Frontiere della Conoscenza
Indagine sui grandi quesiti irrisolti della fisica, della chimica e delle Scienze Umane
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Nel 1900 il fisico britannico Lord Kelvin affermò: "Non c'è più niente da scoprire in fisica ". Oggi invece nessuno scienziato oserebbe affermare che la nostra conoscenza dell'universo è quasi completata; al contrario, ogni nuova scoperta sembra sbloccare un vaso di Pandora di domande ancora più grandi e profonde.
Infatti c’è qualcosa che non torna: non importa quanto si scrutino i numeri, l'universo semplicemente non torna.
Crediamo di sapere come fosse l’universo all’Inizio; ma non come siamo arrivati alla formazione di stelle e galassie ; e come si sia formata la Vita. E la nostra realtà è solo apparentemente tridimensionale: è forse composta da unità più elementari e bidimensionali. Ma abbiamo provato che la realtà non esiste prima dell’osservazione; e quindi si pensa che la coscienza sia necessaria nel processo di misurazione. E questo può significare che ogni misurazione fatta con strumenti inanimati lascerebbe l’oggetto misurato in una condizione incerta. Sulle scale piccole la realtà, dicono gli scienziati, è sfocata, non definita in modo preciso. Ma perché non vediamo effetti sfocati nella nostra vita quotidiana? Perché le persone, gli alberi e tutto il resto non sono indistinti come gli atomi di cui sono fatti?
La Materia Oscura è “il più profondo mistero di tutta la scienza”; è un assurdo in se stesso: per spiegare fatti incomprensibili ci avvaliamo infatti di una “materia” che non siamo in grado di verificare e che rappresenta la maggior parte dell’universo.
Ma, ciò che è più importante: pensiamo che il DNA di cui siamo dotati ci dia una espressione genica ferma, imperturbabile e trasmissibile. Sbagliato: si è scoperto recentemente che fattori epigenetici permettono alle cellule di regolare la propria espressione genica senza che il DNA se ne accorga. Sappiamo che i processi legati alla comparsa dei tumori restano ancora “inspiegabili”. Delle perturbazioni possono causare “modifiche”, cioè “malattie”, che sono sempre più associate all’avanzare dell’età; ma queste modifiche sono reversibili, e possono essere influenzate dalle esperienze vissute dal corpo. I singoli individui possono avere una predisposizione genetica per molte malattie, cancro compreso, ma se le malattie si manifesteranno o meno dipenderà spesso da fattori ambientali che agiscono attraverso queste vie epigenetiche. Alcuni prodotti di geni legati al cancro, per esempio, circolano nel flusso sanguigno, latenti, già molto prima che la relativa condizione patologica diventi visibile.
Questi ed altri misteri vengono illustrati in questo libro; e la maggior parte sono senza risposte: insoluti. Anche se qualche risposta c'è.
Sommario
PREFAZIONE.. 16
INTRODUZIONE.. 20
CAPITOLO I 22
I MISTERI DELLA SCIENZA DEL “MOLTO PICCOLO”. 22
FISICA TEORICA E NUCLEARE; MECCANICA QUANTISTICA 23
L'osservatore, osservato. 24
Problemi ancora concettualmente irrisolti: 27
Di cosa è fatta la materia? 28
Le forze dell'universo si fondono in una? 29
Possiamo mettere in accordo le due teorie fondamentali della fisica? 31
POSSIAMO MODIFICARE IL PASSATO E IL PRESENTE? L’ENTROPIA CI VIENE IN AIUTO. FORSE. 37
Parliamo un po’ dell’entropia: 39
Entanglement quantistico: un’“azione spettrale”. 44
COLLASSO DELLA FUNZIONE D’ONDA E TEORIA DELLE STRINGHE.. 46
Vediamo il significato di questo “collasso”. 46
IN SINTESI: LA MECCANICA QUANTISTICA È UNA BALLA PAZZESCA? 48
BOHR ED EINSTEIN: LITIGANO; MA I RISULTATI DELLE SPERIMENTAZIONI CONFERMANO LA CONFUSIONE.. 50
Ogni Possibilita’ E’ Reale. 53
E veniamo al gatto sfortunato di Erwin Schröedinger. 54
I molti universi 55
LA REALTÀ OVVIAMENTE CAMBIA, E LA NOSTRA OSSERVAZIONE LA SEGUE: ECCO “IL QBISM”. 56
La teoria delle onde pilota. 57
Il bosone di Higgs 59
CAPITOLO II. 62
I MISTERI DELLA “SCIENZA DEL MOLTO GRANDE”. 62
ASTROFISICA. 62
L’UNIVERSO E’ 10 VOLTE PIU’ GRANDE DI QUANTO PENSASSIMO POCHI ANNI FA; OGNI PUNTINO LUMINOSO CHE VEDIAMO IN CIELO PUO’ ESSERE UNA GALASSIA. 63
ESISTONO UNIVERSI PARALLELI? 69
spazio. 70
Come giocano un ruolo la meccanica quantistica e la relatività generale. 71
La teoria delle stringhe spiega quindi i multiversi? 72
Universo e Universi 74
Universi paralleli: teorie e prove. 76
Le varie teorie sugli “universi paralleli”. 77
I disaccordi circa gli universi paralleli 80
Qual è il destino dell'universo? 81
COME DIVENTA REALE UNA FUNZIONE D'ONDA? 83
Cerchiamo “il calore”! 83
Inseguendo il “calore quantico”. 84
Trovare la risposta con un risonatore congelato. 84
Perché la gravità è così strana? 86
Dove è finita tutta l'antimateria? 88
Quando le onde sonore fanno luce. 90
COSA C'È OLTRE IL MODELLO STANDARD? 91
Le costanti fondamentali 91
VIVIAMO IN UN FALSO VUOTO? 93
DECADIMENTO DEL VUOTO: L'ULTIMA CATASTROFE. SE L'UNIVERSO MUORE, QUESTO È IL MODO PIÙ EFFICIENTE. 94
C'È ORDINE NEL CAOS? 97
ENTROPIA: IL PROBLEMA IRRISOLTO.. 98
LA “FRECCIA DEL TEMPO” E I PROBLEMI DEL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA.. 100
Perché c'è una freccia del tempo? 100
materia oscura e energia oscura. 106
parliamo innanzitutto di materia oscura. 109
Sbloccare il mistero. 110
energia oscura, altro grande mistero. 112
La materia oscura come “pianificatore urbano” del cosmo. Il modello lambda (Λ) 115
La scoperta implica quindi che potrebbe esserci un ingrediente mancante nella comprensione della materia oscura. 118
Vediamo alcune di queste “lacune”: innanzitutto, c’è più materiale! 120
Modifica della teoria dell'universo. 121
Cosa potrebbe causare questo nuovo conflitto tra teoria e osservazione 122
Gli scienziati scoprono una Via Lattea 'oscura' 124
Potrebbero esserci le ultime esplosioni, prima che l'universo si oscuri 126
Nane bianche e nane nere. 128
Le ultime luci nel buio infinito. 130
I misteri dei buchi neri 131
Buchi neri stellari: piccoli ma voraci 132
Buchi neri supermassicci: la nascita dei giganti 134
Buchi neri intermedi - bloccati nel mezzo. 135
che aspetto hanno i buchi neri? 136
Luce splendente sui buchi neri binari 137
Fatti strani sui buchi neri 139
Il “paradosso dell’informazione”. 141
Se viaggi attraverso un buco nero, dove vai a finire? 143
E se fossero wormhole? 145
Ma forse un buco nero porta a un buco bianco, e funge da “portale” 147
Ma forse i buchi neri non portano da nessuna parte. 149
Il buco nero dell'incertezza. 151
Esistono “singolarità nude”? 152
La misteriosa sparizione di una enorme stella. 154
Il sole è un “mistero ardente”, che potrebbe cambiare. 156
Il lancio storico del nuovo European Solar Orbiter aiuterà a comprendere i misteri della nostra stella più vicina. 156
Epoca d'oro per lo studio del sole. 158
La scienza distintiva di SolO.. 160
Il Sole aveva un antico compagno binario? 162
Come intrappolare più energia dal Sole? 166
Il miglior esempio di “Caos” è ancora un mistero. 168
Cosa succede nella zona grigia tra solido e liquido?. 171
Raggi cosmici; Visitatori spettrali 172
The Big Crunch - La fine del mondo come la conosciamo? 173
Il ruggito dello spazio. 175
La scienza ha scoperto Dio? 176
l’universo ha avuto un inizio. 177
l’universo è perfetto per la vita. 179
CAPITOLO III. 180
I MISTERI DELLA VITA.. 180
“La tigre deve cacciare, l'uccello deve volare; l'uomo deve sedersi e chiedersi "perché, perché, perché?". 180
“Abiogenesi” (origine della sostanza vivente da sostanze inorganiche) 181
E.. 181
“Biogenesi” (la vita si può originare solo da altra vita) 181
Quale teoria è vera?. 181
Prima fase: come si originano sostanze organiche? 182
Seconda fase: quale macromolecola è nata prima? 183
Genetic-first approach. 184
Metabolism-first approach. 185
Compartimentalization-first approach. 185
Shadow biosphere. 185
Terza fase: dal semplice al complesso. 186
Perché la vita sulla Terra? 186
Alta metallicità. 187
L’acqua. 187
Le radiazioni e l’ozono. 187
Il clima stabile. 188
PUO’ QUINDI LA VITA ESSERE NATA “PER CASO”? 190
Strane Coincidenze o Miracolo? 191
DNA: il linguaggio della vita. 194
Come si è evoluta la vita dalla materia non vivente e come collaborano chimica e fisica. 196
Come si formano le molecole? 198
L’Epigenetica. 200
L’epigenetica va quindi oltre il patrimonio genetico. 201
lo stile di vita influenza quindi il nostro DNA.. 202
Stato attuale e futuro dell’epigenetica. 203
I geni e la questione chimica. 204
Come pensa e come ricorda il cervello? La chimica della memoria. 207
Siamo gli alchimisti dell’Universo? 210
Possiamo creare farmaci di nuovo tipo? 212
Possiamo monitorare la chimica del corpo? 214
Conclusioni sull’origine della vita. 215
CAPITOLO IV.. 216
SIAMO SOLI NELL’UNIVERSO? TELETRASPORTO E VIAGGI NEL TEMPO.. 216
Come il paradosso di Fermi tenta di risolvere la questione della nostra apparente solitudine nell'universo. 217
Loro. 218
Noi 219
Pericolo! 220
Il Grande Filtro: una possibile soluzione al paradosso di Fermi 221
Gli ostacoli alla vita interplanetaria. 221
Le sfide più grandi per diventare una civiltà galattica. 222
L'umanità ha superato il Grande Filtro? 223
Superintelligenze aliene: un rischio per l’umanità. 225
l’esperimento di Filadelfia di viaggi nel tempo. 231
‘‘OUMUAMUA”. 239
Il nostro primo visitatore interstellare ci ha lasciato con più domande che risposte. 239
Ultimi aggiornamenti sugli alieni 244
Potrebbe esserci vita aliena tra le nuvole di Venere. 244
... Ma non è probabile. 244
Potrebbero esserci 36 civiltà aliene che condividono la nostra galassia 245
E più di 1.000 stelle aliene potrebbero osservarci 247
Gli alieni non sono responsabili degli FRB.. 248
Le nane bianche possono essere roccaforti aliene. 250
Gli alieni potrebbero non respirare ossigeno. 251
Quattro mondi offrono le migliori promesse. 252
La caccia agli alieni è diventata oggi un po' più difficile. 253
BIBLIOGRAFIA.. 256
Al momento i fisici hanno due libri di regole, molto separati, che spiegano come funziona la natura. Quello della relatività generale, che descrive magnificamente la gravità e tutte le cose che domina: i pianeti orbitanti, le galassie, le dinamiche dell'universo in espansione nel suo complesso. E poi c'è quello della meccanica quantistica , che gestisce le “cose molto piccole” e le quattro forze: l'interazione gravitazionale, l'interazione elettromagnetica, l'interazione nucleare debole e l'interazione nucleare forte. La relatività e la meccanica quantistica sono teorie fondamentalmente diverse che hanno diverse formulazioni; talvolta in antitesi l’una con l’altra. E talvolta con domande senza risposte.
Nei prossimi capitoli vedremo alcune di quelle che oggi possano apparire misteri o stranezze; dividendole tra quelle che appartengono al mondo “molto piccolo” e a quello “grande e molto grande”. Spingendoci poi a guardare alcuni “misteri della vita”, sul nostro pianeta e nell’Universo.
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