Il principio antropico è un concetto filosofico nato nel nostro
secolo per tentare di spiegare alcune interessanti conseguenze delle scoperte
scientifiche, specialmente nel campo dell’astrofisica: molto brevemente,
alcuni fenomeni fisici ed alcuni parametri universali, si sono scoperti
avere i valori esatti affinché la vita biologica si possa sviluppare
nell’universo; se solo essi fossero leggermente diversi, molto probabilmente
l’universo non potrebbe ospitare alcuna forma di vita.
Alcuni dei menzionati fenomeni sono:
- La forza
di gravità, dominata dalla costante di gravitazione universale,
ha il valore giusto perché si possano aggregare le stelle e i
pianeti, le prime con dimensioni sufficienti da innescare la fusione
nucleare, i secondi abbastanza grandi da accumulare una sufficiente
quantità di materia per ospitare la vita. La gravità inoltre
ha un valore, in relazione alla forza elettromagnetica che governa l’intensità
dei legami chimici, tale che su un pianeta possano vivere esseri composti
da un numero sufficientemente grande di molecole biologiche, tale che
suddetti esseri possano raggiungere la necessaria complessità.
- La creazione
del carbonio nelle stelle è particolarmente favorita. Questo
è un fatto fondamentale, perché subito dopo il Big Bang
l’universo era costituito quasi esclusivamente da idrogeno ed elio,
due atomi troppo semplici (il secondo addirittura è un gas nobile)
per formare molecole abbastanza complesse. Le molecole organiche si
basano su un “ossatura” di carbonio, ma il carbonio viene sintetizzato
nei nuclei delle stelle massicce, verso il termine della loro esistenza,
e poi diffuso nell’universo mediante esplosioni di supernova. Ora, la
reazione che porta alla formazione del carbonio comporta la fusione
di 3 atomi di elio, ma tutte le reazioni a 3 corpi sono altamente improbabili
e dunque il carbonio dovrebbe essere così raro da non poter esistere
alcun essere vivente. Se invece pensassimo di fondere prima due atomi
di elio, creando il berillio, e di aggiungerne poi un terzo, ci accorgeremmo
che il berillio è così instabile (alle temperature dei
nuclei stellari) che esso si dissocia molto prima che possa avvenire
l’incontro con il terzo nucleo. Fortunatamente, proprio alla temperatura
dei nuclei stellari, si instaura però un fenomeno detto “risonanza”,
che fa crescere notevolmente la probabilità di una reazione,
e proprio per questo il carbonio è così abbondante nell’universo.
- Si è
detto che il carbonio si diffonde nello spazio durante le esplosioni
delle supernovae. Gli astronomi hanno scoperto che un ruolo fondamentale
nell’esplosione delle stelle è giocata dai neutrini: queste elusive
particelle, che interagiscono pochissimo con la materia, vengono sviluppate
in grande quantità nelle fasi di collasso gravitazionale delle
supernovae di tipo II, e trasportano pertanto energia in modo rapido
ed efficiente verso l’esterno. Si è scoperto che l’onda d’urto
che porta all’esplosione stellare viene sostenuta e rafforzata dal flusso
dei neutrini, e che se essi interagissero sono un po’ meno con la materia
l’onda d’urto si spegnerebbe dentro la stella, ma se anche l’interazione
fosse eccessiva i neutrini non potrebbero intervenire al momento opportuno.
Siccome l’interazione tra i neutrini e la materia è governata
dalla forza debole, si può dire che questa forza fondamentale
della natura ha il valore esatto affinché il carbonio si possa
diffondere nell’universo.
- Se la
forza nucleare forte fosse solo leggermente più intensa di quanto
non sia in realtà, nelle prime fasi del Big Bang tutto l’idrogeno
si sarebbe convertito il elio, ed oggi non esisterebbe quel fondamentale
elemento chimico che costituisce l’acqua e tutte le molecole organiche.
Ma se fosse anche leggermente più debole non sarebbe possibile
la catena di reazioni che porta alla costruzione degli atomi pesanti,
per cui anche in questo caso non ci sarebbe la materia necessaria alla
vita.
- L’universo
sembra avere la densità giusta per poter ospitare la vita. Se
infatti fosse molto più denso, esso sarebbe collassato poco dopo
la sua nascita, non lasciando il tempo sifficiente allo sviluppo della
vita. Ma anche se fosse meno denso si sarebbe espanso troppo rapidamente,
sicché la probabilità di aggregarsi di stelle e pianeti
sarebbe risultata molto minore.
- La massa
del protone e del neutrone sono leggermente diverse, ed il protone è
quello più massiccio. Se queste due masse non fossero così
simili, nei primi istanti dell’universo si sarebbero formati solo gli
uni o gli altri, con conseguente impossibilità di formare gli
atomi. Inoltre, se il più massiccio fosse il neutrone, i protoni
liberi decadrebbero spontaneamente in neutroni, positoni e neutrini,
con conseguente sparizione di tutto l’idrogeno dell’universo.
- Il nostro
universo ha tre dimensioni spaziali, e solo sotto questa condizione
le forze che decadono inversamente al quadrato della distanza sono conservative.
Se così non fosse, le orbite dei pianeti sarebbero instabili
e non ci potrebbe essere propagazione delle onde elettromagnetiche.
Puoi trovare una descrizione dettagliata di queste e di altre simili
“coincidenze” al seguente sito (in lingua inglese): http://www.airtime.co.uk/users/station/cosmic.htm
Una tale mole di dati porterebbe logicamente a pensare che c’è
un disegno dietro a tutto ciò, che l’universo è stato “pensato”
da un’entità superiore che ha predisposto tutto affinché
vi potesse sbocciare la vita. Questa posizione, che introdurrebbe un elemento
metafisico nella scienza, è stata duramente criticata, tanto che
si è giunti ad una spiegazione alternativa, nota appunto come principio
antropico.
Come suggerito dal nome stesso, l’idea è quella di ribaltare il
punto di vista, ponendo al centro del problema non l’universo ma l’uomo
stesso. Una possibile formulazione del principio antropico è dunque
che “Se l’universo sembra fatto per ospitare la vita è semplicemente
dovuto al fatto che, se così non fosse, non vi potrebbero essere
al suo interno forme di vita in grado di chiedersi il perché di
questa coincidenza”; in altre parole, è inutile meravigliarsi che
tutto sembri fatto per garantire la nostra esistenza, dal memento che
se noi siamo in grado di porci questo quesito è proprio perché
esistiamo.
Come puoi ben vedere, il principio antropico pone l’uomo come punto di
partenza per spiegare il resto dell’universo, e in un certo senso ribalta
tutta la tradizione scientifica che ci ha insegnato, a partire dalla rivoluzione
copernicana, come il nostro ruolo sia del tutto marginale.
In effetti il principio antropico, secondo la formulazione precedentemente
enunciata, nota anche come “forma debole”, sembra operare in modo assolutamente
antiscientifico, in quanto si serve dell’effetto per spiegare la causa.
Per questa ragione ne esiste anche una “forma forte”: essa recita che
“esistono infiniti universi, ciascuno differente dagli altri per piccoli
particolari, leggere differenze nelle costanti universali, leggi fisiche
che agiscono in modo un poco dissimile, … e solo in quegli universi in
cui le condizioni sono tali da potersi formare la vita esistono esseri
intelligenti in grado di chiedersi perché l’universo sembri costruito
apposta per la loro esistenza”.
Così espresso, il principio antropico pone come postulato principale
non più l’esistenza dell’uomo, ma quella di infiniti universi,
sottraendosi dalla critica di antiscientificità; d’altro canto,
ora esso si serve di un’ipotesi altamente “dispendiosa” (l’esistenza,
indimostrabile, di infiniti universi) per dimostrare un fatto ben più
modesto (l’esistenza del nostro). Pertanto esso è suscettibile
della critica di non soddisfare il “rasoio d’Occam”, quella regola non
scritta del procedere scientifico che prevede, in mancanza di dati risolutori,
di adottare sempre l’ipotesi più semplice, più elegante
e meno dispendiosa.
Il dibattito è tuttora aperto. Ti segnalo solo che alcuni fisici
teorici pensano che molte delle coincidenze oggi viste come tali non siano
altro che conseguenze dirette di una qualche legge fondamentale non ancora
scoperta, riguardante le teorie di grande unificazione delle forze.
Infatti, come puoi ben vedere, quasi tutti i fenomeni che ci appaiono
sorprendenti hanno a che vedere con la massa delle particelle e con le
costanti di interazione delle forze, che sono considerate parametri empirici
della “teoria standard” oggi adottata per spiegare la fisica delle particelle.
E’ però possibile che una futura e più fondamentale teoria
di grande unificazione possa spiegare tutti questi dati in modo elegante,
a partire da un numero molto piccolo di considerazioni sperimentali.
Per esempio, il postulato sulla densità dell’universo oggi non
appare già più così sorprendente quanto poteva qualche
decennio fa, in quanto l’attuale teoria dell’inflazione giustifica la
“piattezza”
dell’universo in modo elegante.
Per approfondire l’argomento, puoi consultare il sito (in inglese): http://www.anthropic-principle.com/,
interamente dedicato al principio antropico.
Per una ricca bibliografia puoi invece guardare al seguente link: http://www.starcourse.org/discussion/ACPCUP.html
.
Per finire, mi complimento con te per la scelta dell’argomento per la
tesina di maturità: hai optato per un soggetto sicuramente molto
interessante, stimolante e con molti collegamenti interdisciplinari… oltre
che decisamente complesso! Se dovessero permanerti dubbi, non esitare
a mandarmi un e-mail al mio indirizzo
personale.