Forze e costanti naturali

di Alberto Masani

La vita: un prodotto accidentale, oppure il fine stesso dell'Universo?

Cosa sarebbe accaduto dell'Universo se certe grandezze avessero avuto un valore diverso da quello attuale? L'Universo sarebbe uguale contravvenendo ad alcune delle leggi fisiche fondamentali, sulla base delle quali l'Universo attuale si struttura?

LE COSTANTI fondamentali di natura compaiono nelle leggi che regolano la fenomenologia generale dell'Universo e il cui valore non è riconducibile ad altre e quindi deve essere dedotto sperimentalmente. Per esempio, la legge della gravitazione universale dice che la forza attrattiva F di due masse inerziali m1 e m2 è proporzionale al prodotto di queste ultime, inversamente al quadrato della loro distanza r. La stessa legge fa intervenire una costante, che viene generalmente indicata con la lettera G, che rappresenta in un certo senso "il tono" secondo cui fra le due masse separate dalla distanza r si esercita la forza attrattiva F. Ovviamente, quel valore avrebbe potuto anche essere diverso e allora sarebbe risultato diverso tutto il fenomeno gravitazionale che la formula newtoniana esprime.

Quanto si è detto per G può essere ripetuto per altre grandezze, e negli ultimi tempi si è cercato di vedere come cambierebbe la fenomenologia dell'Universo se quei valori fossero diversi. Ne è derivata una conclusione che ha stupito: specialmente nei confronti di alcune di esse, la fenomenologia sarebbe risultata alterata in maniera profonda anche per il semplice loro cambiamento di qualche punto percentuale.

Una temperatura più alta della Terra, anche solo di qualche punto percentuale, avrebbe reso impossibile la formazione delle molecole complesse e una temperatura più alta di alcune decine di punti percentuali avrebbe reso impossibile lo stato liquido dell'acqua.

Infine, una temperatura più elevata di un fattore poco maggiore di 2 avrebbe reso impossibile lo stesso stato solido di molti composti.

Invece, una temperatura leggermente più bassa avrebbe reso impossibile la cinematica delle molecole e avrebbe comportato, oltre all'esistenza dell'acqua sotto forma di ghiaccio, una velocità di reazione molecolare estremamente bassa.

Studiando le caratteristiche strutturali delle stelle è possibile ricavare delle formule che descrivono le loro grandezze fondamentali - come la luminosità e il raggio, la temperatura superficiale, la vita media - in funzione solo delle costanti di natura.

Da tali formule risulta che un'eventuale piccola diversità del valore di queste costanti comporta un cambiamento significativo delle grandezze fondamentali.

(...) Ciò spinge l'analisi assai più in profondità, mettendo in evidenza come tutta l'evoluzione cosmica concorra in maniera critica a rendere possibile quella notevolissima serie di condizioni senza la contemporanea presenza delle quali, l'esistenza delle forme vitali e della loro successiva evoluzione non sarebbe affatto possibile.

Con questo approfondimento dello studio cosmologico, gli scienziati si sono trovati di fronte a una serie di circostanze talmente critiche per l'esistenza di vita sui pianeti da essere spinti a esprimere il loro stupore formulando un principio che, più che una spiegazione, costituisce una forte sottolineatura di questa criticità ed esprime il rifiuto che tale criticità sia legata al caso. In sostanza, gli studiosi hanno espresso la convinzione che la successione di circostanze particolari, sia di natura cosmica sia di natura locale e ambientale, risponda all'esigenza del verificarsi di condizioni possibili per l'affermazione della vita, addirittura fino al livello umano, inteso come il livello con cui la natura riesce a compiere un atto di riflessione su se stessa e a riconoscersi. A un tale principio è stato dato un nome: "Principio Antropico".

Si tratta oggi di approfondire questo concetto che si affaccia all'orizzonte scientifico. Nonostante le notevolissime differenze, il Principio Antropico formulato dalla scienza ha un'importanza notevole non solo sul piano scientifico, ma anche su quello filosofico e religioso, perché si pone come punto fondamentale di riferimento che non può essere dimenticato da nessun'altra attività speculativa umana, proprio in quanto scientificamente impostato. Uno dei problemi che il principio introduce è proprio questo: comprendere il concetto di uomo con le molteplici attività che lo caratterizzano (affetti, speculatività filosofica e religiosa, scientifica, tecnica, politica) offrendo al contempo a tutta la cultura umana il motivo sul quale le due discipline fondamentali in cui si articola, umanistica e scientifica, possono trovare un valido terreno di confronto e quindi di riunificazione.

(dalla rivista l'astronomia, luglio 1982)