COSMO:
            Perché  Astronomia

Quando l'uomo spinto dal desiderio di conoscere il mondo in cui viveva e non più soddisfatto dalla primitiva rappresentazione della materia cominciò a guardarsi attorno con spirito indagatore, fu colpito ed insieme sgomentato dalla molteplicità dei fenomeni e delle cose che lo circondavano. La scienza è nata dalle esperienze quotidiane della gente. Gli oggetti studiati da Archimede sono strumenti comuni : la ruota, la leva, la carrucola. La geometria nacque dalle misure dei terreni in agricoltura.

L'osservazione del moto apparente del Sole e delle stelle, la sua regolarità, la necessità di ricercare l'ordine geometrico al quale obbedisce, il tentativo di dare un'interpretazione logicorazionale, ha determinato il sorgere della scienza.

Anche se oggi gli occhi con cui guardiamo il cielo si sono trasformati in strumenti potenti, sensibilissimi, capaci di scrutare a distanze impensabili, in computers superveloci, l'osservazione del cielo ad occhio nudo in una notte stellata ci ispira lo stesso fascino , la stessa curiosità, la stessa inquietudine che hanno provato gli antichi astronomi quando hanno compiuto il primo passo per conoscere e capire identificando nelle costellazioni forme familiari, oggetti quotidiani, eroi, animali. La ricerca astronomica, allora come ora, consiste nel porsi domande sugli oggetti celesti: dove si trovano?, che cosa sono?, come si evolvono? Trovare le risposte non è semplice.

La prima domanda porta a quanto sono lontane le stelle. In figura è data l'organizzazione complessiva dell'Universo con le scale delle distanze cosmiche. Per tentare di dare una risposta al secondo interrogativo bisogna aspettare la nascita della spettroscopia.

L' interrogativo che cosa sono? è stato sostituito dalla domanda più specifica: come appare il suo spettro? Il lavoro teorico combinato con le osservazioni ha dato una risposta anche al terzo interrogativo: come si evolvono le stelle? Il progresso umano nella comprensione dell'Universo è contrassegnato dalla complessità degli interrogativi a mano a mano che si va avanti con la ricerca.

Una scienza diventa più matura quando gli interrogativi procedono lungo una scala gerarchica, diventando via via più analitici, più specifici, più particolareggiati.

Guardare lontano, sempre più lontano verso i confini dell'Universo per scoprirne le origini e la storia, guardare dentro, sempre più dentro per capire l'intima struttura della materia. Il cielo apparentemente più calmo ed immutabile, ma in realtà un mondo estremamente vario ed in continua evoluzione, è un laboratorio unico, dove poter analizzare situazioni estreme non realizzabili, almeno con le tecnologie attuali, nei laboratori terrestri. Condizioni di ultravuoto, di densità elevatissima, temperature prossime allo zero assoluto, interazione tra materia e radiazione, reazioni di fusione e nucleosintesi all' interno delle stelle, opportunità di studiare oggetti cosmici disseminati ad enormi distanze, possibilità di comprendere meglio il concetto di continua evoluzione e trasformazione della materia, retrocedere nel tempo sino a quando le quattro interazioni fondamentali, probabilmente, dovevano considerarsi unificate.

La scoperta delle forze di gravità è scaturita dall'osservazione della caduta dei corpi e dalla traiettoria della cometa di Halley, lo studio dei fenomeni provocati dallo strofinio di un pezzo di ambra su lana, ha portato alla individuazione della forza elettrica. Questa forza spiega che due o più cariche positive tendono a respingersi, però l'esperienza attesta che all' interno del nucleo di un atomo, formato da protoni e neutroni, la repulsione non si verifica. Questo non può essere dovuto alla forza di gravità, molto più debole della forza elettromagnetica, la forza che interviene è la cosiddetta interazione forte; la quarta forza, detta debole, consente di spiegare la disintegrazione del nucleo.

Queste sono le forze che muovono l'Universo, tutta la sua evoluzione dipende solo da queste quattro forze.

La grande sfida della fisica moderna consiste nel riuscire ad integrare in una teoria unificata la gravità che domina il mondo nelle grandi dimensioni e la meccanica quantistica, che spiega l'infinitamente piccolo.

La meccanica quantistica ci insegna che le particelle funzionano non solo come `palline', ma anche come `onde', riesce a spiegare come pur togliendo alle particelle tutta l'energia posseduta, gli elettroni ed i protoni sono ancora in moto, determinando una pressione. E' la statistica di Fermi Dirac, che in sintesi afferma che su un milione di elettroni, due possono essere fermi, ma il terzo deve essere in moto.

Cosa succede nelle stelle? La stella è un processo del tutto naturale di aggregazione della materia sotto l'influenza di forze gravitazionali, che inizia in particolari regioni del mezzo interstellare in cui la densità di materia varia da qualche centesimo di atomo per cm3 ad un atomo per cm3. Se la massa e le dimensioni della nube di materia sono tali da produrre un'attrazione gravitazionale sufficiente a superare tutte le altre forze, si instaura il meccanismo che porta alla nascita di una "stella".

La temperatura al centro si alza fino a raggiungere il valore di qualche milione di gradi, sufficiente per innescare le prime reazioni nucleari. Le reazioni nucleari hanno importanza nelle stelle, ma non ne definiscono la configurazione. Il Sole era Sole con circa questa luminosità, questo colore, prima che si innescassero le reazioni nucleari. Esso si è evoluto gravitazionalmente con una certa velocità, si è fermato quando è stata raggiunta la temperatura in cui si innesca la combustione dell'idrogeno. Poiché le reazioni nucleari forniscono molta energia, hanno la funzione di allungare la vita delle stelle.

Per comprendere fino a quando durano le reazioni nucleari all' interno di una stella, si deve ricorrere al grafico dell'energia di legame, che ha un massimo intorno al ferro, in funzione del numero dei protoni.

La stella, oltre ad essere una macchina per temperatura, un qualcosa che fa luce, trasforma elementi leggeri in elementi pesanti. Il ferro, l'alluminio, il carbonio, tutta la materia intorno a noi, è una testimonianza muta, ma decifrabile, di tutto quello che è accaduto fino a noi, consente di fare `archeologia' dell'Universo. Le stelle, nel loro rapporto con l'uomo, hanno il duplice ruolo di costruire con le loro esplosioni l'Universo così come lo conosciamo, e di restare mute testimoni della sua vita; esse, con la loro presenza, con il loro stadio evolutivo, ci portano informazioni dirette su quello che è successo in questi quindici miliardi di anni, tempo che costituisce, in anni luce, il raggio di questa sfera che rappresenta l'Universo osservabile intorno a noi.

La teoria che può descrivere la dinamica globale dell'Universo è la Relatività Generale, enunciata da Albert Einstein nella sua forma definitiva nel 1915, una teoria che riuscisse a quantizzare la Relatività Generale, costituirebbe sicuramente il primo passo verso il traguardo della superunificazione. La cromodinamica quantistica prevede strutture fondamentali, i quarks, i gluoni, che esistono ma non si possono vedere per la mancanza di rivelatori adatti, la conferma sperimentale potrà avvenire indirettamente.

Si comprende allora come l'astrofisica occupa una posizione peculiare all'interno della fisica intesa in senso galileiano.

L'Universo nei suoi primi istanti di vita, è stato il vero laboratorio di fisica teorica, il progresso nella comprensione della fisica delle particelle è sempre più collegato con la cosmologia.

Queste conoscenze non devono nè possono rimanere patrimonio di una ristretta cerchia di scienziati, ma devono diventare "cultura". Si può insegnare la fisica attraverso l'astronomia per far comprendere ai giovani che questa fisica non è inutile, perché le sue leggi fanno sì che il Sole sia come è, che noi siamo come siamo.

La realtà che ci circonda è il nostro punto di riferimento, più la conosciamo, più siamo meno stupidi.

Stiamo andando verso una estrema specializzazione delle discipline, mentre la scienza progredisce verso la conquista razionale dell'Universo, aumenta la sua distanza intellettuale da noi che ci troviamo in periferia. "Col tempo potrai scoprire tutto ciò che c'è da scoprire, ma il tuo progresso non sarà altro che un allontanamento dall' Umanità.

L'abisso tra te ed il popolo diventerà tanto grande che un bel giorno scoppierai in un grido di giubilo per una nuova conquista e verrai salutato da un grido universale di orrore". Chi oggi ha l'obbligo di sfatare questa maledizione di Brecht a Galilei?

Certamente la scuola nel suo complesso istituzionale, gli scienziati, i mass media che devono divulgare, o meglio diffondere la cultura scientifica, per migliorare lo stato delle conoscenze dei cittadini, per far capire il metodo con cui procede la ricerca, piuttosto che fare pubblicità personale a questo o a quel personaggio, o peggio ancora far passare per operazioni magiche conquiste importanti della scienza.

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