Vite degli astronomi /4. Isaac Newton (1643-1727)

Voi direte: Newton non è un astronomo. Tecnicamente, no, in effetti. Ma a uno che ha scritto un trattato sull'ottica, ha inventato un nuovo tipo di telescopio, ha scoperto che la luce può essere scomposta in uno spettro di colori, e soprattutto vi ha spiegato perché i pianeti girano intorno al Sole, la medaglia di astronomo onorario non gliela volete dare?

Newton nasce il 25 dicembre 1642, secondo il calendario giuliano, o il 4 gennaio 1643, secondo il calendario gregoriano, che però all'epoca non era ancora stato adottato in Inghilterra — si sa che agli inglesi piace fare a modo loro. Quindi decidete voi, ché in fondo le date sono convenzioni. C'è per esempio chi usa — e con soddisfazione — la data stellare di Star Trek. (Poi, Newton stesso qualche problemino con le date doveva averlo: scrisse un trattato di cronologia cercando di far rientrare tutti gli eventi storici noti all'interno dei seimila anni trascorsi dalla creazione della Terra secondo la Bibbia, e se la cavò dicendo ma sì, che volete, è chiaro che gli Egizi si vantavano, mica la loro civiltà sarà davvero durata millenni; e i Greci e i Romani, pure loro, avranno abbellito la biografia di qualche re facendolo campare un po' di più. Cose così.)

Adesso, stare qui a magnificare il contributo di Newton alla scienza moderna è superfluo e soprattutto impossibile, ché di cose ne ha fatte parecchie: quindi proviamo a circoscrivere. Diciamo che, prima di Newton, nessuno aveva un'idea esatta del perché i corpi (dove per "corpi" possiamo intendere tanto le biglie su un biliardo, quanto i pianeti intorno al Sole) si muovono nel modo in cui si muovono. Arriva Newton, e sistema la faccenda. Intanto si inventa il concetto di "massa", quantificando la spinta che bisogna dare a un corpo per farlo accelerare di un tot: più grande è la massa di un corpo, maggiore è la forza richiesta. Sembra semplice, oggi, ma prima di Newton le idee al riguardo erano piuttosto confuse. Poi: se date una spinta a un corpo in modo che acquisti una certa velocità, in assenza di altre forze quello continuerà ad andare dritto in eterno con la stessa velocità; non solo, ma voi riceverete una spinta uguale e contraria a quella che avete dato al corpo (per cui sarà bene che proviate a spingere solo corpi di massa molto più piccola della vostra, soprattutto se per caso vi trovate, che ne so, a galleggiare nello spazio). Con questi tre princìpi, e un po' di calcolo infinitesimale (anche questo inventato da Newton: ma pare che Leibniz ci fosse arrivato per conto suo, e per tutta la vita i due si presero a testate su chi fosse stato il primo), potete calcolare le traiettorie di tutti i corpi.

Bene, ma allora i pianeti? Perché orbitano intorno al Sole invece di andare dritti per la loro strada? I casi sono due: o c'è qualcosa di materiale, un vincolo fisico (un guinzaglio, un binario, una sfera trasparente) che incatena i pianeti alla loro orbita, oppure c'è una forza invisibile che agisce a distanza. Newton decide per la seconda ipotesi. E inventa la forza di gravità. D'altra parte, se la Terra attrae le mele e le stacca dall'albero, perché non può fare lo stesso con la Luna? E il Sole con i pianeti? E Giove con le sue lune? Così, Newton dà una spiegazione matematicamente e fisicamente coerente delle leggi trovate empiricamente da Keplero. E soprattutto unifica l'attrazione reciproca tra tutti i corpi dotati di massa — che siano in terra oppure in cielo — descrivendola con una sola legge universale.

Certo che per escogitare una roba del genere ci volle un bel coraggio. "Una forza che agisce a distanza tra i corpi, senza un mezzo che interviene? Sta scherzando, Sir Newton?" In effetti, la gravità universale sembrava una specie di magia. Ma, anche se Newton non sapeva dire da dove venisse fuori, l'esistenza di una forza invisibile spiegava benissimo i dati, e questo era sufficiente.

E in fondo Newton un po' di inclinazione per il magico doveva proprio averla, visto che in realtà la vera ossessione della sua vita fu l'alchimia. E per somma ironia, terminata la carriera accademica, Newton fu nominato guardiano della Zecca Reale. Così, l'uomo che aveva tentato di tramutare i metalli in oro, finì i suoi giorni dando la caccia ai falsari.

Tempo bloccato

Peccato che nel peraltro fedelissimo adattamento cinematografico di Watchmen, sia stata un po' ridimensionata quella che secondo me è una delle scene più belle del fumetto di Moore: quella in cui il Dr Manhattan, in esilio volontario su Marte, espone la sua visione del tempo. Per Manhattan, passato, presente e futuro hanno un'esistenza tangibile, e lui può contemplarli simultaneamente in un solo sguardo. Questo da un lato lo rende di fatto onnisciente; dall'altro lo disumanizza, perché i rapporti di causa-effetto gli appaiono completamente preordinati. L'affannarsi umano intorno al tempo che passa, i rimpianti sul passato e l'illusione di poter cambiare il futuro, sembrano a Manhattan insensati e ridicoli. Tutto è già scritto, congelato per sempre in una visione del tempo che non lascia spazio al libero arbitrio. E' evidente il riferimento colto all'undicesimo libro delle Confessioni, in cui Agostino, esponendo le sue idee sul tempo, pone Dio al di fuori del flusso delle cose mondane, e in grado di abbracciare l'eternità in un blocco unico. Se Dr Manhattan è fuori del tempo, è in qualche modo una figura con caratteristiche divine: "Dio esiste, ed è americano".

La cosa buffa è che da decenni ci sono filosofi e fisici che si incartano su un argomento connesso all'interpretazione della teoria della relatività di Einstein: secondo questo argomento, sarebbe inevitabile che lo spazio-tempo vada visto come un blocco unico. Se qualcuno è curioso, ha tempo da perdere, e soprattutto sa un minimo di relatività, qui c'è un articolo che fa sua l'interpretazione del "futuro già scritto", mentre qui c'è un post che analizza criticamente lo stesso articolo. Sappiate in anticipo, comunque, che non se ne viene fuori facilmente, perché il tutto ruota in ultima analisi intorno alla definizione e alla natura ontologica di concetti come "esistenza", "osservatore" e così via.

Resta il fatto che le pagine del Dr Manhattan su Marte sono un capolavoro.

The Big Bang Theory (featuring George Smoot)

Quando, un paio di anni fa, ho saputo che negli Stati Uniti stava partendo un sitcom intitolata The Big Bang Theory la prima reazione è stata di sorpresa ("Che c'entra il big bang?"). Ma poi ho pensato che gli Stati Uniti sono l'unico posto al mondo in cui si possa fare una serie televisiva di successo sulla vita personale di due studenti di dottorato in fisica, mischiando scienza, cultura geek e humor (da noi, la televisione si ricorda degli studenti di dottorato solo quando serve un po' di materiale umano in una puntata di Ballarò). Non è un caso isolato: da quelle parti la tendenza a raccontare storie partendo da temi scientifici e da personaggi del mondo della ricerca va avanti già da un po' (si pensi a una serie come Numb3rs, che alle spalle ha nientedimeno che la Wolfram di Mathematica).

Comunque, confesso che non ho mai trovato il tempo per vedere una puntata completa di The Big Bang Theory. Ma, adesso che ho saputo che in uno dei prossimi episodi reciterà George Smoot, mi sa proprio che mi toccherà iniziare.

Repliche

Oggi è il pi day, e allora ho pensato che se da queste parti c'è qualcuno che è nuovo potrebbe essere interessato a leggere una cosa che avevo scritto due anni fa per l'occasione.

Vite degli astronomi /3. Galileo Galilei (1564-1642)

Sì, vabbene, Galileo il padre del metodo scientifico, Galileo il (quasi) martire della ragione, Galileo il campione dell'anti-oscurantismo. Ma io non riesco a evitare di pensare che, in fondo, quello che di tragico e orribile gli è capitato (l'inquisizione, il processo, l'abiuro-maledico-e-detesto, il confino) gli sia capitato anche perché il pisano era un appassionato di gadget, un patito delle nuove tecnologie. In poche parole, come diremmo oggi: un geek.

Dopotutto, lui se ne stava a Padova a insegnare matematica e a fare esperimenti di meccanica, e di impelagarsi in dispute astruse su cosa girasse intorno a cosa non aveva poi tanta voglia (era già abbastanza impegnato a ridicolizzare i colleghi che risolvevano ogni dubbio andando a scartabellare le opere di Aristotele). Ma mentre si divertiva con bilancette, piani inclinati, pendoli e altre diavolerie, venne a sapere che in Olanda un occhialaio aveva infilato un paio di lenti dentro un tubo e bingo!, aveva acquistato la supervista. Galileo non era uno da farsi scappare l'ultima novità in fatto di tecnologie. Si chiuse in laboratorio come Steve Jobs nel garage e, tempo qualche mese, con un po' di sano reverse-engineering, si costruì da solo la sua replica del cannocchiale. Era il 1609, giusto giusto quattro secoli fa.

La cosa ebbe conseguenze. Intanto, Galileo si beccò un aumento e un posto fisso all'università (il governo veneto aveva molto apprezzato i possibili impieghi militari della "sua" invenzione). Ma il botto vero ci fu quando Galileo, invece di limitarsi a guardare al livello dell'orizzonte, pensò di alzare il cannocchiale verso il cielo. Oggi può sembrarci assurdo che un accrocco potente quanto un giocattolo da bancarella possa aver aperto la strada all'astronomia moderna e cambiato radicalmente la posizione dell'uomo nell'universo. Eppure.

Nel giro di un annetto Galileo si accorge che la Luna è disseminata di montagne e crateri, capisce che la Via Lattea è fatta di stelle, e osserva per la prima volta quattro satelliti di Giove. Queste cose le racconta di corsa, praticamente in diretta, nel "Sidereus Nuncius". Leggetelo: è emozionante. È il mondo che riacquista i colori in Pleasantville. È Neo che esce da Matrix. È Bowman che dice "Mio Dio, è pieno di stelle!". È un uomo cieco che acquista la vista.

Volente o nolente, Galileo lo smanettone è diventato un astronomo. Da quel momento, non si ferma più. Osserva le fasi di Venere e di Mercurio, gli anelli di Saturno, scopre le macchie solari, e insomma fa quello che ogni persona sensata fa quando gli danno la possibilità di guardare più lontano degli altri: guarda. E guardando, capisce che aveva ragione Copernico.

Poi ci sono quelli che, quando hanno le fette di salame sugli occhi, invece di toglierle ci mettono sopra anche il pane. Per convincerli a usare i propri sensi invece di seguire l'autorità, Galileo si illude di avere due armi infallibili: la sua capacità retorica e le maree. Ora, mentre sulla prima c'è poco da dire (se pensate che Michele Serra ci sappia fare non avete mai letto Galileo) sulla seconda oggi sappiamo che le speranze erano mal riposte. In poche parole, la prova inconfutabile che Galileo pensava di aver trovato per imporre la visione copernicana sarebbe questa: la Terra si muove intorno al Sole, l'acqua dei mari sciaborda, ed ecco spiegate le maree. Galileo è talmente sicuro del fatto suo che il libro con cui comunica al mondo le ragioni del nuovo ordine celeste lo scrive in italiano, invece che in latino come usava. Lo intitola, sciaguratamente, "Del flusso e del riflusso". Per fortuna, in un'epoca in cui gli editor ancora non esistono, ci pensa l'inquisizione a imporre un titolo più azzeccato: "Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano". Maree a parte, il Dialogo è non solo una delle opere scientifiche più importanti di tutti i tempi ma, secondo me, uno dei più bei libri mai scritti in lingua italiana.

Il resto, dai mastini di Bellarmino all'eppursimuove, lo conoscete.

Cercando un'altra Terra

Stanotte, la sonda Kepler è stata messa in orbita con successo. Per i prossimi tre anni e mezzo, il telescopio di Kepler terrà d'occhio un centinaio di migliaia di stelle per accorgersi di minuscole variazioni di luminosità dovute al transito di un pianeta di tipo terrestre. Il che significa che, forse, ci avviciniamo un po' di più al giorno in cui potremo dire di essere certi dell'esistenza di pianeti abitabili, simili alla Terra, intorno ad altre stelle della nostra galassia. Oppure, in caso di risultato negativo, capiremo che le condizioni del nostro pianeta sono il risultato di un colpo di fortuna assolutamente improbabile. In entrambi i casi, sarà interessante.

(Poi, è soltanto una coincidenza, ma esattamente dieci anni fa moriva Stanley Kubrick: lo volevo dire.)

Statistica soggettiva

Venerdì scorso sono stato a Palermo, invitato a parlare di cosmologia a un pubblico di studenti liceali, per la manifestazione Palermo Scienza. All'inizio del mese l'avevo fatto per una manifestazione analoga, che si chiama Scienza Orienta e facciamo ogni anno qui a Tor Vergata. E giovedì prossimo sarò all'Accademia dei Lincei, sempre per un incontro sull'astrofisica con i ragazzi dei licei (e mi dicono che hanno già esaurito i posti disponibili). Ora: il campione non sarà significativo, ma se dovessi trarre una conclusione da quello che vedo ogni volta in occasioni simili (e cominciano a essere molte), direi che c'è in giro un sacco di ragazzi svegli e curiosi, che fanno domande intelligentissime e mostrano una vera passione per la scienza. Forse sarà un errore di prospettiva, ma lasciatemi un po' di speranza.