Un dialogo sul nulla, il niente e -forse- il … tutto.

No, non oserei mai pensare di imitare Galileo Galilei e il suo celeberrimo e magnifico “dialogo sui due massimi sistemi”. Molto più semplicemente vorrei riportare una discussione avuta durante il pranzo di Natale, trascorso a casa di carissimi amici. Ho passato ore a chiacchierare di Universo e dei concetti più difficili da “digerire” ad esso collegati: finito, infinito, nulla, niente, confini, ecc., ecc. Mi sono reso conto che anche in persone di ampia cultura e capacità razionale (un medico e un ingegnere elettronico, nel caso in questione) certi concetti risultano non solo ostici ma quasi inavvicinabili. Discutiamone un po’ insieme.

Nel libro sul Cosmo, Francesca ed io ne abbiamo parlato a lungo, ma vale la pena ritornarci sopra, viste le difficoltà intrinseche nel recepire concetti che sono del tutto estranei alla vita di tutti i giorni.

Cominciamo con il concetto più “semplice” (e questa costatazione la dice già lunga): INFINITO

Infinito è tutto ciò che non ha una fine. Ne deriva che al di fuori di qualcosa di infinito non può esistere niente. O -se preferite- tutto ciò che esiste deve far parte di quel qualcosa. Quel qualcosa è il tutto e non può avere confini.

Immaginiamo che quel qualcosa sia lo spazio, il teatro dell’Universo. Il Cosmo (a parte gli attori che si muovono al suo interno) potrebbe, perciò, essere infinito.

Fino a questo punto, una persona razionale, pur non riuscendo a materializzare visivamente il concetto, riesce a digerirlo abbastanza bene: non ci sono confini, niente che ponga un limite esterno. Il discorso si concluderebbe facilmente: “l’Universo è infinito e, quindi, tutto ciò che esiste è Universo”.

Ovviamente, proprio perché infinito, l’Universo non è misurabile e inoltre non vi è bisogno di pensare a qualcosa al di fuori di esso. L’infinito presuppone un’idea molto vaga di continuità, di estensione enorme. Una persona guarda il cielo, capisce quanto sia immenso e si convince che l’infinito sia qualcosa di simile, ma molto, molto più esteso. Un modo approssimativo, vago, indistinto di affrontare il problema, ma sufficiente per fare accettare un concetto anche se esso rimane con contorni molto sfumati. Il mio amico (lo considero uno solo, ma erano sempre almeno due se non tre) non ha problemi ad accettare queste condizioni, in modo quasi istintivo (una specie di alibi che sistema molti problemi insoluti).

Tuttavia, in questo modo abbiamo solo messo la polvere sotto al tappeto…

Riprendiamo la frase che ho scritto in grassetto poco fa: “L’Universo è infinito e, quindi, tutto ciò che esiste è Universo”. Sembrerebbe risolutiva e invece contiene il concetto più difficile da digerire. Il dire che tutto ciò che esiste sia Universo è estremamente giusto, ma non implica assolutamente che l’Universo sia infinito! E qui, la vaga sicurezza di chi ci ascolta crolla immediatamente. Quello che il nostro amico pensa di aver capito si sgretola in un attimo. La frase in grassetto scritta sotto la nuova forma: “L’Universo è finito, ma tutto ciò che esiste è Universo”, distrugge ogni labile certezza. Peggio ancora se viene formulata così: “L’Universo è finito ma contemporaneamente anche infinito”.

Non mi è difficile dimostrare che l’Universo è finito. Basta pensare al Big Bang e a un istante successivo a quel momento originario. Dopo un certo tempo (che sia di decimi di secondo, di secondi, di minuti, di ore, di anni, di secoli, di millenni o di milioni di anni) l’Universo è ancora estremamente più piccolo di quanto non sia oggi. Esso si espande partendo da zero e quindi deve avere dimensioni inizialmente piccole e -soprattutto- finite. Qualcosa di misurabile anche con i nostri sistemi di misura (teoricamente): pochi centimetri, qualche chilometro, qualche miliardo di chilometri.

In questo modo riesco facilmente a convincere l’amico, dalla mente aperta e ricettiva, che l’Universo ha sicuramente passato momenti in cui era piccolo e NON infinito. “Sì, ma oggi  DEVE essere infinito!”, mi dice quasi con rabbia e un filo di  speranza. La mia risposta non può che essere “NO, è ancora in espansione e quindi non differisce da ciò che era nel passato. Il nostro istante OGGI è un punto qualsiasi nella scala del tempo. Se era finito dopo qualche milione di anni dopo il Big Bang, deve esserlo anche OGGI, che corrisponde a un tempo qualsiasi, per niente speciale.”

Gli occhi dell’amico mi fissano e cercano l’ultimo appiglio a quella verità che pensava di aver compreso: “Ve bene, va bene, allora se è finito vuol dire che esiste un confine. E quindi qualcosa al di fuori di esso? Che cosa? Il vuoto? Un altro Universo?”.

E qui le cose si complicano davvero. Se il concetto di INFINITO poteva essere digerito abbastanza facilmente lasciandolo un po’ nel vago, l’idea di uno spazio FINITO apre uno scenario nuovo.

Uno scenario che è più vicino alla realtà di tutti i giorni (ogni cosa che vediamo ha una fine, un confine, come una mela, una montagna, un pianeta, una galassia), ma che, proprio per questo, porta a un interrogativo quasi spaventoso su ciò che esiste al di fuori dell’Universo. Forse Dio? Sarebbe troppo facile. Anche i credenti potrebbero facilmente convincersi che un Dio di infinita potenza non ha bisogno di un luogo finito in cui appartarsi e ammirare. Lui è ovviamente dappertutto e in qualsiasi istante. Per Lui tempo e spazio non hanno alcun significato

Torniamo, allora al nostro amico che mi guarda con occhi molto torvi e aspetta una risposta che è convinto io  non sia più  in grado di dargli. Quasi quasi preferisce l’idea di un Universo infinito. Malgrado sia un concetto fuori dalla realtà umana può mettere a posto molte cose e lasciarle nell’indistinto. Il finito è invece cosa tangibile, che chiunque conosce molto bene e quindi non può essere accettata in modo vago senza fare un confronto con la realtà di tutti i giorni.

Il nostro amico sa cosa vuol dire finito, sa che anche una stella gigantesca ha un confine, la sua superficie, che la separa dal vuoto interstellare. Un vuoto che può, però, ospitare e contenere le particelle che l’astro emette in ogni momento, il gas che espelle e -un domani- quasi tutta la materia che la compone. Un vuoto quasi-vuoto molto disponibile, pronto a ricevere e a contenere qualsiasi cosa superi il confine della stella e di qualsiasi altro oggetto finito dell’Universo. Estrapolando, risulta quindi ovvio che al di là del confine dell’Universo (visto che è finito) vi sia un quasi-vuoto molto simile, pronto a contenere ciò che l’Universo gli regala. In particolare anche lo stesso Universo che si sta espandendo sempre di più. Il nostro amico sente quasi l’urlo dei confini dell’Universo: “Dai, vuoto, fammi “spazio”, mi sto espandendo!”.

Poi, prima che io possa rispondere, continua: “Sì, ma… allora anche questo vuoto è in fondo Universo, così come lo spazio vuoto oltre alla superficie di una stella è comunque parte dell’Universo. Si cambia solo scala, dimensioni. Questo vuoto  non-vuoto mi fa tornare all’idea di infinito. Mi spiace, ma sono convinto che l’Universo debba realmente essere infinito e tutta la teoria del Big Bang e dell’espansione dell’Universo non sia la realtà, ma solo un modo per rappresentare un processo che non si riesce a spiegare esattamente con la pura grafica a due dimensioni. Insomma, il concetto di finito e di Big Bang è un “trucco” molto comodo per rappresentare una realtà ben diversa.”

Ed ecco, quindi, il secondo concetto molto più difficile: IL FINITO INFINITO o -forse meglio- l’INFINITO FINITO.

Sono costretto a scuotere il capo verso l’amico che spera di aver dimostrato una verità già di per sé abbastanza complicata. “No, caro mio, l’Universo è proprio finito, ma non ha confini in quanto tutto ciò che esiste deve essere contenuto al suo interno. Anche quando era piccolo come una pallina da tennis era infinito, in quanto non aveva fine: niente esisteva al di fuori di esso. E se niente esiste, vuol proprio dire che è senza confini e quindi senza fine.” Vorrei proseguire, ma vengo bloccato immediatamente.

“No, no, stai commettendo un errore. Se una cosa è finita DEVE esistere qualcosa al di fuori di essa. Se preferisci chiamala pure NIENTE o NULLA, invece di vuoto, ma è pur sempre un’entità, anche se differente da quella dell’Universo. Questa visione non mi piace assolutamente. Se potessi viaggiare fino a questo confine vedrei le stelle bloccarsi improvvisamente e davanti a me il nero più nero o quello che vuoi. Una specie di baratro immenso in cui si potrebbe cadere. No, questa è una visione assurda, molto poco scientifica! Non posso accettarla.”

Non posso che sorridere: “Infatti, hai perfettamente ragione. L’Universo non può avere un confine. Tuttavia può non avere confini anche se è finito. Basta accettare il concetto di NULLA. Dove però nulla significa che non esiste niente e quindi  nemmeno spazio e tempo. E se non esiste né spazio né tempo, qualsiasi cosa non sarebbe misurabile e  quindi non potrebbe esistere. Come già detto, e lo ribadisco, solo nello spazio e nel tempo può esistere qualcosa. Ma spazio e tempo si creano solo all’interno dell’Universo, anzi sono proprio il teatro dell’Universo, ossia ciò che può contenere le cose che esistono”.

Come temevo il concetto di NULLA è il più difficile da recepire, ben più ostico di INFINITO. Eppure senza di esso, tutta la struttura intima dell’Universo e di ciò che esiste perde di significato. Per capire l’esistente bisogna prima comprendere ciò che non esiste!

Torniamo al nostro palloncino che si gonfia mentre scorre il tempo. Ovviamente, l’Universo è sempre solo e soltanto quello che esiste nel tempo presente. L’Universo non è l’intero palloncino, ma solo la sua superficie. Ciò che è passato non esiste più e ciò che sarà futuro non esiste ancora. Lo spazio passato si è modificato, quello futuro non è ancora stato creato. Il presente è però un istante infinitesimo, per cui possiamo tranquillamente dire che l’Universo stesso è un qualcosa di simile a un farfalla: vive un attimo e poi cambia aspetto o viene rimpiazzato da un’altra farfalla. Le due farfalle sono però legate da un filo indistruttibile: il tempo. Spazio e tempo non possono che esistere sempre strettamente abbracciati.

In ogni istante, l’Universo è sempre il tutto, senza confini, ma finito e infinito nello stesso tempo. Sempre diverso da se stesso. Ringrazieremo mai abbastanza la “lentezza” della velocità della luce? Se essa fosse infinita, ossia se potessimo osservare, nell’istante presente, solo e soltanto ciò che succede adesso, non potremmo mai leggere il passato dell’Universo. Fortunatamente, la luce, ossia l’informazione che l’Universo passato, ormai scomparso, ha inviato nello spazio-tempo che esisteva in quel momento viaggia lentamente e continua a vivere negli istanti successivi, spostandosi nello spazio che si crea istante per istante. Un segnale che ci raggiunge solo quando noi stiamo vivendo in un Universo futuro. Un segnale che sopravvive in tempi diversi, occupando spazi diversi.

La luce, una bottiglia lanciata nel mare-spazio che si crea e si allarga sempre più e che prima o poi raggiunge la nostra isola istantanea consegnandoci il contenitore e il prezioso messaggio in esso contenuto.

Il mio amico si fa pensieroso. Forse comincia a capire, anche se la nostra tangibile limitatezza spaziale e temporale tenta di bloccare la comprensione di un concetto che deve andare ben oltre. Comincia ad assentire. Il concetto così rivoluzionario si fa strada. Tenta ancora un contrattacco: “In quel nulla che tu stai definendo come composto da tutto ciò che non esiste, potrebbe, però, crearsi un altro Universo, come il nostro. Qualcosa come quanto descritto nella Fig.1. Due Universi paralleli, entrambi finiti e infiniti. Entrambi che si espandono e che prima o poi si uniranno insieme. Questa situazione sembra portare alla conclusione che ciò che sta tra il primo e il secondo Universo deve esistere, se no come farebbero a partire lontani e poi ad avvicinarsi fino a toccarsi?”

Figura 1
Figura 1. Nella figura posso disegnare tranquillamente due Universi in espansione. Tuttavia la loro posizione nel piano del foglio NON ha alcun senso, dato che tra di loro non esiste né spazio né tempo e quindi non esiste nemmeno una distanza relativa.

Vorrei quasi acconsentire, ma non posso proprio. La figura ha un senso solo metaforico, descrittivo, ma è completamente sbagliata e fuorviante. Non perché non possano esistere due Universi contemporaneamente. Questo nessuno lo vieta. Il vero problema della figura è che gli Universi sono disegnati in due posizioni diverse nel piano del disegno. Due posizioni diverse vogliono dire due punti in un certo sistema di riferimento assoluto, da cui si possano vedere contemporaneamente entrambi. Se accettassi tutto ciò, dovrei anche accettare (e magari anche calcolare) una distanza tra i due universi. Se esistono due punti in uno spazio, infatti, deve esistere una reciproca distanza. E qui casca l’asino! Lo spazio esiste solo all’interno del primo e del secondo universo, ma NON può assolutamente esistere al di fuori di essi. Ne consegue che la figura non ha senso, perché mi permetterebbe di misurare una distanza dove le distanze non posso esistere.

Per assurdo, l’unico modo perché ciò possa essere fatto sarebbe se entrambi gli Universi fossero contenuti all’interno di un altro Universo molto più grande. In quel caso (Fig. 2) potrei misurare (forse) la distanza tra i due Universi “più piccoli”.  Con questo procedimento cadremmo però in un vortice senza fine: ogni Universo dovrebbe essere contenuto in un altro Universo e così all’infinito (finito?). No, siamo andati troppo oltre, anche perché nessuno potrebbe assicurarci che ogni Universo abbia lo stesso spazio e lo stesso tempo e, quindi, le stesse costanti della fisica. La distanza misurata nell’Universo grande avrebbe un qualche legame con quelle misurate nel nostro piccolo Universo?

Figura 2
Figura 2. Se entrambi gli Universi in espansione si trovassero all’interno di un altro Universo (rosso), potrei misurare la loro distanza al tempo t lungo lo spazio relativo all’Universo rosso. Non prendete questa figura come una rappresentazione realistica! E’ solo un modo semplice per avvicinarci al concetto di base…

Un ultimo breve scambio di frasi, importante e doveroso. L’amico mi dice: “Invidio un po’ quelli come te che hanno studiato e compreso questi concetti. Voi siete al limite estremo (vorrei dire al “confine” ma non oso più nominare quella parola..), mentre io sono un medico, costretto a guardare una cosa limitata, circoscritta, sicuramente finita nello spazio e nel tempo. Al limite mi spingo verso l’infinitamente piccolo, ma mi allontano sempre più dall’essenza dell’Universo nel suo complesso”. La mia risposta non ha bisogno di momenti di riflessione: “No, caro mio. Ciò che posso dire con certezza è che noi siamo solo  FORTUNATI. Siamo “costretti” a partire dal tutto per scendere verso il piccolo. Partiamo avvantaggiati. Seguiamo il percorso più semplice. Voi lavorate nel piccolo ed è estremamente più difficile estrapolare verso il grande.

Tuttavia, è solo un falso problema, un sistema di riferimento diverso. L’intero Universo, le sue leggi e le sue regole sono impresse in ogni cosa esistente: un marchio di fabbrica indelebile. Basta pensare agli esperimenti del CERN di Ginevra. Per avere certezze sui limiti dell’Universo, sulla sua storia, sul suo passato, sul suo futuro, sui suoi limiti veri o apparenti, bisogna scendere verso l’infinitamente piccolo. Lo strumento per guardare sempre più lontano nello spazio-tempo diventa un microscopio. Microscopio e telescopio: due facce della stessa medaglia.

Per oggi basta. Oltretutto è anche Natale. Usciamo all’aperto. Abbiamo la voce bassa dopo tanto chiacchierare. Però siamo entrambi contenti. Volgiamo automaticamente gli occhi al cielo. Purtroppo sta piovigginando. Non ce ne accorgiamo nemmeno. Gli occhi della mente superano agevolmente le nuvole più spesse e possono viaggiare come la luce, forse anche più velocemente. Pensiamo a quelle due (anzi tre) ore passate a discutere di … niente!

Tempo sprecato? Avremmo potuto seguire una bella fiction televisiva, un gioco a premi, uno spettacolo di varietà, un dibattito dove persone autorevoli parlano come pappagalli cercando di convincere il pubblico che “loro sì che sono esperti”. Noi invece abbiamo parlato del nulla e ne siamo anche  molto contenti. Si può essere più sciocchi di così. Sicuramente no.

Tuttavia, tutto è relativo, ce lo dice anche Einstein…

Buon Anno a tutti!

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74 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Sicuramente, non è una discussione finita in NIENTE.... O sì?
    Eh, caro Enzo, quando si ragiona di infinito la mente si perde facilmente. Dopotutto, non è una cosa che maneggiamo tutti i giorni. Almeno, per ora...

  2. Questo mi sembra l'Argomento per eccellenza di ogni essere razionale, dunque credo che varrebbe la pena affrontarlo anche a costo di ricadere nell'ontologia.
    Nella limitatezza delle mie conoscenze scientifiche ho sviluppato un'opinione pressochè coincidente con quanto esposto dal prof. Zappalà, non certo per merito mio, ma poichè, accordata alla scienza quella supremazia che merita, ho cercato soluzioni non autocontadditorie all'interno dello stesso paradigma.
    Purtroppo temo, o forse spero, che tra qualche decennio i nostri posteri sorrideranno compassionevolmente dei nostri modelli del "tutto". Mi sembra abbastanza indicativo il fatto che non abbiamo ancora minimamente compreso il 96% di ciò che abbiamo misurato (sto parlando ovviamente dell'energia espansiva e della massa gravitazionale non luminosa). La sensazione forte è che davvero appariamo lontani dall'aver intuito la natura dello spazio e dei suoi processi evolutivi; in ogni caso l'aver superato il concetto di spazio assoluto rappresenta sicuramente una meravigliosa conquista del pensiero.
    Per quanto riguarda il Nulla... non vi è nulla che mi sta più a cuore, essendomi autoverificato tale, ma qui lascio cadere l'argomento poichè c'è rischio reale di "metafisica"... se mi si passa la battuta trovo solo molto buffo che in quanto essere, non conosco il mio stesso corpo.

    p.s.: sto ancora aspettando con ansia "l'infinito teatro del cosmo" (mannaggia alle festività che ritardano la consegna), ma temo che presto avrò bisogno della bella addormentata...

    buon anno e buon baktun (sperando che sul prossimo asteroide non vi sia un cartello con scritto "scusate il ritardo")

  3. Citazione Originariamente Scritto da vecchiaspugna Visualizza Messaggio
    Vorrei fare una domanda:

    con che forma è approssimabile l'universo?
    Cambia forma nel tempo? (si espande, ok, ma la forma è sempre quella?)
    la forma dell'Universo è ancora un problema aperto, anche se sembra che quello piatto sia il più probabile...

  4. Citazione Originariamente Scritto da marco massara Visualizza Messaggio
    Questo mi sembra l'Argomento per eccellenza di ogni essere razionale, dunque credo che varrebbe la pena affrontarlo anche a costo di ricadere nell'ontologia.
    Nella limitatezza delle mie conoscenze scientifiche ho sviluppato un'opinione pressochè coincidente con quanto esposto dal prof. Zappalà, non certo per merito mio, ma poichè, accordata alla scienza quella supremazia che merita, ho cercato soluzioni non autocontadditorie all'interno dello stesso paradigma.
    Purtroppo temo, o forse spero, che tra qualche decennio i nostri posteri sorrideranno compassionevolmente dei nostri modelli del "tutto". Mi sembra abbastanza indicativo il fatto che non abbiamo ancora minimamente compreso il 96% di ciò che abbiamo misurato (sto parlando ovviamente dell'energia espansiva e della massa gravitazionale non luminosa). La sensazione forte è che davvero appariamo lontani dall'aver intuito la natura dello spazio e dei suoi processi evolutivi; in ogni caso l'aver superato il concetto di spazio assoluto rappresenta sicuramente una meravigliosa conquista del pensiero.
    Per quanto riguarda il Nulla... non vi è nulla che mi sta più a cuore, essendomi autoverificato tale, ma qui lascio cadere l'argomento poichè c'è rischio reale di "metafisica"... se mi si passa la battuta trovo solo molto buffo che in quanto essere, non conosco il mio stesso corpo.

    p.s.: sto ancora aspettando con ansia "l'infinito teatro del cosmo" (mannaggia alle festività che ritardano la consegna), ma temo che presto avrò bisogno della bella addormentata...

    buon anno e buon baktun (sperando che sul prossimo asteroide non vi sia un cartello con scritto "scusate il ritardo")
    caro Marco,
    i tuoi commenti sono sempre precisi e puntuali. Direi, comunque, che l'esistenza o meno dell'energia e della materia oscura non dovrebbero influire più di tanto sulla struttura generale dell'Universo come oggi ipotizzato. D'altra parte, la maggior parte delle teorie moderne considerano ormai assodata la loro esistenza, eppure non hanno avuto bisogno di paradigmi veramente nuovi. In fondo, sono state introdotte proprio per dare maggiore credibilità a ciò che si osserva.
    In conclusione, sono d'accordo con te sulla nostra ignoranza profonda. Tuttavia, certi concetti fondamentali come infinito, confine, nulla, ecc., sono ormai sicuramente propri dell'Universo (con o senza materia ed energia oscura) e devono essere affrontati senza inutili giri intorno all'ostacolo. Lo sforzo va fatto anche se noi siamo ben lontani da certe grandezze. Pensiamo, però, che i nostri protoni sopravviveranno per sempre o quasi e quindi anche noi siamo comunque un po' infiniti!
    Infine, non penso che le generazioni presenti si dovranno preoccupare di quell'ASTEROIDE... (però pianificare qualcosa per i futuri nascituri ci starebbe bene senz'altro)...
    Continua a essere dei nostri!

  5. Citazione Originariamente Scritto da Vincenzo Zappalà Visualizza Messaggio
    la forma dell'Universo è ancora un problema aperto, anche se sembra che quello piatto sia il più probabile...
    E se io dovessi immaginarmelo a quale figura dovrei pensare?

  6. Citazione Originariamente Scritto da vecchiaspugna Visualizza Messaggio
    E se io dovessi immaginarmelo a quale figura dovrei pensare?
    molto difficile direi... Si dice piatto un universo che ha curvatura nulla, ma pensare a un piano a quattro dimensioni diventerebbe fuorviante. Il concetto di forma perde di significato e si usano similitudini riconducibili a forme conosciute e descrivibili, come la sfera (universo chiuso), il piano e l'iperboloide (universo aperto)...