di Yves Gaspar | Università del Sacro Cuore, Brescia



Durante la prima e l’ultima fase della Luna, ossia quando essa presenta nel cielo uno spicchio di disco sottile, è osservabile il bellissimo fenomeno della luce cinerea. La parte più brillante dello spicchio della luna è generata dalla luce solare riflessa, mentre il resto del disco non è totalmente oscuro, ma è visibile a occhio nudo ed è caratterizzato da una luce azzurra-grigia: questa luce cinerea è generata dalla riflessione da parte della Luna dell’intensa luce blu-azzurra del nostro Pianeta, motivo per il quale la Terra viene chiamata il Pianeta blu in riferimento al suo notevole aspetto quando osservata dallo spazio.
In queste circostanze, quindi, diffondendosi nello Spazio, lo splendore della Terra illumina la parte oscura del disco lunare.


Il nostro Pianeta si distingue in modo importante dagli altri mondi tellurici del sistema solare non solo tramite il suo bellissimo colore, ma essenzialmente a causa di tre “sfere” particolari che compongono la sua parte esterna: l’atmosfera, l’idrosfera e la biosfera. Quest’ultima, che contiene tutti gli esseri viventi, è la più sottile e la più fragile, ma rappresenta anche un elemento di innegabile significato cosmico in riferimento al principio antropico (vedi J.D. Barrow and F. Tipler, “The Anthropic Principle”), il quale, in sostanza, afferma che i valori delle costanti fondamentali della fisica che caratterizzano le proprietà dell’universo non possono avere valori arbitrari o equi-probabili, ma debbono essere vincolati in modo da permettere l’esistenza di un universo che consente la nascita della vita in esso.


Anche piccole, apparentemente trascurabili, variazioni delle costanti fondamentali comporterebbero modifiche importanti della struttura del cosmo, tali la stabilità del Sole e la sua evoluzione. Quindi l’esistenza della stessa Terra e della vita su di essa dipende in modo sensibile da questi numeri “magici” della natura. Il nostro universo è sintonizzato finemente a vari livelli ed è sensibile alle piccolissime variazioni dei parametri fondamentali. La struttura più complessa della biosfera che conosciamo corrisponde al cervello umano, il quale è costituito da circa cento miliardi di neuroni e possiede una complessità superiore a quella di una galassia come la nostra, costituita da circa cento miliardi di stelle distribuite in una sistema caratterizzato da un diametro di centomila anni luce (un anno luce equivale circa a dieci mila miliardi di chilometri). La superiore complessità del cervello è racchiusa in uno spazio avente il diametro pari a circa 20 centimetri.


Nel suo il libro Our final Century (Arrow Books, 2003), Sir Martin Rees (Università di Cambridge, UK) descrive un lungo e variegato elenco delle possibili minacce presenti e future alla nostra biosfera. Di particolare interesse è il capitolo ove vengono discusse le minacce da parte dell’uomo alla biosfera: uno degli aspetti critici consiste nel fatto che gli esseri umani causano una significativa estinzione di molte specie animali e vegetali. L’impatto sul livello della biodiversità è importante e la dimensione del problema è resa in modo adeguato dalla seguente frase di Robert May (Università di Oxford, UK) citata da Martin Rees: “Stiamo bruciando i libri prima di avere imparato a leggerli”.


È importante soffermarci sul significato di questa frase. Essa implica che non solo stiamo bruciando degli splendidi libri appartenenti alla grande biblioteca della natura senza averli neanche aperti, ma inoltre non abbiamo nemmeno imparato a leggere: non abbiamo nessuna idea o concezione della lingua particolare in cui sono scritti. Notiamo che la struttura di un linguaggio possiede almeno tre livelli, ossia la sintassi, la semantica e la grammatica generale. La padronanza della sintassi presuppone ovviamente la conoscenza di un alfabeto: forse l’umanità ha acquisito la conoscenza di un certo numero di lettere fondamentali con le quali la natura ci presenta i suoi testi. Dal punto di vista scientifico, quali sono in generale i caratteri con cui decifrare le leggi naturali?


Secondo Galileo Galilei, i caratteri sono gli enti fondamentali della matematica: i numeri, i punti, il segmento, il cerchio, il quadrato, eccetera. Lo sviluppo della scienza galileiana, della fisica newtoniana, dell’elettromagnetismo, della termodinamica e della fisica statistica, della fisica quantistica e della relatività, della cosmologia e dell’astro- fisica certamente conferma la straordinaria efficacia di questo linguaggio matematico per leggere le pagine dei libri della natura.
Tuttavia, nel caso della biosfera si pone un problema che è efficacemente spiegato da Martin Rees ricorrendo ad un immagine spesso citata dal fisico e Premio Nobel Richard Feynman e che risale in realtà a T.H. Huxley. Consideriamo il problema che si pone quando una persona deve imparare a giocare agli scacchi. Per prima cosa, il nostro allievo deve conoscere la struttura della scacchiera e dei diversi elementi come le torri, i cavalli, la regina, eccetera. Poi dovrà imparare come vengono usati nel gioco questi componenti, quindi dovrà assimilare le regole di base del gioco. Richard Feynman ci fa notare che, avendo assimilato bene tutta questa informazione sugli elementi e le regole degli scacchi, il nostro allievo non è nemmeno lontanamente preparato per diventare un maestro del gioco degli scacchi, ossia un “grandmaster”.


La conoscenza dei costituenti fondamentali e delle leggi di base di un sistema complesso non è sufficiente per capire e prevedere la dinamica di questo sistema. In altri termini, conoscere leggi ed elementi di base equivale alla conoscenza dell’alfabeto e della sintassi inerente ad un determinato linguaggio, però mancano gli aspetti legati alla semantica e alla grammatica per comprendere frasi e testi complessi e raffinati.
Nel caso dell’ambiente, possiamo immaginare che le parole della natura corrispondono alle diverse e molteplici interazioni tra la biosfera (B), la litosfera (L), l’idrosfera (I) e l’atmosfera (A). Una modellizzazione matematica consiste in un insieme di quattro sfere - B, L, I, A - che si riflettono in modo perfetto le une nelle altre: le “parole” corrispondono alle varie sequenze di lettere. Ad esempio IBALBIA rappresenta una successione di interazioni tra le sfere ambientali che corrisponde ad una “parola” associata al fenomeno naturale che ne risulta.


Le possibili sequenze che si possono formare con reciproche riflessioni tra quattro sfere sono infinite e complesse; un magnifico trattato matematico che le descrive corrisponde al libro di David Mumford (Medaglia Fields in matematica), Carline Series e David Wright intitolato Indra’s Pearls: the vision of Felix Klein (Cambridge University Press 2002). Pur essendo generata da una legge molto semplice, la complessità delle sequenze di riflessioni osservabili non è prevedibile o deducibile dall'appicazione di un insieme finito di programmi iterativi o recursivi.
In sostanza, per quanto riguarda l’ambiente la scienza non ha ancora assimilato il linguaggio che ne descrive le strutture e le interconnessioni complesse. Il motivo non corrisponde al fatto che non si capiscono gli elementi di base, ossia atomi e molecole e le loro regole di “sintassi”: manca invece il livello semantico e grammaticale più elevato. Anche al livello della genetica, sentiamo di frequente dire che è stato scoperto il “linguaggio” o la chiave di lettura del genoma umano: in realtà, anche in questo caso siamo solo al livello dell’alfabeto e della sintassi basilare, però è necessario capire come il codice genetico attiva determinate proteine e come precise caratteristiche vengono espresse al livello macroscopico: in questo contesto svolgono un ruolo cardine le complesse ma essenziali interazioni tra il genoma e le sfere dell’ambiente esterno.


Se bruciamo i preziosi libri della natura, rischiamo di rimanere analfabeti ambientali e di non cogliere una parte sostanziale di ciò che la natura ci rivela. Anche a livelli puramente utilitaristici, la distruzione di una grandissima varietà genetica che esiste ancora sul nostro Pianeta ci priverebbe di risorse che possono essere molto utili per noi stessi: in particolare, il benessere degli esseri umani dipenderà in modo crescente dalla conoscenza della genetica e dell’epigenetica, la quale può solo essere arricchita dallo studio della dinamica e della ricchezza genetica dei sistemi presenti nell’ambiente naturale. Il rischio assurdo è quello di bruciare l’unica biblioteca dalla quale ricaviamo ogni nostra conoscenza teorica e pratica inerente alle scienze naturali.


Come l’allievo che desidera imparare a giocare agli scacchi, è necessario essere umilmente coscienti della limitatezza della conoscenza acquisita e dovremo attentamente osservare le mosse del “grandmaster”, ossia del grande sistema naturale di cui facciamo parte. Altrimenti, oltre a correre il rischio di essere incapaci di gestire addirittura i livelli pratici della nostra esistenza in un sistema decisamente complesso, rischiamo di non essere capaci di leggere i libri più belli della natura, nei quali vi è anche scritto qualche cosa su noi stessi.