martedì 11 ottobre 2016

Dalla prima volta dell’America all’Universo

La Stampa
piero bianucci


La “Universalis Cosmographia” pubblicata dal cartografo tedesco Martin Waldseemuller

“Dove siamo?” è una delle tre o quattro domande che accompagnano tutto il cammino dell’umanità. Le mappe terrestri e celesti tracciate in tremila anni di ricerche testimoniano lo sforzo costante per migliorare la risposta. Una svolta storica è segnata dalla “Universalis Cosmographia” pubblicata dal cartografo tedesco Martin Waldseemuller nel 1507, la prima carta geografica in cui compare la parola America, tanto che è considerata il “certificato di nascita” del Nuovo Mondo.

Benché le Americhe siano disegnate grossolanamente come una sottile striscia di terra che si estende dall’estremo Nord all’estremo Sud, questa mappa, che misura 2,32 per 1,29 metri, è anche la prima a rappresentare con buona approssimazione l’intero pianeta. Fu stampata in mille esemplari, ma se ne è salvata una sola copia che dal 2003 appartiene alla Library of Congress di Washington. Ora però tutti possiamo esplorarla nei minimi particolari visitando il sito web costruito dal Museo Galileo di Firenze: http://mostre.museogalileo.it/waldseemuller/

Se poi vogliamo farci un’idea di quale sia stato il progresso rispetto a quella mappa già a modo suo moderna, basta andare nel sito https://map.what3words.com/ e scaricare una app che divide la superficie della Terra in 57 milioni di miliardi di quadratini di 3 metri per 3 (tre metri corrispondono in coordinate terrestri a un decimo di secondo d’arco), ognuno geolocalizzato con le coordinate Gps e identificato da tre parole casuali (si può scegliere la lingua).

Poiché circa 4 miliardi di persone non hanno un indirizzo civico (via, numero, codice postale, città o paese etc.), le tre parole di what3words rimediano localizzandovi dovunque voi siate con l’incertezza di appena tre metri. Per esempio in questo momento sto scrivendo in cucina e il mio indirizzo è contenuto nelle tre parole “cartoni.sbarre.lodare”. Ma se mi sposto nel mio studio l’indirizzo diventa “soci.bollita.arrosti”.

Ciò che era la cartografia terrestre al tempo della mappa di Martin Waldseemuller oggi è la cosmologia, cioè quella parte dell’astronomia che si occupa della nascita e dell’evoluzione dell’universo. Pochi si rendono conto del fatto che questa scienza dagli Anni 60 del secolo scorso e chissà fino a quando, sta attraversando una nuova età dell’oro, del tutto paragonabile all’età dell’oro che la cartografia terrestre conobbe nel Cinquecento.

Il fatto sorprendente è che persino i più recenti sviluppi della cosmologia hanno radici piuttosto antiche che, in un modo o nell’altro, ci riportano a Einstein e ai due grandi contributi che il grande scienziato tedesco diede alla fisica moderna: la teoria della relatività e la meccanica dei quanti. Vale la pena di richiamare questo lascito profetico di Einstein e il debito che la cosmologia contemporanea ha con lui.

Nel 1924 Einstein scrisse con il fisico indiano Satyendra Nath Bose un articolo nel quale si ipotizzava l’esistenza di uno stato estremo della materia ultra-fredda nel quale i singoli atomi si comportano in modo coerente come i fotoni in un raggio laser. Infatti in meccanica quantistica le particelle atomiche possono essere viste anche come onde. Il risultato è quello che si chiama “condensato di Bose-Einstein”.

In esso tutti gli atomi alla fine si comportano come un singolo grosso atomo: si può immaginare un laser ad atomi o un computer quantistico ultraveloce. Ma qualche cosmologo addirittura ha ipotizzato che la materia oscura sia costituita da condensati di Bose-Einstein. La cosa certa è che solo settant’ anni dopo, nel 1995, si riuscì a realizzare in laboratorio la profezia di Bose-Einstein, e nel 2001 Ketterle, Cornell e Weiman ricevettero il Nobel per le loro ricerche sul “condensato”. Quanto alla materia oscura che costituisce un quarto dell’universo, chi vivrà vedrà.

Altra storia. La relatività generale del 1916 prevedeva il redshift gravitazionale della luce: in pratica, la luce emessa da un oggetto massiccio viene spostata verso il rosso dall’attrazione gravitazionale. Solo nel 1959 il fenomeno previsto da Einstein fu dimostrato inviando radiazione dalla cantina al tetto (22 metri) in un laboratorio di Harvard. Inoltre le due relatività, speciale e generale, fanno sì che il tempo scorra in modo diverso su ogni corpo celeste in funzione della sua velocità e della sua massa.
Quando guardiamo il cielo, quindi, non solo vediamo tante epoche diverse in funzione della distanza dell’oggetto – da un minimo di un secondo fa per la vicinissima Luna a 13 miliardi di anni fa per le galassie più lontane – ma vediamo anche oggetti sui quali il tempo scorre in modo molto diverso rispetto al tempo che misuriamo sulla Terra.

Ancora: la relatività generale prevede che possano esistere singolarità gravitazionali dalle quali nemmeno la luce può sfuggire perché la loro velocità di fuga è superiore a 300 mila chilometri al secondo: sono i buchi neri, espressione inventata da John Wheeler. A partire dalla metà degli anni 70 del secolo scorso intorno a noi ne sono stati scoperti più di cinquanta e oggi si pensa che ogni galassia, e in particolare quelle attive, abbiano nel loro centro un buco nero.

Le grandi masse, deformando lo spazio circostante, possono funzionare come lenti gravitazionali. Previste da Einstein già nel 1913, anch’esse sono state osservate per la prima volta negli anni 70 e oggi gli astronomi le usano comunemente per scrutare oggetti così deboli e lontani che altrimenti sfuggirebbero anche ai maggiori telescopi.

Persino quello che Einstein credette il suo “più grave errore”, cioè la “costante cosmologica” con la quale cercò di rendere stabile l’universo ridisegnato con la relatività generale, finalmente si rivelò come una straordinaria intuizione: nel 1998 si scoprì che l’espansione dell’universo accelera e per questa scoperta Perlmutter, Riess e Schmidt ebbero il Nobel. L’accelerazione dell’universo è spiegata attualmente con la presenza dell’energia oscura, che costituirebbe il 74 per cento dell’universo: indirettamente, un altro “regalo” di Einstein. La stessa cosmologia del Big Bang è scritta tra le righe della relatività e fu comprovata dalla scoperta del fondo di radiazione cosmica scoperto da Wilson e Penzias nel 1965.

Infine, l’ultimo lascito: le onde gravitazionali. Rilevate indirettamente in una pulsar binaria da Hulse e Taylor, premiati con il Nobel nel 1993, sono state osservate per la prima volta direttamente con l’antenna americana LIGO nel settembre 2015 e annunciate ufficialmente nel febbraio 2016.
Insomma, tutte le strade della cosmologia contemporanea in qualche modo portano a Einstein. E’ ancora lui la versione moderna del cartografo Martin Waldseemuller autore della “Universalis Cosmographia”. Per inciso, il Gps che rende possibili i 57 milioni di miliardi di quadratini di 3x3 metri di “what3words” applica le due relatività – speciale e generale – tenendo conto della velocità dei satelliti e del campo gravitazionale in cui si muovono. Tanti saluti da un luogo chiamato “cartoni.sbarre.lodare”.