del Prof. Mario Burschi
Il vuoto è pieno
“Cio’ che e’ pieno e’ incredibilmente vuoto,
cio’ che e’ vuoto e’ incredibilmente pieno”.
Sembrerebbe una citazione dalle Upanishad o comunque da qualche trattato
esoterico; proviamo invece a vedere tale affermazione, apparentemente
paradossale, alla luce della Fisica attuale.
Chiunque abbia frequentato una scuola secondaria dovrebbe sapere come e’
costituita la materia: ogni oggetto materiale e’ costituito da molecole,
ogni molecola da atomi, ogni atomo da elettroni e da un nucleo, ogni nucleo
da nucleoni [protoni e neutroni]. Fermiamoci pure qui in questa
scomposizione verso il sempre piu’ piccolo, anche se ora sappiamo che gli
stessi nucleoni sono formati da particelle piu’ piccole dette Quarks e
nessuno sa se questo gioco di scatole cinesi si ferma ad un certo livello o
prosegue senza fine [particelle entro particelle entro particelle entro
particelle…].
Quello che di solito nelle scuole non viene sottolineato e di cui percio’
non si ha una percezione comune, e’ che anche nell’oggetto piu’ solido,
anche nell’oggetto piu’ denso, tra molecola e molecola c’e’ il vuoto;
all’interno della molecola, tra atomo e atomo , c’e’ il vuoto; all’interno
dell’atomo, tra elettroni e nucleo, c’e’ il vuoto; all’interno del nucleo,
tra i vari protoni e neutroni, c’e’ ancora il vuoto [abbiamo deciso di
fermarci a questo livello ma sappiamo che anche all’interno dei nucleoni
c’e’ ancora vuoto!]. Quanto vuoto? Per rispondere a questa legittima
domanda, immaginiamo che la nostra terra, questo pianeta su cui posiamo i
piedi e ci appare ben solido e compatto, lo sia ancora di piu’: immaginiamo
che sia fatto di acciaio, una bella immensa sfera di acciaio con un
diametro di 12730 chilometri.. Cosa di piu’ duro e impenetrabile? Tra
l’altro una terra cosi’ fatta avrebbe la ragguardevole massa di circa 8
milioni di miliardi di miliardi di chilogrammi [ o se preferite,
‘peserebbe’ ottomila miliardi di miliardi di tonnellate!]. Un bel po’ di
materia, non c’e’ che dire: eppure se invece di usare i vostri occhi
poteste vederla attraverso un supermicroscopio che permetta di vedere i
nucleoni, puntando questo strumento verso questa enorme sfera di acciaio
cio’ che vedreste e’ essenzialmente il vuoto! Certo, un vuoto con tanti
piccoli puntini, i nucleoni, un po’ come la volta del cielo punteggiata di
stelle. Se potessimo raccogliere tutti questi puntini e addensarli uno
accanto all’altro per formare una sfera, ovvero, in altre parole, se
potessimo eliminare il vuoto dalla originaria sfera di acciaio , otteremmo
una sfera piu’ piccola di circa diecimila miliardi di volte (una sfera di
soli 400 metri di raggio). Se ancora non avete chiara la proporzione che
c’e’ nella materia tra “pieno” e “vuoto”, immaginate che il vostro corpo
sia diviso in dieci milioni di milioni di cubetti; ebbene, se riusciste ad
riunire tutti i vostri nucleoni [tutta la vostra ‘materia’], solo uno di
questi dieci milioni di milioni di cubetti sarebbe pieno [e non
completamente!].
Spero che a questo punto conveniate che la prima parte dell’affermazione
[“cio’ che e’ pieno e’ incredibilmente vuoto”]sia ben dimostrata, nell’ambito della Fisica attuale.
Veniamo quindi alla seconda parte, apparentemente contraddittoria:
“cio’ che e’ vuoto e’ incredibilmente pieno”.
Purtroppo, la giustificazione di tale affermazione, si trova in una parte
della Fisica moderna, che va sotto il nome di Meccanica Quantistica. Questa
teoria non solo non viene insegnata nelle scuole secondarie, ma e’ anche
intrinsecamente “difficile”: essa contiene importantissime e rivoluzionarie
e sorprendenti affermazioni sull’intima, se volete “ultima”, natura delle
cose; affermazioni che, pur essendo state ampiamente ‘verificate’ ed
utilizzate nei piu’ svariati contesti [il vostro computer, il vostro
compact disc, la bomba atomica, si basano sulla Meccanica Quantistica!]
tuttavia non possono essere adeguatamente tradotte nel linguaggio comune,
se non al prezzo di imprecisioni e/o di paradossali violazioni del senso
comune [in altri termini, conosciamo qualcosa sull’intima natura
dell’Universo, ma questa conoscenza non puo’ essere espressa in parole:
non vi sovviene niente, o voi del versante ‘esoterico’?].
Saro’ dunque costretto a dire in parole cio’ che in parole non puo’ essere
adeguatamente e chiaramente detto.*
Ebbene, secondo la Meccanica Quantistica,
il “vuoto” non e’ affatto vuoto, anzi e’ inconcepibilmente “pieno”
dal momento che in esso continuamente si creano tutte le particelle
possibili, in esso continuamente nascono elettroni, protoni, neutroni,
fotoni [luce!]; esso, il “vuoto”, e’ percio’ il germe di tutte le cose! Ma
se questo e’ vero, se e’ vero che dal vuoto [onnipresente, come abbiamo
visto] emergono, affiorano, vengono all’esistenza continuamente ed
incessantemente materia ed energia, in tutte le forme e quantita’
concepibili, perche’, nella nostra esperienza ordinaria, non ce ne
accorgiamo affatto? Anzi, di piu’, perche’ non siamo sopraffatti da questo
rigurgito enorme e senza fine? Parte della risposta e’:
perche’ tutto questo, come viene incessantemente creato dal “vuoto”,
altrettanto incessantemente viene distrutto, riassorbito dal “vuoto” stesso.
Ogni cosa, letteralmente ogni cosa che possiate immaginare, nasce
continuamente dal “vuoto” [intorno a voi, dentro di voi!], vive la sua
vita, e muore tornando al “vuoto”. E’ come un grande ribollire, una grande,
vertiginosa danza cosmica, tanto che qualche Fisico l’ha paragonata alla “danza
di Shiva”. Eppure noi non ne siamo consapevoli, non possiamo vedere o
toccare la bellissima farfalla che proprio in questo istante si e’ formata,
emergendo dal vuoto, avanti i nostri occhi, non possiamo odorare la
profumatissima rosa che sta sbocciando proprio ora avanti a noi… Di
nuovo, perche’ ? [D’altra parte e’ forse un bene che sia cosi’: immaginate
un proiettile che si materializza proprio adesso nel vostro torace!].
Il punto e’ che la vita di queste “creazioni” e’ effimera: esse non
vivono, di norma, sufficientemente a lungo per essere percepite anche dagli
strumenti piu’ raffinati; sono veramente forme fuggevoli, fantasmi
impalpabili ! A questo punto, qualcuno giustamente potrebbe nutrire seri
dubbi sulla loro effettiva esistenza; fugare questi dubbi, spiegare cioe’
completamente quali sono le prove che abbiamo della “realta’” dei fenomeni
sopra descritti, eccede i limiti di questo scritto. E’ opportuno comunque
menzionare due “prove”: primo, pur se le singole cose che affiorano e
affondano nell’oceano del vuoto generalmente non sono “osservabili”, e’
tuttavia osservabile, visibile, misurabile l’effetto complessivo di tutto
questo ribollire, di questa grande danza (e di fatto e’ stato misurato, lo
trovate sui ‘sacri testi’ di Fisica con il nome di “polarizzazione del
vuoto”); secondo, dicendo che la vita di queste “creature” (in termini
tecnici: “fluttuazioni”) e’ effimera, non si vuol significare che essa e’
necessariamente brevissima, anzi, ci sono “fluttuazioni” che possono durare
anni, millenni, miliardi di anni! Di fatto il tempo della loro vita e’
legato alla loro energia dal famoso ‘Principio di Indeterminazione’ di
Heisemberg; detto in parole, quanto piu’ energetiche, quanto piu’ “grosse”,
massicce [massa e energia, come ha scoperto Einstein, sono essenzialmente
la stessa cosa] sono queste creazioni, tanto meno durano, tanto prima
muoiono. Per farci una idea quantitativa, prendiamo in considerazione la
particella piu’ leggera conosciuta, cioe’ l’elettrone [la sua massa e’ di
appena un centesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di
grammo!], e chiediamoci quanto vive un elettrone creatosi spontaneamente
dal vuoto: ebbene, il ‘Principio di Indeterminazione’ ci dice che esso puo’
vivere, al massimo!, un centesimo di miliardesimo di miliardesimo di
secondo. Per renderci conto di quanto piccolo sia questo intervallo di
tempo, consideriamo che:
– l’occhio umano non separa due immagini che si susseguono in meno di un
decimo di secondo [cioe’ “misura” al massimo un decimo di secondo],
– un buon orologio digitale misura un centesimo di secondo,
– un buon orologio elettronico arriva sul milionesimo di secondo,
– un orologio atomico arriva a un centesimo di miliardesimo di secondo.
E’ facile capire dunque che non abbiamo strumenti, ne’ naturali ne’
artificiali per accorgersi di qualcosa che vive cosi’ poco! In realta’
nella Fisica delle alte energie, abbiamo “misurato”, in condizioni molto
eccezionali, tempi anche piu’ piccoli [fino ad un decimillesimo del tempo
sopra citato]; ricordiamo tuttavia che l’elettrone e’ per l’appunto la
particella piu’ leggera e che, per il ‘Principio di Indeterminazione’, di
quanto e’ piu’ grande la massa [o meglio l’energia] da creare, di tanto e’
piu’ piccolo il suo tempo di vita. Cosi’, un protone che nasca
spontaneamente dal vuoto, essendo circa duemila volte piu’ pesante
dell’elettrone, vivra’ per un tempo duemila volte piu’ piccolo, cioe’ al
massimo cinque milionesimi di miliardesimo di miliardesimo di secondo; un
oggetto che avesse il vostro peso, puo’ si’ nascere dal vuoto , ma vivrebbe
solo 0 , 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 secondi, cioe’ un
miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di
miliardesimo di miliardesimo di secondo [un tempo cosi’ piccolo che molti
fisici dubitano perfino che possa esistere].
Abbiamo quindi fatto vedere come nella Fisica moderna
“cio’ che e’ vuoto e’ incredibilmente pieno”;
eppure, per le ragioni sopra elencate, ci puo’ sembrare che questo “pieno”
sia in realta’ qualcosa di inconsistente, di illusorio, una specie di gioco
di prestigio. Ma le sorprese non sono ancora finite, come in tutti gli
spettacoli, il numero d’effetto e’ stato lasciato per ultimo. Non abbiamo
infatti ancora preso in considerazione l’esistenza di energie negative: ad
esempio l’energia di un campo gravitazionale che si crea tra le masse e’
negativa. Abbiamo cosi’ questo effetto paradossale: piu’ aumenta la massa,
cioe’ la quantita’ di materia, creata dal vuoto, meno tempo dovrebbe
vivere, dato che cresce la sua energia positiva di “massa” [in accordo alla
nota formula di Einstein: Energia= massa per velocita’ della luce al
quadrato]; tuttavia, se la massa creata e’ abbastanza consistente, comincia
a crearsi anche una considerevole energia negativa, dovuta alla forza di
attrazione gravitazionale tra le varie parti di materia creata. Cosicche’,
per una massa abbastanza grande, l’energia totale creata puo’ essere vicina
a zero e quindi, sempre per il ‘Principio di Indeterminazione’, la massa
creata potrebbe durare per un tempo anche lunghissimo [al limite infinito,
se l’energia fosse esattamente zero]. Ma quanta massa e’ necessaria,
perche’ l’energia totale sia vicina a zero? La risposta e’ [sorpresa?!]: la
massa dell’universo! Si, secondo le nostre attuali conoscenze, l’intero
nostro universo ha una energia totale molto vicina a zero e quindi l’intero
nostro universo potrebbe non essere altro che una “fluttuazione” del vuoto;
noi, la terra, il sole, le stelle, le galassie, tutta questa immensita’ che
e’ nata almeno quindici miliardi di anni fa, potrebbe essere una
increspatura del vuoto, una bolla che forse sara’ riassorbita [secondo le
stime attuali piu’ affidabili] tra quaranta, cinquanta miliardi di annni [o
forse mai piu’, se l’energia fosse esattamente zero].*
E si, ci sono piu’ cose tra vuoto e vuoto di quante sappia immaginarne
ogni filosofia…
l’unico essere autocosciente:** **gli universi** **(…);
solo allora farò**, consapevolmente,** **ritorno a Voi.
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