Universo invisibile: il 95% del cosmo e i limiti dei nostri sensi

L’UNIVERSO INVISIBILE: LA REALTÀ È MOLTO PIÙ GRANDE DI CIÒ CHE RIUSCIAMO A VEDERE

Viviamo immersi in fenomeni che i nostri sensi non possono percepire. E forse la più grande illusione dell’essere umano è credere che ciò che vede coincida con tutto ciò che esiste.

C’è una domanda che raramente ci poniamo: e se il mondo che conosciamo fosse soltanto una piccola parte di quello che esiste davvero?

Ogni mattina apriamo gli occhi e ritroviamo la realtà al suo posto. La luce entra dalle finestre, riconosciamo i volti, ascoltiamo i rumori della strada, percepiamo il calore del sole sulla pelle. Tutto sembra confermare una convinzione silenziosa: il mondo è ciò che possiamo vedere, ascoltare e toccare.

Eppure questa convinzione, per quanto naturale, è profondamente incompleta.

Mentre leggete queste parole, miliardi e miliardi di particelle attraversano il vostro corpo senza che ve ne accorgiate. Onde elettromagnetiche percorrono lo spazio intorno a voi. Frequenze sonore troppo basse o troppo alte per essere udite si propagano nell’ambiente. E, su scala cosmica, qualcosa di ancora sconosciuto contribuisce a determinare il comportamento delle galassie e l’espansione dell’universo.

Non stiamo parlando di fantasmi, dimensioni spirituali o fenomeni paranormali. Stiamo parlando di fisica.

La realtà, semplicemente, non ha mai avuto l’obbligo di essere percepibile dai nostri sensi.

I nostri occhi vedono soltanto una piccola finestra sull’universo

Immaginate di osservare un magnifico paesaggio attraverso una fessura nella parete. Davanti a voi compaiono un albero, una montagna, un tratto di cielo. Potreste trascorrere una vita intera studiando quella scena, imparando a conoscerne ogni dettaglio, senza sospettare quanto sia vasto il panorama oltre i bordi della fessura.

La nostra vista funziona, in un certo senso, proprio così.

L’occhio umano percepisce soltanto una porzione dello spettro elettromagnetico, indicativamente compresa tra 380 e 750 nanometri, secondo i limiti convenzionali adottati.

È la luce visibile: dal violetto al rosso, passando attraverso tutti i colori dell’arcobaleno.

Ma al di fuori di questa minuscola finestra esiste un immenso territorio fisico.

Ci sono le radiazioni infrarosse, associate tra l’altro all’emissione termica degli oggetti. Ci sono le radiazioni ultraviolette, che possono provocare effetti sulla nostra pelle senza essere visibili. Ci sono le microonde, le onde radio, i raggi X e i raggi gamma.

La maggior parte di queste radiazioni ci accompagna senza produrre alcuna sensazione visiva.

Una termocamera può mostrare differenze di temperatura che i nostri occhi non distinguono. Un radiotelescopio può raccogliere segnali provenienti da regioni lontanissime del cosmo. Una radiografia permette di osservare strutture del nostro corpo che la luce visibile non riesce ad attraversare.

La tecnologia non crea queste realtà nascoste. Costruisce strumenti capaci di rilevarle.

E questa distinzione è fondamentale.

L’invisibile non è necessariamente inesistente. A volte è soltanto qualcosa per cui non possediamo il sensore adatto.

Esiste un silenzio che non è affatto silenzioso

Anche il nostro udito racconta la stessa storia.

In condizioni ideali, un essere umano giovane può percepire frequenze sonore approssimativamente comprese tra 20 e 20.000 hertz, sebbene questa capacità vari con l’età e da persona a persona.

Sotto questa soglia troviamo gli infrasuoni. Sopra, gli ultrasuoni.

Per noi, un ambiente può sembrare perfettamente silenzioso. Per altre specie, quello stesso spazio può contenere informazioni acustiche che non siamo in grado di cogliere.

I pipistrelli utilizzano ultrasuoni e relativi echi per individuare ostacoli e prede anche nell’oscurità. Alcune balene producono vocalizzazioni a frequenze molto basse, capaci, in condizioni favorevoli, di propagarsi attraverso grandi distanze nell’acqua.

Noi condividiamo lo stesso pianeta con creature che ne percepiscono aspetti profondamente differenti.

E allora viene spontaneo chiedersi: quale sarebbe il nostro mondo se potessimo ascoltare come un pipistrello, osservare le radiazioni come uno strumento astronomico o percepire il campo magnetico terrestre come alcuni animali?

Probabilmente ci sembrerebbe di abitare un altro pianeta.

E invece sarebbe sempre la Terra.

Saremmo cambiati soltanto noi, o meglio, il nostro modo di ricevere informazioni.

I messaggeri del Sole che attraversano il nostro corpo

Fra tutti i fenomeni invisibili, ce n’è uno particolarmente affascinante.

Si chiama neutrino.

I neutrini sono particelle elementari, prive di carica elettrica e dotate di una massa estremamente piccola. Vengono prodotti in diversi processi fisici, tra cui le reazioni nucleari che alimentano il Sole.

Ogni secondo un numero impressionante di queste particelle attraversa il nostro corpo.

Secondo le informazioni divulgative dell’osservatorio IceCube, si tratta di circa 100.000 miliardi di neutrini al secondo.

Una cifra difficile persino da immaginare.

Eppure non avvertiamo nulla.

Non sentiamo un contatto, non percepiamo una vibrazione, non osserviamo alcuna luce. Questo accade perché i neutrini interagiscono molto raramente con la materia.

Per intercettarne una piccola parte, i ricercatori costruiscono rivelatori enormi, spesso protetti da grandi quantità di roccia, acqua o ghiaccio.

Uno dei più straordinari si trova in Antartide: IceCube, un osservatorio che utilizza un volume di circa un chilometro cubo di ghiaccio per individuare i segnali prodotti da alcune interazioni dei neutrini.

Pensate al paradosso.

L’essere umano ha bisogno di un gigantesco laboratorio immerso nei ghiacci polari per rilevare particelle che attraversano continuamente il suo stesso corpo.

Siamo permeabili a un fenomeno che non abbiamo alcuna possibilità di percepire direttamente.

Forse è anche per questo che la fisica riesce, a volte, a essere più sorprendente della fantasia.

Il 95% dell’universo: ciò che ancora non comprendiamo

Ma il mistero diventa ancora più grande quando alziamo lo sguardo verso il cielo.

Le stelle, i pianeti, gli oceani, le montagne, gli esseri viventi, il nostro corpo e tutto ciò che è costituito dalla materia ordinaria rappresentano soltanto una piccola frazione del contenuto complessivo di materia ed energia dell’universo.

Secondo il modello cosmologico standard, le proporzioni sono approssimativamente queste:

• 5% di materia ordinaria, quella composta dagli atomi che conosciamo.
• 27% di materia oscura, la cui natura fisica non è ancora stata identificata.
• 68% di energia oscura, associata nei modelli cosmologici all’espansione accelerata dell’universo.

Questi numeri non indicano che il 95% dell’universo sia destinato a restare per sempre invisibile o inconoscibile. Indicano qualcosa di più preciso e, per certi versi, più straordinario: secondo il nostro migliore modello cosmologico di riferimento, non conosciamo ancora la natura fondamentale di gran parte del contenuto cosmico.

La materia oscura viene studiata attraverso i suoi effetti gravitazionali. La sua presenza aiuta a spiegare, tra l’altro, i movimenti delle galassie e il comportamento della luce che attraversa regioni dominate da grandi masse.

L’energia oscura, invece, è il nome dato alla componente che nel modello standard descrive l’accelerazione dell’espansione cosmica.

E proprio su quest’ultima continuano a emergere interrogativi. Alcune osservazioni recenti suggeriscono che il suo comportamento potrebbe essere più complesso di quanto previsto dal modello più semplice, ma non abbiamo ancora una dimostrazione definitiva.

In altre parole, la scienza possiede strumenti matematici straordinari per descrivere numerosi comportamenti dell’universo, ma non tutte le risposte sulla sua natura.

È una situazione che merita di essere raccontata senza trasformarla in una certezza assoluta né in un mistero soprannaturale.

Perché esiste una differenza enorme tra ciò che non conosciamo e ciò che non potremo mai conoscere.

E confondere le due cose significa smettere di fare scienza.

Quando abbiamo imparato ad ascoltare lo spazio

Per millenni il cielo è stato soprattutto qualcosa da contemplare.

Poi abbiamo costruito telescopi, spettroscopi, radiotelescopi, acceleratori di particelle e strumenti di misura sempre più raffinati.

Ogni volta abbiamo aggiunto una nuova possibilità alla nostra conoscenza.

Un esempio straordinario risale al 14 settembre 2015, quando gli interferometri LIGO rilevarono per la prima volta direttamente le onde gravitazionali.

Era il segnale prodotto dalla fusione di due buchi neri, avvenuta circa 1,3 miliardi di anni prima.

Non si trattava di suoni diffusi nello spazio e raccolti da giganteschi microfoni. Erano minuscole deformazioni dello spaziotempo, previste dalla relatività generale di Einstein, finalmente misurate con strumenti di eccezionale precisione.

Quella scoperta aprì una nuova strada all’astronomia.

Per la prima volta potevamo studiare direttamente alcuni eventi cosmici attraverso un messaggero diverso dalla radiazione elettromagnetica.

L’universo non aveva cominciato a inviarci quei segnali nel 2015.

Avevamo semplicemente imparato a rilevarli.

I sensi non ci mostrano tutta la realtà. Ci aiutano a vivere

C’è un aspetto di questa storia che riguarda molto da vicino la nostra stessa natura.

Gli organi di senso non sono comparsi nel corso dell’evoluzione per offrirci una conoscenza completa del cosmo. Si sono sviluppati attraverso processi evolutivi, favorendo capacità utili alla sopravvivenza e alla riproduzione nei diversi ambienti.

I nostri occhi riconoscono forme, movimenti e colori. Le nostre orecchie distinguono segnali che possono essere importanti. Il tatto ci informa del contatto, della pressione, della temperatura.

Sono capacità meravigliose, ma non illimitate.

Questo significa che la nostra esperienza quotidiana del mondo è una rappresentazione costruita dal sistema nervoso a partire da una parte delle informazioni disponibili.

Non vediamo la realtà nella sua interezza. Ne percepiamo alcuni aspetti.

Ed è qui che la riflessione scientifica incontra quella filosofica.

Perché se siamo così limitati nel riconoscere fenomeni fisici che oggi possiamo misurare, dovremmo forse esercitare maggiore prudenza anche nel giudicare ciò che non comprendiamo immediatamente.

Attenzione, però: non tutto ciò che immaginiamo è reale soltanto perché potrebbe sfuggire ai nostri sensi.

La scienza non invita a credere indiscriminatamente nell’invisibile. Invita a distinguere le ipotesi dalle prove, a formulare domande e a cercare strumenti capaci di verificarle.

È proprio questa disciplina a rendere straordinaria la conoscenza scientifica.

La curiosità apre la porta. Il metodo ci permette di capire che cosa si trova dall’altra parte.

La più grande frontiera non è nello spazio, ma nella conoscenza

Oggi possiamo osservare galassie lontanissime, rilevare particelle elusive e misurare oscillazioni dello spaziotempo infinitamente piccole.

Eppure esistono ancora domande fondamentali alle quali non sappiamo rispondere.

Che cos’è esattamente la materia oscura? Qual è la natura dell’energia oscura? Quali fenomeni ancora sconosciuti potrebbero emergere dagli strumenti scientifici delle prossime generazioni?

Non possediamo risposte definitive.

Ma forse il dato più importante non è la quantità di ciò che ignoriamo.

È la nostra capacità di riconoscere quell’ignoranza e trasformarla in ricerca.

C’è qualcosa di profondamente umano in questo continuo tentativo di allargare lo sguardo. È la stessa inquietudine che ha spinto i nostri antenati a osservare le stelle, a interrogare il cielo, a cercare spiegazioni dietro il movimento delle cose.

La differenza è che oggi possediamo strumenti capaci di trasformare molte di quelle domande in esperimenti.

E domani ne costruiremo altri.

Forse riveleranno fenomeni che oggi non sappiamo nemmeno immaginare.

Forse alcune delle nostre teorie saranno corrette, altre modificate, altre ancora abbandonate.

È già accaduto molte volte nella storia della conoscenza.

E accadrà ancora.

Perché l’universo non diventa più grande quando impariamo qualcosa di nuovo. Diventa più grande il nostro modo di comprenderlo.

Alla fine, ciò che più mi affascina non è pensare a un cosmo pieno di realtà invisibili. È immaginare l’essere umano davanti a quell’immensità, con i suoi sensi imperfetti, la sua intelligenza curiosa e quella straordinaria ostinazione nel voler capire.

Una creatura minuscola, nata su un piccolo pianeta, che cerca di interpretare qualcosa di immensamente più grande di sé.

E che, proprio mentre riconosce i propri limiti, trova nuove possibilità per superarli.

Forse la vera meraviglia è tutta qui.

Non nel credere che ogni mistero nasconda una risposta straordinaria, ma nel sapere che anche una risposta apparentemente semplice può cambiare per sempre ciò che pensavamo di conoscere.

Perché il limite del nostro sguardo non è il confine della realtà.

È soltanto il punto da cui comincia ciò che dobbiamo ancora imparare a vedere.

© copyright 2024 – tutti i diritti sono riservati.

Riferimenti scientifici

Le fonti principali utilizzate per controllare le informazioni sono la NASA, The Universe’s Building Blocks⁠  per le proporzioni cosmologiche, la NASA, Visible Light⁠  per lo spettro elettromagnetico, IceCube Neutrino Observatory  per il flusso di neutrini e il LIGO Laboratory⁠  per le onde gravitazionali.