I paradossi dell’astronomia

Read time: 6 mins

I paradossi sono affermazioni che ap­parentemente esprimono una con­traddizione logica tra premesse e con­clusioni. Sollecitano il nostro intelletto fin dall’antichità: basti pensare ai paradossi di Zenone (il più popolare è comunemente conosciuto come paradosso di Achille e la tartaruga) o al micidiale paradosso di Epimenide – o paradosso del mentitore – e sono spesso di stimolo allo sviluppo del pensiero. Vi sono anche famosi paradossi moder­ni come il paradosso del barbiere, for­mulato da Bertrand Russel, ad esempio, che pone il problema di chi rade l’unico barbiere (che è un uomo ben sbarbato) in un villaggio dove “il barbiere rade tutti – e unicamente – coloro che non si radono da soli”.

Anche l’astronomia ha i suoi paradossi, il più celebre dei quali è senz’altro il para­dosso di Olbers che si chiedeva come fosse possibile, in un Universo popolato da infi­nite stelle, che il cielo notturno fosse buio. Il problema era stato in realtà già solleva­to da Keplero duecento anni prima che Olbers lo proponesse esplicitamente. Le premesse: che l’Universo avesse estensio­ne infinita, che esistesse da sempre e fosse immutabile, e che fosse popolato da stelle distribuite uniformemente. La conclusione, cui si arrivava con un sem­plice ragionamento geometrico, era che il cielo avrebbe dovuto brillare in ogni suo punto con la stessa intensità delle stelle. Le ipotesi, all’epoca, erano senz’altro ra­gionevoli e consistenti con quanto si pen­sava e si sapeva, eppure... il cielo notturno era indubbiamente buio!

In prima battuta si cercò di risolvere il pa­radosso suggerendo che buona parte della radiazione emessa dalle stelle venisse as­sorbita da gas e polveri cosmiche. Lo stesso Olbers propendeva per questa soluzione (ricordiamo che all’epoca, non solo non era ancora noto il meccanismo che faceva brillare le stelle, ma nemme­no si sapeva che esistevano agglomerati di stelle – le galassie – al di fuori della Via Lattea). Questa spiegazione, tut­tavia, si dimostrò presto fallace, giusto il tempo di realizzare che polveri e gas, assorbendo la luce delle stelle, si sareb­bero dovuti scaldare sino a diventa­re luminosi essi stessi.

Successivamente, con la scoperta dell’espansione dell’Universo e del redshift co­smologico, si è pensato che questo desse ragione del paradosso di Olbers. In realtà calcoli successivi (si veda ad esempio: http://adsabs.harvard.edu/abs/ 1989JBAA...99...10W) pur riconoscen­do un contributo dell’espansione dell’Universo alla soluzione del paradosso, stimano come ben più rilevante (e deter­minante) il fatto che la vita delle stelle è finita e limitata a meno di 13 miliardi di anni circa. Ecco quindi che la ragione del cielo buio è il poco tempo che ha avuto la luce per brillare.

Si può quindi dire che all’inizio non vi fosse un’adeguata conoscenza per poter realizzare che le ipotesi del paradosso non erano corrette. Man mano che questa co­noscenza è andata aumentando si sono trovati dunque argomenti sempre più stringenti per risolvere il problema. “Se l’Universo brulica di alieni, dove sono tutti quanti?” È il titolo di un libro uscito qualche anno fa in cui l’autore, Stephen Webb, propone un certo numero di soluzioni al cosiddetto “paradosso di Fermi”, un altro famoso pa­radosso in ambito astronomico, che sotto­linea l’apparente contraddizione tra l’im­mensità dell’Universo e il suo “silenzio”, contraddizione resa più acuta e attuale dalla quantità e varietà di pianeti extraso­lari che vengono continuamente scoperti.

Per poco probabile che un evento sia, i grandi numeri che caratterizzano il Co­smo solitamente cospirano per far sì che l’evento diventi comune. Basti pensare alla transizione iperfine dell’atomo di idrogeno, che pur avendo una probabilità infima di accadere (2,6 x 1015 al secondo, che è come dire che mediamente si ha da aspettare circa 13 milioni di anni pri­ma che in un atomo di idrogeno avven­ga questa transizione), è talmente comu­ne, grazie all’abbondanza dell’idroge­no, da essere uno strumento formida­bile per l’osservazione radioastronomi­ca delle galassie (si manifesta con l’emis­sione di una onda radio di lunghezza pari a 21 cm). E così pure deve essere per l’origine del­la vita e della sua successiva evoluzione e sviluppo in civiltà. Se è successo una volta (con noi) deve essere successo molte, mol­te altre volte.

Ma allora, dove sono tutti quanti? Ovviamente, perché il silenzio sia signifi­cativo, bisogna supporre che “gli altri” sia­no ben più avanti di noi (tecnologicamen­te parlando e non solo). Noi infatti siamo stati sino ad ora estremamente riservati e “silenziosi” e l’intervallo di tempo e di spazio in cui è avvertibile la nostra esisten­za è talmente piccolo da essere cosmologi­camente insignificante. D’altra parte, la nostra curva di sviluppo tecnologico è talmente ripida che non è difficile pensare che esistano civilizzazioni ben più avanzate della nostra. Tuttavia, non dobbiamo nemmeno crede­re che la crescita debba necessariamente continuare a essere esponenziale. E se invece seguisse un modello di cresci­ta descritto da una curva logistica o a S? Non è difficile rendersi conto che le no­stre conoscenze sullo sviluppo tecnolo­gico, sulla possibilità e velocità di un’even­tuale colonizzazione galattica con mac­chine auto-replicanti come quelle pen­sate da John von Neumann, sui compor­tamenti sociali e sulle priorità di altre civiltà e così via, sono alquanto limitate e primitive.

Le ipotesi alla base del paradosso di Fer­mi sono molte e certamente non verifica­te. Sono il risultato tanto di estrapolazioni delle nostre conoscenze (unico vincolo: non violare le leggi della fisica) e dei no­stri modelli socioculturali, quanto della nostra fantasia. Si suppone, solo per fare un esempio, che eventuali civiltà aliene possano dar segui­to – liberamente – all’eventuale tecnologia sviluppata e che non si debbano confron­tare con vincoli di sorta (economici, ener­getici, etc.). Ma sarà veramente così? Se guardiamo in casa nostra vediamo, infatti, che noi non stiamo liberamente dando seguito a quan­to, in campo spaziale ad esempio, siamo in grado di fare. Siamo capaci di portare l’uomo sulla Luna, di inviare sonde su altri pianeti del Sistema Solare e di costruire grandi radiotelescopi per l’ascolto dell’Universo (assumendo che la banda radio sia quella “giusta” per trasmettere e ascoltare segnali cosmici). Ma lo facciamo con grandissima parsimonia e difficoltà. Perché? Soprattutto per ragioni economiche e so­ciali.

I costi, sociali e materiali, non per portare l’uomo su Marte ma semplice­mente per continuare con sonde l’esplo­razione planetaria (e immaginare quella interplanetaria) sono il vero limite alla nostra attuale capacità di esplorazione spaziale. Nel 1800, prima della scoperta dell’espan­sione dell’Universo e della sua “breve” vita, e soprattutto prima di scoprire che le stelle si accendono, e anche si spen­gono, il paradosso di Olbers stimolava l’intelletto non trovando soluzione all’in­terno delle conoscenze dell’epoca. Oggi ci interroghiamo su quello di Fermi con la consapevolezza che una soluzione esiste, ma con un’incertezza in più: il problema sta nelle premesse, oppure nel­le conclusioni? 

Pubblicato su Le Stelle, n. 97, luglio 2011.

altri articoli

L'erosione culturale in scimmie e altri animali

Per preservare la biodiversità, gli sforzi di conservazione dovrebbero tenere in conto anche la cultura e la diversità culturale degli animali, perché influenza la diversità fenotipica di una specie nel suo complesso e la sua adattabilità al variare delle condizioni ecologiche. Uno studio pubblicato su Science riporta come l'impatto umano, diretto e indiretto,  abbia un effetto significativo di diminuzione della diversità culturale nelle popolazioni di scimpanzé in Africa, senza che compaiano innovazioni in grado di mantenere l'equilibrio: un dato deleterio per la specie, che presenta un minor potenziale di adattamento culturale e quindi di capacità di mettere in atto comportamenti nuovi