L’universo materiale nasce per caso da una fluttuazione del vuoto. Ma il vuoto non è il nulla, è una schiuma di bollicine. È qualcosa che contiene un giacimento inesauribile di materia e antimateria.

La materia. La magnifica illusione, di Guido Tonelli, 2023

All’origine del nostro universo c’è una fase, ancora piuttosto misteriosa, chiamata inflazione cosmica. È quella nella quale da una fluttuazione quantistica del vuoto nasce una minuscola bollicina dello spazio-tempo che si riempie di una manciata di inflatoni. (p. 86)

A questo punto intervenne un fatto nuovo, una teoria rivoluzionaria, sviluppata da un paio di giovani fisici agli inizi degli anni ottanta. L’ipotesi che fosse stata l’inflazione cosmica a scatenare il Big Bang venne proposta, in versioni diverse, dallo statunitense Alan Guth e dal russo Andrej Linde. L’idea era suggestiva perché collocava, all’origine del tutto, un meccanismo casuale, una fluttuazione quantistica che estraeva dal vuoto una particella scalare, l’inflatone. Il nuovo venuto poteva innescare quella spaventosa espansione esponenziale che abbiamo chiamato Big Bang. (p. 125)

Il vuoto è pieno di fluttuazioni; per un istante, un tempo di durata compatibile con il principio di Heisenberg, in esso può comparire una coppia particella-antiparticella che sarà riassorbita subito dopo. Sul piano microscopico il vuoto ribolle, produce di continuo una specie di schiuma sottile, una sarabanda di finissime bollicine, minuscole porzioni di spazio-tempo, nelle quali sopravvivono, per un istante infinitesimo, coppie di elettroni e positroni o di altre componenti di materia e antimateria. L’energia media sarà zero, ma il valore nullo nascerà da un’infinita serie di stati che si discostano dal valore medio. Grazie a questo meccanismo un’infinitesima fluttuazione del vuoto può riempirsi di inflatoni e dare origine a un universo materiale.

Il modello inflazionario prevede che l’universo nasca per caso, da una fluttuazione quantistica del vuoto. (p. 129)

Fu solo la scoperta, del tutto inaspettata, dell’energia oscura a sciogliere molte riserve sulla credibilità dell’inflazione cosmica. (p.130)

Nell’universo non c’è solo la massa-energia, c’è un altro componente fondamentale, lo spazio-tempo. Il nostro universo è fatto di questi due ingredienti mescolati assieme. Una grande quantità di massa-energia distribuita in un’enorme struttura, che chiamiamo spazio- tempo. Attenzione, questa struttura non è una struttura immateriale, un concetto astratto, al contrario. Prendiamo lo spazio-tempo che ci circonda, contiene campi, come quello elettromagnetico che ci permette di comunicare, o quello gravitazionale per cui siamo attaccati al suolo. Lo spazio-tempo, per quanto sia estremamente rigido, è una sostanza materiale che può vibrare, oscillare e trasmettere energia a grande distanza mediante onde gravitazionali. (p. 130)

l’energia totale dell’universo è zero. L’energia positiva della massa-energia e l’energia negativa del campo gravitazionale, cioè contenuta nello spazio-tempo, si cancellano se l’universo è piatto. Questo significa che la densità dell’universo è pari al valore critico. Un universo di questo genere può espandersi all’infinito e durare in eterno, perché la sua dinamica non richiede alcun dispendio di energia. È come un funambolo che cammina, leggerissimo e agile, su un filo sottile. È evidente che tutto questo non può essere un caso. Sotto questoapparente paradosso si nasconde una verità profonda. L’energia dell’universo è nulla, come è nulla la sua carica totale o il suo momento angolare complessivo; per ogni gruppo di galassie che orbitano attorno a una particolare direzione se ne è trovato uno equivalente i cui componenti girano nella direzione opposta. Insomma, le proprietà fisiche del sistema universo, quelli che chiamiamo numeri quantici, valgono tutti zero, esattamente come quelli del sistema vuoto. La conclusione è inevitabile: anche l’universo è un sistema vuoto. I due sono indistinguibili da un punto di vista fisico. (p.131)

Burri: Accanto al dramma esistenziale ho sempre percepito un discorso di portata più ampia, che riguarda tutti noi: la ferita trasformata in bellezza. In questo caso, la ricerca della bellezza nella rappresentazione dello sforzo sovrumano della materia per organizzarsi in qualcosa di radicalmente nuovo e prezioso per tutti. La pittura materica di Burri illumina un secolo, il Novecento, nel quale la scienza, con il suo procedere incalzante, occupa ormai il centro della scena.(p.139)

La fisica del XX secolo archivia definitivamente ogni tentazione di realismo grossolano e di meccanicismo materialistico. I nuovi fenomeni che meccanica quantistica e relatività permettono di esplorare cambiano radicalmente le coordinate del materialismo. La scienza moderna riconduce a forme materiali l’universo nel suo complesso, compreso lo spazio-tempo, ma la concezione di materia che utilizza è profondamente diversa rispetto a quella tradizionale… Il nostro universo nasce e si sviluppa in modo casuale e caotico, trova equilibri quasi stabili rotolando sull’orlo del baratro, costruisce un’impressione di solidità e persistenza, e, contemporaneamente, ospita le forme materiali più cangianti ed effimere che mente umana possa immaginare. (p.144)

Per migliaia di anni l’umanità si è vista come l’elemento più fragile di uno scenario naturale eterno e immutabile, che non a caso è stato divinizzato… Oggi si scopre che quella fragilità, di cui ci siamo così tanto vergognati e che ha costituito per noi un elemento permanente di angoscia, è un tratto comune all’intero mondo materiale.

La scienza moderna ci dice che tutte le forme materiali dotate di una qualche consistenza soffrono di questa intrinseca fragilità; non c’è niente, neanche fra le strutture più imponenti, che possa sottrarsi… Non c’è nulla di eterno e immutabile. (p.145)

La potenza del metodo scientifico non è in discussione, è l’arma segreta che ha consentito a questa disciplina di svilupparsi a una velocità incredibile. Ma la scienza non può fare tutto. Il metodo che ha dato risultati così eclatanti non si applica all’intero reale… Pensiamo, per esempio, alle emozioni – la paura, l’amore –, o alle questioni etiche – che cosa è bene e che cosa è male –, o estetiche – che cosa è bello e che cosa è brutto. Sono tutte cose estremamente serie e reali tanto quanto un aereo che vola o un sasso che cade. Ma la scienza non può intervenire su tali questioni per principio, proprio perché una comunità umana di individui pensanti, liberi e interagenti fra loro non può essere trattata come un sistema fisico…

L’illusione di capire il funzionamento del cervello umano usando gli stessi strumenti che ci hanno permesso di capire il funzionamento di altri nostri organi è tramontata da tempo.(p.146)

Ma se anche fosse possibile far collassare, per così dire, nello stesso istante tutte le funzioni d’onda e concentrare immediatamente le informazioni raccolte in un potentissimo elaboratore centrale, il principio di indeterminazione ci impedirebbe di conoscere esattamente, con precisione infinita, lo stato di ogni particella materiale. Altrimenti dovremmo violare le basi stesse della meccanica quantistica. (p.147)

Potrebbe anche capitare che nessuno degli strumenti logici e matematici, che abbiamo sviluppato per descrivere quegli angoli tranquilli dove vigono condizioni di stabilità ed equilibrio, sia utilizzabile per capire le leggi che governano le regioni altamente perturbate. Nessuno è in grado di escludere che esistano altri principi inviolabili, di una fisica che ancora non conosciamo e che si cela nelle regioni caratterizzate dai fenomeni più turbolenti e catastrofici del cosmo.

…Per certi versi la materia è stata per gli umani una meravigliosa illusione. (p.148)

Infine, tutto, ma proprio tutto, non è altro che una forma di vuoto. Quella che speravamo potesse essere una base materiale solida, da contrapporre all’evanescenza dell’approccio idealistico, risulta altrettanto impalpabile, talmente sfuggente da rischiare di confondersi con un concetto filosofico.

Il nostro mondo materiale è fatto di vuoto. La conclusione che ha raggiunto la scienza sembra quasi una beffa. Cercando qualcosa di solido e materiale su cui poggiare la spiegazione del tutto ci si è trovati a togliere qualsiasi consistenza rassicurante all’intero mondo materiale, non solo al nostro, ma anche a quello delle strutture cosmiche più imponenti. (p.149)

universario di Pistoletto 2023