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Indice

            Prefazione del curatore                           1

Libro I     Q.E.D.                                            3
            Burkard Polster

Libro II    Formule utili per la matematica e la fisica      55
            Matthew Watkins

Libro III   Elementi fondamentali                           121
            Matt Tweed

Libro IV    Evoluzione                                      179
            Gerard Cheshire

Libro V     Il corpo umano                                  261
            Moff Betts

Libro VI    Il cosmo compatto                               317
            Matt Tweed

            Appendici e Indice analitico                    383


 

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Pagina 1

Si comincia con il fantastico libro del professor Burkard Polster, Q.E.D., sulle dimostrazioni matematiche, per ricordarci che alcune di esse sono del tutto accessibili. Segue la ricca collezione di Formule utili per la matematica e la fisica del dottor Matthew Watkins, un buon banco di prova per tutti. Per terza si potrà leggere la vivace guida di Matt Tweed alla Tavola periodica: Elementi fondamentali. Il quarto volume è Evoluzione, l'affascinante viaggio attraverso la vita sulla Terra del dottor Gerard Cheshire. Il libro di Moff Betts, il quinto, ci aiuterà invece ad approfondire la nostra comprensione della biologia studiando nel dettaglio Il corpo umano. Infine, con il sesto volume punteremo gli occhi al cielo per riflettere sull'incredibile storia dell'universo che abitiamo e di cui siamo parte: ci accompagnerà Il cosmo compatto di Matt Tweed.

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Pagina 5

Pochi invece sanno apprezzare quel che eccede gli aspetti elementari della bellezza matematica, quanto si rivela solo ai matematici nello studio e nella produzione di complesse e raffinate dimostrazioni, appena alla portata delle più allenate menti umane.

Da matematico, io dichiaro pubblicamente di aver provato la verità di un teorema scrivendo in calce alla sua dimostrazione la sigla Q.E.D., acronimo della locuzione latina quod erat demonstrandum, che si può tradurre "ciò che si doveva dimostrare". Q.E.D. è, da un lato, sinonimo di verità e bellezza matematica ma, dall'altro, simbolo dell'apparente inaccessibilità di questa antica scienza.

Tuttavia, si può incontrare Q.E.D. anche in chiusura di alcune semplici, suggestive e attraenti dimostrazioni. Questo breve libro compie un viaggio attraverso una raccolta di esempi sorprendenti, analizzando via via le idee che stanno dietro alle dimostrazioni. Esso è stato concepito per tutti coloro che si lasciano affascinare dalla bellezza matematica nascosta sotto la superficie.

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Pagina 10

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Pagina 57

L'uso di simboli e numeri per descrivere, modellizzare e trasformare la realtà è una potente forma di magia. Purtroppo, disporre di tali poteri non necessariamente significa aver acquisito al contempo saggezza o il dono della lungimiranza. Basti pensare alla proliferazione di tecnologie pericolose o alla crescente ossessione per la quantità, tipico effetto della subordinazione di quasi ogni cosa all'economia globale. I lettori sono quindi invitati a usare i contenuti di questo libro con le dovute attenzioni e cautele.

D'altra parte, gli strumenti matematici hanno reso possibile intuire l'unità tra campi di indagine che parevano separati. Luce ed elettricità, per esempio, erano un tempo pensati come fenomeni indipendenti, mentre oggi trovano entrambi un'interpretazione nell'ambito della teoria dell' elettromagnetismo.

La «lama a doppio taglio» dello strumento matematico è illustrata brillantemente dalla ben nota E = mc^2 di Einstein — forse la più celebre delle formule — che sarà per sempre indissolubilmente legata tanto alla creazione di armi atomiche quanto alla (ri)scoperta delle relazioni che uniscono materia ed energia.

Che la capacità di godere di questa magia — ma anche di temerla — possa non spegnersi mai in tutti voi!

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Pagina 86

3. Il quadrato del periodo con cui un pianeta compie un'orbita completa attorno al Sole diviso per il cubo del semiasse maggiore (vedi p. 62) di tale orbita è una costante propria del Sistema solare.

Partendo dalle scoperte di Kepler, Isaac Newton (1643-1727) dedusse la sua Legge di gravitazione universale (vedi p. 88) per poi formulare le sue leggi generali sul moto:

1. Un oggetto in quiete o in movimento manterrà tale stato fino all'intervento di una qualche forza.

2. L'accelerazione prodotta da una forza su un oggetto di una data massa è proporzionale alla forza stessa.

3. A ogni forza esercitata da A su B corrisponde una forza esercitata da B su A, uguale in modulo e direzione, ma opposta nel verso.

Albert Einstein (1879-1955) scoprì che a velocità prossime a quella della luce, le leggi di Newton richiedono delle modifiche significative.

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Pagina 88

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Pagina 123

Se guardiamo da vicino un singolo atomo, ci sorprende prima di tutto che sia costituito in gran parte di spazio vuoto. Gli elettroni si muovono veloci su traiettorie complesse attorno al nucleo, un punto minuscolo al centro di una galassia di energia vorticosa. E siamo solo alla superficie: più oltre vi sono luoghi dove le regole diventano alquanto strane, parlare di solidità ha poco senso e la materia ha forma di onde. Qui ci appaiono intere famiglie subatomiche, le particelle interferiscono, scavano, rimangono intrappolate e in generale si abbandonano a comportamenti che sfuggono al senso comune, pur rispettando le proprie leggi probabilistiche. Luoghi in cui agiscono grandi energie e forze fondamentali dando forma alla nostra esperienza macroscopica.

Zoomando ancora, ci accorgiamo che questo piccolo regno è a sua volta intessuto di labili fili di materia, ai limiti della nostra immaginazione, riuniti in modelli simmetrici che si estendono attraverso le dimensioni e intrecciano una danza di matematica complessa. Tutti sono attori nel grande spettacolo della vita, ogni atto rimanda e riecheggia tutto ciò che esiste.

Più di tutto mi auguro che voi, cari lettori, godiate di questo breve viaggio nel fantastico mondo della materia. E che si possa utilizzare questa conoscenza straordinaria con saggezza e consapevolezza nei millenni a venire.

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Pagina 126

Gli antichi Egizi conoscevano sette metalli, oltre a non metalli come carbonio e zolfo, tutti facilmente estraibili dai minerali. L'arte della Khemia, che si credeva esser stata rivelata dagli angeli, associava i metalli ai sette pianeti allora noti e assegnava loro qualità uniche (accanto in alto a sinistra). I trattati degli antichi Indiani parlano di tre guna: fuoco, terra e acqua. I saggi cinesi ne avevano due in più: metallo e legno (accanto in alto a destra).

Più avanti, per i filosofi greci, tutto era composto di terra, aria, acqua o fuoco (accanto in basso a sinistra). Nel IV secolo a.C. Aristotele, che li chiamò elementi, ne aggiunse un quinto, l' etere o quintessenza, di cui erano composti i cieli. Un altro filosofo, Democrito, suggerì che la materia potesse essere scomposta fino a ottenere un atomos indivisibile. Snobbato da Aristotele, l'atomo rimase in gran parte ignorato per secoli.

Con la caduta dell'impero greco, la ricerca in al-khemia si spostò in Arabia. Testi come Il segreto dei segreti di al-Razi, risalente al X secolo d.C., e La somma della perfezione di Jabir ibn-Hayyan, raccontavano di un elisir che poteva garantire l'immortalità e trasmutare i metalli in oro.

La ricerca continuò poi nell'Europa medioevale dove, tra il XIII e il XIV secolo, chimici come Alberto Magno, Roger Bacon e Nicolas Flamel speravano di trovare la pietra filosofale dai poteri straordinari. Lentamente, attraverso esperimenti, tentativi, errori, intuizioni, e qualche strano fortunato episodio, posero le basi per uno straordinario patrimonio di conoscenze.

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Pagina 168

I fotoni sono portatori della forza elettromagnetica. Luce, raggi-X, onde radio, e microonde sono tutte distorsioni diverse di campi elettromagnetici. Questa forza dal duplice aspetto attrae gli elettroni verso i protoni e causa la maggior parte delle annichilazioni tra materia e antimateria (sotto). È il primo motore di tutte le reazioni chimiche.

Agendo entro una distanza pari al raggio del nucleo, la forza nucleare forte unisce i quark scambiando otto tipi di gluoni, portatori della carica cromatica. La forza forte agisce solo su quark e gluoni.

Il decadimento di particelle è governato dalla forza nucleare debole, che agisce entro raggi brevi: scambiando un quark down in un quark up, per esempio, si trasforma un neutrone in un protone e quindi un elemento nel suo successivo sulla tavola periodica. Mediata dai bosoni vettori W e Z, la forza debole permette inoltre ai neutrini, particelle elementari molto leggere, di realizzare le loro rare interazioni con la materia (vedi p. 362).

La gravità è la forza di gran lunga meno intensa, ciò nonostante i suoi effetti perdurano anche a distanze quasi infinite, influenzando tutta la materia. Il tentativo di dare una spiegazione quantistica alla gravità ha avuto risultati alterni, sebbene la descrizione di un bosone portatore, il gravitone, sia stata timidamente proposta.

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Pagina 174

Vi sono diverse formulazioni della meccanica quantistica. Tutte funzionano a meraviglia, offrendo precise indicazioni che ci permettono di costruire telefoni cellulari e computer, ma ognuna conduce a una diversa interpretazione di ciò che accade e quindi della vera natura della realtà. La più diffusa è l' interpretazione di Copenaghen, per cui la realtà microscopica in verità è creata attraverso l'osservazione: guardare provoca il crollo della funzione d'onda probabilistica. Segue l' interpretazione a Molti Mondi, per cui il mondo si divide costantemente: quando il gatto guarda nella scatola esso crea davvero un mondo in cui lo scienziato è vivo e un altro in cui è morto (accanto in basso). Un'altra ancora, l' interpretazione transazionale, permette al futuro di influenzare il passato, mentre l' interpretazione di Bohm vede l'intero universo come un insieme unico di particelle legate indissolubilmente. Ve ne sono molte altre. La verità è che non abbiamo certezze, ma sappiamo che il futuro è nei quanti, e che sarà diverso.

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Pagina 181

Questo libro racconta una cosmogonia moderna meticolosamente ricostruita negli ultimi 150 anni da centinaia di migliaia di scienziati che hanno lavorato tra giungle, zoo, oceani e laboratori. È narrata nel linguaggio della scienza invece che attraverso il ricco simbolismo di un mito o le incrollabili certezze di una dottrina religiosa. È una storia che, ancora oggi, spaventa tante persone quante ne terrorizzò nel 1859, quando venne resa pubblica da Charles Darwin; racconta l'improbabile vicenda di un batterio che divenne un verme, che si trasformò in un pesce e poi in un rettile, che mutò in un roditore, che diventò un primate, poi un essere umano, infine abbandonò l'Africa e diventò tutti noi.

Come molte cosmogonie, sembra una storia di fantasia. E come ogni buona storia, parla di sesso, morte, faide familiari, amicizia e altruismo. Alcuni l'hanno giusto ascoltata una volta, altri ancora mai, perché solo ora cominciamo a metterne insieme i dettagli. Eppure non si è ancora conclusa, continua a disvelarsi intorno a noi, a evolvere, a venire raccontata. Noi stessi diventeremo altro, se la nostra specie sopravviverà alle estinzioni di massa che stiamo preparando per noi e i nostri compagni durante il viaggio su questa nostra piccola palla di fuoco e fango chiamata Terra.

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Pagina 210

La storia della vita, dunque, è una storia di cooperazione tanto quanto di competizione. Le cellule assumono ruoli diversi, come fanno gli esseri umani (in effetti, la cultura umana è il risultato di specializzazione e divisione del lavoro). Sperimentando nuovi tipi di cellule, forme, collaborazioni e fonti di energia, i microrganismi che ospitavano il primo DNA abbandonarono la culla acquatica per colonizzare i più svariati habitat, portandosi sempre dietro la miglior versione del codice genetico disponibile al momento.

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Pagina 214

Tra gli insetti sociali (formiche, vespe, api e termiti), le operaie sterili dedicano l'intera esistenza alla regina, senza alcuna speranza di riprodursi. I pipistrelli vampiro (accanto, in alto) sono disposti a condividere il sangue con il vicino affamato nel viaggio di ritorno verso la caverna, ma si aspettano che il favore venga loro restituito. L'altruismo è governato da slogan: «La famiglia prima di tutto», «Fate un favore a un amico e lui ve lo restituirà», «Più si è meglio è», «Prendiamoci cura di vecchi e malati». Il cercopiteco verde avverte del pericolo gli amici se avvista un predatore, anche se questo lo trasforma in un bersaglio facile.

L'istinto di protezione va oltre la specie: ci sono cani che adottano gatti randagi, scoiattoli o anatre e si sa di delfini che assistono altri animali malati o feriti.

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Pagina 216

I maschi di alcune specie animali fanno di tutto per accoppiarsi con il maggior numero di femmine possibile, assicurando così una vasta diffusione al proprio DNA attraverso miliardi di spermatozoi. Le femmine, invece, che dedicano quasi tutte le energie alla sopravvivenza della prole, hanno meno opportunità di trasmettere il proprio DNA: è nel loro interesse procurarsi il miglior DNA maschile disponibile. Ecco perché sono molto più schizzinose dei maschi e vogliono dal partner una prova di valore o di seduzione. Questo può avere esiti straordinari.

L'esempio classico è quello della coda del pavone (accanto). È un ornamento assolutamente svantaggioso per i pavoni sotto tutti i punti di vista, ma le femmine lo trovano sexy. Il pavone più in forma, in grado di mettere in piedi lo spettacolo migliore, trasmetterà i propri geni. Le femmine di guppy (un pesce) trovano irresistibili i maschi colorati, soprattutto se hanno un collare vistoso. La selezione sessuale, dunque, produce popolazioni di pesci sempre più colorate, finché diventano un bersaglio troppo facile per i predatori. Allora la selezione naturale favorisce gli individui più smorti. Le mandibole sproporzionate (e sostanzialmente inutili) dei cervi volanti (accanto) sono un prodotto della selezione sessuale. Queste "corna" vengono usate solo dai maschi per combattere per le femmine: chi vince può accoppiarsi.

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Pagina 226

I procarioti hanno tre forme base: a bastoncino (bacilli), a palla (cocchi) o a spirale (spirochete); ciò nonostante, la loro rapidità di mutamento sfida ogni sistema statico di classificazione, e i batteri costituiscono piuttosto una vasta comunità globale. Diffusi in ogni habitat, padroneggiano tutti i processi biochimici essenziali e sono necessari al pianeta. La fissazione batterica dell'azoto atmosferico fornisce a tutti i viventi il materiale per costruire proteine, geni, ormoni e farmaci naturali. I procarioti aerobi si sono adattati all'ossigeno in origine rilasciato dai cianobatteri, ma gli archebatteri anaerobi prosperano ancora in oscuri regni affini alla Terra primordiale: attaccati a soffioni sulfurei di origine vulcanica, creano metano nelle paludi o evaporiti nelle saline.

L'evoluzione di forme di vita di grandi dimensioni ha creato habitat confortevoli all' interno degli eucarioti, così i procarioti hanno imparato a colonizzarli. L'evoluzione di queste comunità è plasmata su buoni rapporti tra pari e con il sistema immunitario degli ospiti: nei sistemi sani, ciò significa abitudine a convivere, rispetto reciproco e tolleranza.

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Pagina 240

La divisione tassonomica classica del regno Animalia è tra vertebrati e invertebrati (dotati o meno di spina dorsale). Gli invertebrati comprendono il 97% di tutte le specie e includono amebe, idre, spugne, vermi, molluschi (lumache e chiocciole), cnidari (meduse, anemoni, coralli), echinodermi (ricci e stelle di mare), cefalopodi (seppie, polpi, calamari) e tutti gli artropodi (crostacei, aracnidi, insetti). Nei vertebrati sono inclusi pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi marsupiali e placentati. Ogni specie esistente è oggi all'apice della sua storia evolutiva. Altre invece non ce l'hanno fatta.

La classificazione moderna del regno animale comprende 13 phyla, di cui tre che contengono diversi tipi di vermi. Il più grande è senza dubbio il phylum Arthropoda, popolato principalmente da insetti, con un milione di specie note e 20 milioni ancora senza nome. In tutto, ci sono circa 30 milioni di specie di piante e animali sulla Terra, 50.000 delle quali vengono sterminate ogni anno dall'attività umana: è l'1% ogni sei anni, il più alto tasso di genomicidio dai tempi dell'estinzione tra Cretaceo e Terziario (K-T) che spazzò via dalla faccia della Terra i dinosauri e con loro l'85% delle specie allora viventi. Poi, il pianeta impiegò 30 milioni di anni per riprendersi.

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Pagina 242

Tutti gli animali, tranne le spugne, sono dotati di simmetria. L'evoluzione di forme in grado di spostarsi in cerca di cibo ha accelerato il passaggio dalla simmetria radiale di meduse e anemoni a quella bilaterale comparsa per la prima volta nel Cambriano, quando emersero le prime forme segmentate e dotate di testa e coda, di bocca e ano, e quindi di un davanti e un dietro. Una forma simile favorisce aerodinamicità, mobilità e cefalizzazione, processo che concentra nella testa gli organi di senso e di controllo, originando infine il cervello. I primi animali hanno raggiunto le piante sulla terraferma 400 milioni di anni fa per nutrirsene: hanno quindi dovuto incorporare un piccolo oceano personale, modificato all'uopo, in cui immergere le proprie cellule e gli apparati in grado di compiere scambi gassosi con l'aria piuttosto che con l'acqua. L'animale più antico che si conosca a essersi spiaggiato è una forma primitiva di millepiedi, scoperto dalle parti dell'attuale Stonehaven, in Scozia.

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Pagina 254

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Pagina 256

La memetica, lo studio dei memi, descrive come mode e costumi arrivino e passino in modo non dissimile da come fanno virus o batteri. Esempi di pattern memetici comprendono i singoli lemmi, le canzoni, i modi di dire, le credenze, le tendenze, le abitudini e così via. La coevoluzione tra meme e geni, detta teoria dell'eredità duale, spiega perché facciamo certe cose e in che modo la genetica le influenza. Un esempio è la tolleranza al lattosio, un adattamento degli occidentali che ha permesso l'uso intensivo di latte di mucca nella dieta.

Altre teorie tirano in ballo forze più sconcertanti. Rupert Sheldrake, con studi compiuti tra il 1999 e il 2005, dimostrò che molte persone riescono a "sentire" quando qualcuno li sta fissando. Nella sua teoria della risonanza morfica sostenne che due idee simili possono trasferirsi istantaneamente tra due cervelli affini. I meme potrebbero essere viaggiatori della mente in un universo olografico che funziona tramite sincronicità quantiche.

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Pagina 258

Ci sono molte possibili risposte al paradosso, eccone alcune. Forse non esistono alieni. Forse siamo soli nell'universo. E se gli alieni ci fossero, ma non li avessimo ancora incontrati? Magari sono solo troppo lontani, o poco o troppo evoluti. E se i viaggi spaziali fossero più difficili di quanto credessimo, addirittura impossibili? O forse siamo noi che usiamo la tecnologia sbagliata, le frequenze sbagliate, gli occhi sbagliati?

Guardiamo alla nostra specie negli ultimi 10.000 anni, o solo negli ultimi 100: come saremo tra altri 1000? Saremo ancora forme di vita biologiche? Fisiche? E se ci evolvessimo in esseri quantici di pura luce e informazione in grado di comunicare telepaticamente e teletrasportarsi? O le forme di vita come noi, egoiste e disattente, sono sempre destinate a creare modelli economici che portano all'autodistruzione? Forse gli alieni si disinteressano a noi perché per loro non valiamo più di un mucchio di fango. D'altra parte, gli alieni potrebbero già essere tra noi. La vita è apparsa così in fretta sulla Terra (dopo solo 600 milioni di anni) che forse non si è originata qui, ma proviene da batteri intrappolati nel ghiaccio di una cometa o nella polvere cosmica (teoria della panspermia). E se fossimo come bambini? O di proprietà di qualcuno? Se ci stessero allevando? Tenendo d'occhio? Siamo in quarantena?

Forse l'universo intero sta evolvendo verso un'entità unica, coacervo cosciente di informazioni che non riusciamo neanche a immaginare.

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Pagina 263

Il libro comincia con un po' di storia delle nostre ricerche sul corpo umano, poi esamina quei meccanismi microscopici che sono diventati una pietra miliare della moderna biologia. Il grosso del libro analizza le funzioni dei maggiori sistemi corporei, per poi studiare come si integrano tra loro.

Essere umani non significa necessariamente avere sempre coscienza del proprio corpo, anzi: alcune delle esperienze migliori sono quelle che viviamo quando ci dimentichiamo di lui, che è unico e inimitabile, destinato a morire ma rappresenta il nostro solo, vero possesso. Per la maggior parte del tempo ignoriamo bellamente i suoi frenetici tentativi di mantenerci in vita, il che ci consente incidentalmente di godercela. Ma spero che questi pochi cenni alle scoperte che abbiamo fatto riguardo al corpo umano, molte delle quali sono davvero incredibili, vi lascino quel senso di gratitudine e meraviglia che questa forma unica e misteriosa merita.

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Pagina 266

Non è un caso che la dissezione sia rimasta un tabù fino al Rinascimento italiano, quando i primi anatomisti che aprirono un corpo umano scoprirono strutture a cui diedero i loro nomi (tube di Falloppio, trombe di Eustachio). Fino ad allora, l'anatomia si era basata su assunzioni errate nate da paragoni con gli animali e su congetture fatte da Galeno nell'Alessandria del II secolo; tutto cambiò nel 1543, quando Vesalio pubblicò la prima mappa definitiva del corpo umano, disegnata grazie all'involontario aiuto di parecchi condannati a morte.

Questa auto-autopsia ci trasformò in macchine biomeccaniche composte da infinite parti (per lo più studiate su cadaveri di altri uomini o di animali): portandoci molto lontani da un'idea olistica del vivente.

Il tessuto umano che si può esaminare meglio dal vivo è l'iride: osservando quella di un altro si evitano le inversioni dello specchio. Non ne esistono due uguali. Gli iridologi vedono la mappa del corpo nell'iride, un muscolo colorato con pigmenti opachi che riparano la retina (un organo sensibile alla luce posto sul retro dell'occhio). I muscoli radiali esterni dilatano la pupilla al buio, bilanciati da quelli interni che la stringono alla luce intensa, aumentando la profondità di campo. L'umor vitreo è filtrato dal sangue tramite viticci situati dietro l'iride, fluisce nelle catacombe oculari, anche mentre il corpo è in rapido movimento.

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Pagina 302

Dati gli infiniti processi elettrici che avvengono nel cervello durante ogni singolo ragionamento, c'è da stupirsi che siamo capaci di pensiero coerente. L'autocoscienza si trova in uno strato esterno, grigio, spesso circa 3 mm e composto di neurosomi (corteccia); le connessioni neurali avvengono nella più massiccia sostanza bianca. L'emisfero destro, istintuale e artistico, e il sinistro, logico, convergono nel mesencefalo, dove i pensieri coscienti incontrano i processi subconsci di controllo e integrazione; le emozioni più profonde, gli istinti e i ricordi, invece, nuotano nel sistema límbico. I nervi si incrociano nel tronco encefalico, così, il cervello sinistro controlla la parte destra del corpo e viceversa.

Il cervello contiene mappe olografiche di tutto il corpo (dato che lo governa), proprio come la memoria ha sempre presente una mappa del mondo esterno. La relazione tra cervello e corpo somiglia a quella tra la nostra mente e il resto del mondo: cervello e mente hanno entrambi un'idea molto chiara della struttura delle loro controparti.

Le onde cerebrali variano con le fasi mentali. Le alfa e beta si diffondono durante il giorno, mentre le delta nel sonno (e nei più giovani). Le onde teta hanno un grande impatto sulle esperienze di gioventù, e negli adulti si trovano solo in caso di sogni a occhi aperti o in individui particolarmente emotivi.

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Pagina 320

Questo piccolo libro illustra alcuni risultati scrupolosamente raccolti da molte grandi menti che hanno cercato di comprendere questa immensità e darle un senso. Nelle pagine che seguono, le distanze sono espresse in chilometri e anni luce. Non vi è niente di più veloce della luce, che viaggia a 300.000 chilometri al secondo. A questa velocità potremmo volare intorno alla Terra in un settimo di secondo, raggiungere la Luna in un secondo e un terzo, il Sole in 8 minuti e il pianeta più lontano del Sistema Solare in poco più di quattro ore. In un anno, la luce percorre quasi 10.000 miliardi di chilometri, un anno luce, ovvero un quarto della distanza che ci separa da Proxima Centauri, la stella più vicina al Sole, ma in termini galattici abbiamo solo bussato alla porta del vicino.

In un'epoca in cui l'umanità si sta accorgendo degli enormi cambiamenti che hanno luogo nel nostro piccolo pianeta, i cieli rivelano scenari spettacolari di nascite stellari e calamità, uno splendore su scala quasi inimmaginabile. Tanto tempo fa gli sciamani credevano che ogni pietra e ogni albero avessero uno spirito guardiano, mentre la mistica moderna potrebbe dire lo stesso delle scie di plasma che danno forma a nebulose e galassie. Il nostro posto nello spazio può essere uno di un'infinità, o unico come la più rara delle gemme.

La vita, e la consapevolezza per viverla, sono sicuramente un dono senza paragoni.

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Pagina 302

Con il rapido raffreddarsi del giovane universo e l'espandersi dello spazio quasi alla velocità della luce, prima i fotoni, poi i quark e i leptoni condensarono l'effervescente vuoto quantistico per formare il primitivo plasma di quark e gluoni. Quindi, dopo un milionesimo di secondo, i quark si combinarono in adroni, essenzialmente protoni e neutroni, mentre enormi quantità di materia e antimateria si annullavano a vicenda lasciando solo un miliardesimo del materiale originale, insieme a grandi quantità di raggi gamma. All'incirca un secondo dopo la nascita dell'universo, la sua temperatura scese abbastanza da cristallizzare i neutrini in fuga dai fotoni. La nucleosintesi ebbe inizio in questo periodo, con l'unione di protoni e neutroni per formare nuclei di elio, deuterio e litio. Solo dieci minuti più tardi la materia era suddivisa semplicemente in tre quarti di idrogeno e uno di elio. L'universo si stava espandendo a velocità incredibili e dopo due ore non vi era più una densità dei neutroni sufficiente perché si formassero nuclei più pesanti.

All'età di 377.000 anni l'universo finalmente si raffreddò abbastanza da consentire agli elettroni di inserirsi nelle orbite dei nuclei atomici, e per i 100 milioni di anni successivi, mentre l'immensa nube di idrogeno e di elio si espandeva, tutto rimase buio. Alla fine, tuttavia, i fotoni furono rilasciati dal plasma, i cieli divennero trasparenti, e l'universo appena nato si rivelò in tutta la sua gloria.

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Pagina 376

Oggi il modello standard della fisica usa 25 costanti adimensionali fondamentali, i cui rapporti determinano le quattro interazioni fondamentali della fisica e permettono di prevedere dimensioni, età e grado di espansione dell'universo. La grande domanda è: come è riuscito l'universo a essere così perfettamente adeguato alla vita come la conosciamo?

Alcuni scienziati ritengono che questa sia una nova in un bicchier d'acqua. «Certo che è adatto alla vita, altrimenti non saremmo qui». Ma altri non sono così sicuri...

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Pagina 378

In accordo con la meccanica quantistica e la popolare teoria dei Molti Mondi (vedi p. 174) molti cervelloni ritengono che vi debbano essere miliardi di universi casuali: a noi è capitato di vivere in uno dove tutto è perfetto per scimmie intelligenti quali noi siamo. I detrattori di questa teoria credono che disobbedisca al principio del rasoio di Ockham perché implica una quantità spropositata di cose nuove e indimostrabili, e che perciò non sia attendibile. Altri ritengono che vi debba essere una ragione per questa perfezione. Forse la fisica funziona così. Paranoici professori pensano che l'universo sia la simulazione al computer di una realtà virtuale. È tutto un gioco, altrimenti come può essere tutto così perfetto? Allora chi ha scritto il software? Il che equivale a dire «È opera di Dio», o di un altro Designer. O forse degli alieni... I neodarwinisti, che non vogliono essere da meno, hanno proposto l'idea del biocosmo. L'universo è così perfetto per la vita, affermano, perché è il figlio di genitori che ce l'hanno fatta. Attraverso un Big Bang, gli universi molto evoluti possono tramandare il loro patrimonio perfetto di costanti, come un DNA, a universi di nuova generazione.

Come per le teorie quantistiche, vi sono soluzioni che implicano una causa temporale inversa basata su una consapevolezza universale. Forse l'universo è davvero un'enorme mente cosciente, olografica e intricata, che come un computer quantistico ha verificato tutte le possibilità fino a identificare la migliore soluzione. Fin dal primo istante.

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Pagina 380

Ogni pagina di questo libro, ogni paragrafo, a volte ogni frase, può rappresentare il lavoro di molti zelanti scienziati, pensatori e artisti. Perché l'universo sia comprensibile è forse uno dei più grandi misteri: ma, dopotutto, non è detto che sia nato seguendo le leggi e i principi qui svelati e che informano questo libro. Speriamo che leggendo tu abbia provato stupore, soddisfazione e ispirazione per guardare al mondo con occhi nuovi. L'umanità ha appena iniziato a sbirciare oltre i confini del proprio pianeta e a fare i primi, incerti, passi al di fuori del circondario terrestre. Come specie abbiamo di fronte a noi molte sfide, a cominciare da quelle che ci siamo imposti da soli, ma i nostri atomi sono nati nelle stelle, e un giorno forse torneremo là da dove siamo venuti.

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Pagina 395

_____________________________________________________________________
miliardi
di anni fa
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13,7        Big Bang.
13,3        Prime stelle.
13,1        Prime galassie e ammassi galattici.
10,0        Prime stelle ricche di metalli.
10,0 - 6,5  Formazione della Via Lattea.
 4,8        Una vicina supernova innesca la formazione del Sole.
 4,7        Formazione di Giove, Saturno, Uranio e Nettuno.
 4,6        Il Sole avvia la fusione dell'idrogeno
 4,5        Formazione di Terra, Luna, Venere, Marte e Mercurio.
 4,4        L'acqua giunge sulla Terra.
 4,1        Solidificazione della crosta terrestre.
            Formazione di atmosfera e oceani.
 4,0        Le più antiche rocce della Terra.
 3,9        Intenso bombardamento tardivo di meteoriti.
 3,8        Prime cellule semplici (chemioautotrofi).
 3,5        Ultimo antenato comune universale (LUCA).
 3,0 - 2.5  Prime fotosintesi nei cianobatteri.
            La concentrazione di ossigeno atmosferico aumenta molto
            avvelenando altre forme di vita.
 2,0        Prime cellule eucariote negli oceani.
 1,2        Semplici organismi pluricellulari negli oceani.

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milioni
di anni fa (MA)
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580 - 540   L'ossigeno atmosferico crea uno strato di ozono
            che permette la colonizzazione della superficie terrestre.
570 - 500   Periodo Cambriano. Trilobiti, artropodi.
560         Primi funghi, spugne, ctenofori (pettini), meduse,
            coralli e anemoni.
530         Lamprede, protostomi e deuterostomi (p. es. platelminti,
            onicofori, molluschi) e ascidie. Prime impronte terrestri.
500 - 440   Periodo Ordoviciano. Primi cefalopodi (nautiloidi).
485         Primi vertebrati con vere ossa (pesci Agnati).
475 - 430   Prime piante (epatiche) e funghi terrestri.
445         Estinzione Ordoviciano-Siluriana. Per il raffreddamento
            globale muore il 60% degli invertebrati marini.
440         Attinopterigi (p. es. aringhe, salmoni, storioni).
440 - 410   Periodo Siluriano. Scorpioni, dipnoi di mare e terra.
410 - 360   Periodo Devoniano. Insetti, denti, semi, spore.
375 - 360   Estinzione tardo-Devoniana. Il 70% di tutte le specie
            scompare per il vulcanismo oceanico e le comete.
360 - 320   Periodo Carbonifero Mississipiano.
            Granchi, felci, brachiopodi e anfibi (rane e salamandre).
            Prime gimnosperme (conifere e gingko).
320 - 290   Periodo Carbonifero Pennsylvaniano. Insetti giganti.
290 - 250   Periodo Permiano. Primi scarafaggi, rettili,
            tartarughe e coccodrilli (245 MA).
251         Estinzione Permiano-Triassica.
            Cambiamenti ambientali e altre catastrofi.
            Il 96% delle specie marine e il 70% delle terrestri sono
            distrutte.
250 - 205   Periodo Triassico. Primi dinosauri. Serpenti (220 MA).
215         Primi mammiferi.
205         Estinzione Triassico-Giurassica causata da vulcani e
            asteroidi. Scompare il 50% di tutte le forme di vita.
205 - 140   Periodo Giurassico. Dinosauri, ornitorinchi (180 MA),
            razze e uccelli.
130         Primi fiori e alberi a fiore (angiosperme).
140 - 65    Periodo Cretaceo. Marsupiali (canguri, opossum) (140 MA).
105 - 80    Tutti gli altri mammiferi placentati (elefanti,
            lamantini, oritteropi). Prime api, formiche e termiti
 85         Discendenti del continente Laurasia (p. es. gatti, cani,
            cammelli, cavalli, foche, balene, ippopotami, pipistrelli).
 75         Roditori e conigli (antenato comune circa 40 MA).
 70         Tupaidi ecc.
 65,5       Estizione Cretaceo-Terziaria causata da vulcani e asteroidi.
            Scompare il 75% delle specie.
 65 - 1,5   Periodo Terziario. Conifere e gingko.
 40 - 14    Farfalle e falene, cervi, erbe, giraffe, scimmie
            cappuccine, uistiti, scimmie ragno, macachi, colobi,
            babbuini, gibboni e infine oranghi.
7,0 - 6,0   Prime specie umanoidi (Sabelanthropus tchadensis).
            Gorilla (7 MA). Orrorin tugenesis (6 MA).
5,8 - 4,4   Mammut, bradipi e ippopotami.
4,0 - 3,0   Australopithecus anamensis (4 MA);
            Australopithecus afarensis (3,9 MA);
            Australopithecus africanus (3 MA)
2,0         Scimpanzé e bonobo si differenziano dall'antenato comune.
2,4 - 0,2   Homo babilis (2.5 -1.9 MA);
            Homo rudolfensis (2,4 MA);
            Homo ergaster (1.9 - 1,5 MA);
            Homo erectus (1,4 - 0,2 MA).

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migliaia
di anni fa
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800 - 300   Homo heidelhergensis;
            Homo neanderthalensis (300);
            Homo sapiens (300).
 30         Estinzione di Homo neanderthalensis.
  2 - ora   Sesta estinzione di massa, causata dall'uomo.

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futuro      Chissà...

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