbio una lettura finalistica della storia cosmica volta alla realizzazione dell’uomo in un divenire che non è affidato al caso. Implica che l’Universo sia in qualche modo progettato per ospitare la vita e aprendo quindi indirettamente la strada alla congettura del cosiddetto “Disegno Intelligente” , incorporando l’ipotesi dell’esistenza di un Progettista nella descrizione causale dei fenomeni della cosmologia scientifica, e rendendo quindi quest’ultima dipendente da una nozione tipicamente religiosa.

La versione forte viene anch’essa criticata per essere né verificabile, né dimostrabile, e non necessaria. Alcuni vedono in essa addirittura  un passo indietro della scienza, un ritorno al modello antropocentrico dell’Universo.

Qual è la posizione della Chiesa – mi domanda con grande arguzia il mio cane.

Bella domanda caro mio.
Contrariamente a quello che forse stanno pensando in molti in questo momento, il Direttore dell’Osservatorio Vaticano, padre Josè Gabriel Funes, laureato in astronomia, in teologia e in filosofia è stato molto chiaro: “La Chiesa non sostiene nessuna teoria scientifica, né ha una posizione riguardo al principio antropico. Siamo aperti a quello che la scienza può scoprire”.

E tu come la pensi? – mi chiede il mio cane.

Non mi aspettavo questa domanda da te, furbacchione d’un cane, che mi conosci bene. Vuoi che io mi pronunci pubblicamente su questo argomento? Ebbene ti accontento.
Non voglio entrare nell’argomento dei multiversi, dal momento che la teoria del multiverso al momento è una fede più che una scienza. Non ci sono prove a sostegno degli infiniti universi, e difficilmente ce ne saranno mai: è una buona idea da investigare ma al momento è tutt’altro che una soluzione definitiva al dilemma delle costanti universali.

Posso dirti che secondo il modello standard del Big-Bang sono possibili due evoluzioni a seconda della quantità totale di materia presente nell’universo: o l’espansione si fermerà e il processo si invertirà sino ad un catastrofico Big-Crunch oppure l’espansione continuerà indefinitamente sino alla “morte entropica“.
A questo punto nessuna vita di tipo biologico potrà più esistere. In entrambi i casi, se ciò avvenisse (e avverrà), non capirei il “Disegno Intelligente” compatibile con un Universo “statico”. Soddisfatto?

Tuttavia, saltando i successivi passaggi, i fisici  hanno ipotizzato nel caso di morte entropica che l’uomo riuscirà ad adattarsi anche a questa condizione estrema ed, eventualmente, a trasferirsi in forme di vita non biologiche prodotte dalla tecnologia.

I fisici Barrow e Tipler hanno generalizzato questa idea nel Principio Antropico finale:

Sistemi intelligenti che elaborano informazione devono apparire nell’universo e, una volta che lo abbiano fatto, non moriranno più.

E tu cosa pensi?


principio antropico


Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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16 risposte a Le costanti della fisica e il principio antropico: parte seconda

  1. Num3ri ha detto:

    Certo che il tuo cane dimostra una acutezza cognitiva che va oltre quella posseduta da alcuni fra i miei colleghi ed i miei superiori.😀
    Aggiungo il link di questo stupendo post al reblog che ho fatto del precedente🙂

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    • bruce ha detto:

      😆
      Grande Num3ri, come posso darti torto. Io lotto ogni giorno con coloro che vivono la scienza come un fastidio che li possa mettere in crisi.

      Dimenticavo: grazie, ancora grazie per il tuo gentile gesto di ribloggare il mio post.
      Un saluto

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  2. Pingback: Le costanti della fisica e il principio antropico: prima parte | Num3ri v 2.0

  3. gabriarte ha detto:

    Ora capisco perchè Bleff ti è così fedele!!! Ciao buona giornata

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  4. MARGHIAN ha detto:

    Bello, davvero bello, chiaro-anche, credo, per chi non avesse mai sentito nominare “principio antropico”, “morte entropica” e “principio antropico finale” (la teoria strana di Tippler e Barrow, non mi dilungo sull’idea di Tippler di realizzare la “resurrezione finale” addirittura iniziando con l’invio di microsonde nello spazio.. e se mi dilungassi in merito, lo esporrei solo in forma di cuirosita’..). Mi piace anche la vignetta finale, “ma escono fuori sempre queste maledette costanti”. Il creatore che si mette in crisi: “ma.c’e gia’ qualcosa, non occorre che io faccia alcun che, l’universo evolvera’ secondo queste costanti..che ci faccio, allora, io?”. Un religioso ci direbbe che “le costanti le ha stabilite Dio, nella sua mente matematica, ed ecco che quando disse “sia la luce”, “la luce fu”, parte di questa divento’ materia che comincio’ ad espandersi…”, creazione ed evoluzione insieme. Qualche scienziato credente..lo crede. Ma e’ davvero cosi’? (Segue). Ciao.

    Marghian

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    • bruce ha detto:

      Grazie marghian, sono contento che ti piaccia, ci ho lavorato molto, quasi una settimana, scrivendo, cancellando, riscrivendo e ricancellando fin quando l’articolo è venuto fuori come lo volevo, chiaro, scorrevole, alla portata di un lettore medio ( anche alla portata di una casalinga😆 ) e soprattutto da leggere come un racconto. Sicuramente più facile del precedente che effettivamente era per un lettore più preparato. Ma lì era voluto che fosse esattamete così, ogni tanto qualcosa di più serio rende serio il sito. O no?
      Buona notte😉.

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    • bruce ha detto:

      Ciao marghian ritorno un attimo sulla tua frase “attribuibile” ad un religioso: “le costanti le ha stabilite Dio”.
      A parte il fatto che questa affermazione è già implicita nel creazionismo religioso, ma mi è stata fatta fino alla noia dai tdg che mi fermano regolarmente ed io mi diverto a metterli in crisi perchè regolarmente non sanno dirmi chi è Dio, come è fatto, dove abita ecc ecc. Quindi non si può attribuire qualcosa a qualcuno che esite solo nella mente dei religiosi . Ma non è di questo che voglio parlare.

      Della vignetta che vedi la frase in realtà è mia, in sotituzione della originale che non c’entrava nulla con il principio antropico.
      Volevo vedere se destava qualche riflessione. Il ragionamento è questo: se l’universo è quanto di meglio che l’ideatore del progetto intelligente ha saputo fare e le costanti non possono essere toccate altrimenti sballa tutto e l’uomo non esisterebbe allora anche il progettista ha dei limiti e dipende dalle sue stesse costanti invariabili. Questo sarebbe un assurdo. Se il progettista dipende da qualcosa che non può variare per costruire un altro ‘universo a misura d’uomo’ allora decade il concetto che Dio può tutto. Questo significa che non può essere “lui” il grande progettista.
      Ovvviamente qualcuno potrebbe obiettare che creerebbe altri mondi in altri universi con altre costanti, ma qui cadiamo nella pura fantasia.
      Complicato? Tanto per ragionare …. tranne con chi fa rispostacce😆

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      • MARGHIAN ha detto:

        Ciao Bruce. Il “segue” fra parentesi nel commento precedente non e’ “per questo commento”, ma per un altro che verra’, ovviamente attinente al tema. Ho problemi di connessione, Facile da risolvere? Loso, ma io non tocco nulla, il , modem e’ in garanzia, ed una di queste sere chiamero’ un tecnico del negozio dove ho acquistato tutto il “kit”, pc e modem. Mi limito questa considerazione.
        La frase “attribuibile ad un religioso” è stata da me riportata “cosi’ come l’ho sentita e letta, insieme ad altre considerazioni (“ambasciator non porta pena”, come si suol dire”). Sinceramente anche io, leggendo le tue ultime righe, no pensato a quella obiezione-“la perfezione, magari, sta altrove…”-. Pero’, su una cosa hai ragione: “cadiamo nella pura fantasia” ossia che la fede e’ l’unico, labile supporto.

        Vero, il post e’ anche alla portata di una casalinga (certo che sei tremendo… ). Ciao, e..buona… post-pascqua.

        Marghian

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        • bruce ha detto:

          Ciao marghian, ho letto dei tuoi problemi di connessione, tanto è vero che ti avevo dato per disperso😆
          Allora tanto vale farsi gli auguri post-pasqua, vanno sempre bene.

          La casalinga?😆
          Do ragione alla frase dell’amico Num3ri, “ci sono troppi professori e troppi comunicatori, ma ben pochi che insegnano qualcosa”. Infatti il problema della divulgazione scientifica su internet è proprio il modo di “raccontarla” in maniera tale da farla capire anche alla casalinga. Ci sono professori che finiscono per risultare incomprensibili, comunicatori che esercitano brutalmene la pratica dei copia ed incolla, pochi che ti insegnano qualcosa.
          Poi ovviamente c’è chi la assimila e a chi entra da un orecchio ed esce dall’altro. Sul perchè ci sarebbe molto da dire😆

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  5. mariella54 ha detto:

    Ciao Bruce ,ti voglio augurare una buona Pasqua .Anche se da noi sembra più un tempo di Natale .Abbiamo avuto fino a ieri delle giornate favolose ed ora guarda un pò te che scarogna ,cosi’ ci toccherà stare rintanati dentro casa.Ciao e ancora auguri

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  6. Davide Picco ha detto:

    La scoperta da parte dell’esperimento BICEP2 di possibili increspature nello spazio-tempo previste dalla teoria cosmologica dell’inflazione rilancia l’idea che possano esistere molti universi, ciascuno con le proprie leggi fisiche.
    Io non sono in linea di principio contrario ad ammettere l’esistenza di Dio, tuttavia per ogni passo avanti fatto dalla scienza la religione arretra.
    Ad oggi per me dio può ancora avere senso pensando a colui che “accorda” la vibrazione delle superstringhe per formare i diversi universi che costituiscono il multiverso.
    Tuttavia il principio è lo stesso di sempre! Quello che ha fatto identificare in Amon Ra il dio supremo da parte degli egizi.
    Dove la scienza si ferma inizia il mondo degli dei! E siccome esiste il concetto di infinito quando la scienza avrà spiegato tutto ci sarà sempre qualcos’altro oltre da chiamar dio.

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  7. Leonardo Rubino ha detto:

    Sulle costanti fisiche:

    http://vixra.org/pdf/1306.0197v1.pdf
    (English+Italiano)

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