IL COSMO
Un viaggio personale
Viaggi nello spazio e nel tempo
Siamo alla deriva in un grande oceano di spazio e tempo.
In quest'oceano gli eventi che definiranno il futuro...
... si stanno svolgendo.
Ogni creatura e ogni mondo, fino alla stella più remota...
... deve la propria esistenza...
... alle implacabili forze della natura...
... ma anche a piccoli incidenti.
Il nostro pianeta ci trasporta intorno al Sole.
La Terra ha fatto più di 4 miliardi di giri intorno al Sole...
... dalle sue origini.
Il Sole stesso gira intorno al nucleo della Via Lattea.
La nostra galassia si muove tra le altre galassie.
Siamo sempre stati viaggiatori nello spazio.
Questi granelli di sabbia sono tutti più o meno uguali.
Sono stati prodotti da rocce più grandi durante secoli...
...di abrasione ed erosione.
Governate in parte dalla luna e dal Sole.
Quindi le radici del presente si affondano nel passato.
Siamo anche viaggiatori nel tempo.
Ma intrappolati sulla Terra...
... abbiamo avuto poco controllo su dove andavamo...
... o a che velocità.
Ma ora stiamo pensando di fare dei veri viaggi nel tempo...
... e dei veri viaggi verso le lontane stelle.
Una manciata di sabbia contiene circa 10.000 granelli...
...più di tutte le stelle visibili...
...a occhio nudo in una serata limpida.
Ma il numero di stelle che vediamo...
...è solo una frazione minuscola delle stelle che esistono.
E ciò che vediamo di notte è una frazione...
...delle stelle più vicine...
...con qualche stella luminosa più lontana, tanto per gradire.
Intanto il cosmo è ricco oltremisura.
Il numero di stelle nell'universo...
... è maggiore di tutti i granelli di sabbia su tutte le spiagge...
... del pianeta Terra.
Molto tempo fa, prima che capissimo che le stelle sono soli distanti...
... esse ci sembravano formare delle immagini nel cielo.
Bastava unire i puntini.
L'Orsa Maggiore, come la chiamiamo in America...
... ha avuto molte incarnazioni.
Ogni cultura, antica e moderna...
... ha posto i propri totem tra le stelle.
Da un burocrate cinese a un carro tedesco.
Ma culture molto antiche avrebbero visto altre costellazioni...
... perché le stelle si muovono anche l'una rispetto all'altra.
Possiamo dare ad un computer la posizione e il moto delle stelle...
... e poi tracciarne il percorso indietro nel tempo.
Ogni costellazione è un fotogramma di un film cosmico...
... ma poiché le nostre vite sono brevi...
... e poiché le stelle si muovono lentamente...
... tendiamo a non notare che sia un film.
Un milione di anni fa non c'era alcuna Orsa Maggiore.
I nostri antenati, guardando meravigliati le stelle...
... vedevano altri disegni nei cieli del nord.
Possiamo anche far andare il Leone, per esempio, avanti nel tempo...
... e vedere che disegno ci sarà nel futuro di quelle stelle.
Tra un milione di anni il Leone potrebbe chiamarsi...
... la costellazione del Radiotelescopio.
Anche se sospetto che i radiotelescopi saranno obsoleti...
... quanto lo sono oggi le lance di pietra.
Qui vediamo la costellazione di Cetus, la Balena.
Un milione di anni fa avrebbe potuto avere un altro nome.
Forse la Lancia.
Ora andiamo avanti nel tempo di un miliardo di notti.
Tra milioni di anni...
... ci sarà un'immagine molto diversa in questo film cosmico.
In Orione, il Cacciatore, le cose cambiano...
... non solo perché le stelle si muovono...
... ma anche perché si evolvono.
Molte stelle di Orione sono calde, giovani e hanno vita breve.
Nascono, vivono e muoiono nel giro di pochi milioni di anni.
Se facciamo scorrere Orione in avanti...
... vediamo la nascita e la morte esplosiva...
... di dozzine di stelle...
... accendersi e spegnersi come lucciole nella notte.
Se aspettiamo abbastanza a lungo le costellazioni cambiano.
Ma anche se andiamo abbastanza lontano i disegni cambiano.
Le costellazioni bidimensionali...
... sono solo l'apparenza di stelle distribuite sulle tre dimensioni.
Alcune fievoli e vicine, altre luminose ma più lontane.
Potrebbe un viaggiatore riuscire a vedere...
... cambiare il disegno delle costellazioni?
Per quello si deve viaggiare fino alla costellazione stessa.
Qui stiamo viaggiando per centinaia di anni luce...
... girando intorno alle stelle dell'Orsa Maggiore.
Gli abitanti dei pianeti intorno ad altre stelle...
... vedranno costellazioni diverse dalle nostre...
... perché il loro punto di vista è diverso.
Eccoci qua nella costellazione di Andromeda...
...o un suo modello, accanto alla costellazione di Perseo.
Andromeda, nel mito greco...
...era la fanciulla che Perseo salvò...
...da un mostro marino.
La stella sopra di me è Beta Andromedae...
...la seconda stella più luminosa della costellazione...
...a 75 anni luce dalla Terra.
La luce che ci fa vedere questa stella...
...ha trascorso 75 anni nello spazio interstellare...
...per raggiungere la Terra.
Nella improbabile eventualità che Beta Andromedae...
...sia esplosa martedì scorso...
...noi non lo sapremmo per altri 75 anni...
...mentre queste informazioni, viaggiando alla velocità della luce...
...attraversano enormi distanze interstellari.
Quando la luce che vediamo di questa stella è partita...
...per il suo lungo viaggio interstellare...
...il giovane Albert Einstein...
...lavorando come impiegato per i brevetti svizzeri...
...aveva appena pubblicato la sua storica teoria della relatività...
...qui sulla Terra.
Vediamo...
...che lo spazio e il tempo sono intrecciati tra loro.
Non possiamo guardare verso lo spazio...
...senza guardare indietro nel tempo.
La velocità della luce è altissima...
...ma lo spazio è molto vuoto...
...e le stelle sono molto distanti fra loro.
Le distanze di cui abbiamo parlato finora...
...sono molto piccole su un metro astronomico.
Infatti, la distanza dalla Terra...
...al centro della Via Lattea...
...è di 30.000 anni luce.
Dalla nostra galassia alla più vicina galassia a spirale come la nostra...
...chiamata M31...
...e che è anch'essa dietro...
...la costellazione di Andromeda...
...ci sono due milioni di anni luce.
Quando la luce che vediamo oggi dalla M31...
...iniziò il suo viaggio verso la Terra...
...non esistevano gli esseri umani...
...anche se i nostri antenati si stavano evolvendo...
...molto rapidamente verso la nostra forma attuale.
Ci sono distanze molto maggiori in astronomia.
La distanza tra la Terra e le quasar più distanti...
...è di 8 o 10 miliardi di anni luce.
Noi le vediamo com'erano prima che la Terra stessa si formasse...
...e prima che si formasse la Via Lattea.
Le astronavi più veloci mai lanciate dagli esseri umani...
...sono le sonde Voyager.
Viaggiano tanto veloci...
...che sono solo 10.000 volte più lente...
...della velocità della luce.
Le sonde Voyager ci metteranno 40.000 anni...
...a raggiungere le stelle più vicine...
...e non è neanche là che sono dirette.
Ma ci sarebbe un modo di viaggiare...
... fino alle stelle in un tempo ragionevole?
Potremmo avvicinarci alla velocità della luce?
E cos'ha di tanto speciale la velocità della luce?
Non potremmo superarla in velocità?
Si è scoperto che c'è qualcosa di molto strano...
... nella velocità della luce.
È una cosa che fornisce la chiave...
... alla nostra comprensione del tempo e dello spazio.
La storia della sua scoperta...
... ci porta in Toscana, nell'ltalia del Nord.
Questo posto ha un sapore senza tempo.
Un secolo fa deve aver avuto un aspetto molto simile.
Se aveste percorso queste strade nell'estate del 1895...
... forse avreste incontrato un ragazzo tedesco di 16 anni.
Un professore gli aveva detto che non valeva un granché...
... che il suo atteggiamento creava il caos in aula...
... e di abbandonare gli studi.
Così se ne andò e venne qui...
... dove si divertì a percorrere queste strade...
... e a dare briglia sciolta alla sua mente.
Un giorno iniziò a pensare alla luce...
... e alla sua velocità.
Noi misuriamo sempre la velocità di un oggetto...
... relativamente ad un altro.
Io mi muovo a circa 10 km orari relativamente al terreno.
Ma il terreno non è fermo.
La Terra gira a più di 1600 km orari.
La Terra stessa è in orbita intorno al Sole.
Il Sole si muove tra le stelle vaganti e così via.
Era difficile per il giovanotto immaginare uno standard assoluto...
... contro cui misurare tutti questi moti relativi.
Sapeva che le onde sonore sono una vibrazione dell'aria...
... e che la loro velocità si misura relativamente all'aria.
Ma la luce solare viaggia nel vuoto dello spazio.
"Le onde luminose si muovono relativamente a qualcos'altro?
E se è così", si chiese, "relativamente a cosa?"
II nome di quel ragazzo che aveva abbandonato gli studi...
...era Albert Einstein.
E le sue riflessioni cambiarono il mondo.
Era rimasto affascinato dal libro di Bernstein del 1869...
..."ll libro popolare della scienza naturale".
Qui, sulla prima pagina...
...descrive l'incredibile velocità dell'elettricità nei cavi...
...e della luce nello spazio.
Einstein si chiese, forse per la prima volta qui in Italia...
...come apparirebbe il mondo se si potesse viaggiare su un'onda luminosa.
Viaggiare alla velocità della luce.
Che idea magica per un adolescente che girovaga...
...per la campagna toscana inondata di luce solare.
Non sapreste di essere su un'onda luminosa, se ci viaggiaste sopra.
Partendo sulla cresta di un'onda...
...rimarreste sulla cresta e non la percepireste come un'onda.
Succede una cosa strana viaggiando alla velocità della luce.
Più Einstein ci pensava, più ne era turbato.
I paradossi saltavano fuori ovunque...
...considerando di viaggiare alla velocità della luce.
Certe idee erano state accettate come vere...
...senza essere state analizzate a fondo.
Una di queste riguardava la luce proveniente da un oggetto in moto.
Le immagini che noi vediamo sono fatte di luce...
... e sono trasportate alla velocità della luce...
... 300.000 km al secondo.
Si penserebbe che la mia immagine dovrebbe precedermi...
... alla velocità della luce sommata a quella della bicicletta.
Se mi muovo verso di voi più velocemente di un carro...
... la mia immagine dovrebbe viaggiare più velocemente.
Dovrebbe raggiungervi prima.
Ma in realtà voi non vedete ritardo.
In un mancato incidente si vede accadere tutto insieme.
Cavallo, carro, sbandata, bicicletta. È tutto simultaneo.
Ma come sarebbe, se fosse corretto aggiungere le velocità?
Lo vengo verso di voi, quindi aggiungo la mia velocità a quella della luce.
La mia immagine dovrebbe precedere quella del carro.
Pedalerei tranquillamente verso di voi.
A me sembrerebbe imminente un urto.
Ma voi mi vedreste sbandare per nessun motivo apparente...
... e avere un incidente con nessuno.
Il carro, invece, non è diretto verso di voi.
La sua immagine vi arriverebbe alla sola velocità della luce.
Potrebbe sembrare a me di aver evitato l'urto per un pelo...
... mentre a voi sembrava che non ci fosse alcun pericolo?
Negli esperimenti scientifici...
... non è mai stato osservato niente del genere.
Se vogliamo comprendere il mondo...
...ed evitare i paradossi logici viaggiando ad alte velocità...
...allora dobbiamo osservare certe regole.
Einstein chiamò queste regole "la teoria speciale della relatività".
La luce proveniente da un oggetto ha la stessa velocità...
...che l'oggetto sia fermo o in moto.
"Non aggiungere la mia velocità alla velocità della luce."
E nessun oggetto può raggiungere o superare la velocità della luce.
Niente nella fisica vi impedisce di avvicinarvi alla velocità della luce.
Va benissimo andare al 99,9% della velocità della luce.
Ma per quanto vi impegnate...
...non riuscirete mai ad acquistare quell'ultimo punto decimale.
Perché il mondo abbia una coerenza logica...
...ci deve essere un limite di velocità cosmico.
Lo schiocco di una frusta è dovuto al fatto che la punta...
... si muove più velocemente del suono.
Crea un'onda d'urto...
... un piccolo boato sonico nella campagna italiana.
I tuoni hanno un'origine simile.
E anche il rumore degli aerei supersonici.
Allora perché la luce, e non il suono, crea una barriera insuperabile?
La risposta non è solo che...
... la luce viaggia un milione di volte più velocemente del suono.
Non è un semplice problema di ingegneria, come l'aereo supersonico.
La barriera della luce è piuttosto una legge naturale...
... fondamentale quanto la gravità.
Einstein aveva trovato una struttura assoluta per il mondo...
... un solido pilastro tra tutti i moti relativi del cosmo.
La luce ha una sola velocità, indipendente da quella della sua fonte.
La velocità della luce è costante, relativamente a tutto il resto.
Niente può mai raggiungere la luce.
La proibizione di Einstein di superare la velocità della luce...
...contrasta forse con ciò che ci dice il buon senso.
Ma perché dovremmo pretendere che il nostro buon senso...
...abbia un valore in una questione del genere?
Perché la nostra esperienza a 10 km orari...
...dovrebbe limitare le leggi naturali...
...a 300.000 km al secondo?
La relatività pone dei limiti...
...a ciò che gli uomini possono fare.
Non è necessario che l'universo...
...sia in perfetta armonia con l'ambizione umana.
Immaginate un luogo in cui la velocità della luce...
...non sia veramente di 300.000 km al secondo...
...ma sia invece molto meno.
Diciamo 40 km orari...
...e che non si possa superare.
Come nel mondo reale la velocità della luce è irraggiungibile...
... anche qui la regola è la stessa:
"Non si può superare la velocità della luce".
Possiamo ipotizzare cosa succede se ci si avvicina a quella velocità...
... che qui è di 40 km orari, la velocità di un motociclo.
Non si possono infrangere le leggi naturali. Non ci sono multe.
Il mondo reale e questo...
... sono semplicemente strutturati in modo che non ci siano trasgressioni.
Il compito della fisica è di scoprire quali siano quelle leggi.
Prima di Einstein i fisici pensavano che...
... ci fossero dei quadri di riferimento privilegiati...
... dei luoghi e tempi speciali...
... in rapporto a cui tutto il resto dovesse misurarsi.
Einstein s'imbatté in simili concetti nelle società.
Cioè l'idea che le usanze di una particolare nazione...
... la sua natale Germania o l'ltalia, magari...
... fossero lo standard con cui confrontare le altre società.
Ma Einstein respinse l'aspro nazionalismo del suo tempo.
Per lui ogni cultura aveva la propria validità.
E anche nella fisica comprese...
... che non ci sono quadri di riferimento privilegiati.
Ogni osservatore, in qualunque luogo, tempo o moto...
... deve dedurre le stesse leggi naturali.
Una velocità è semplicemente lo spazio percorso in un dato tempo...
... come ogni ragazzo che ha un motociclo sa bene.
Avvicinandoci alla velocità della luce...
... non possiamo aggiungere velocità...
... e quindi i concetti familiari di spazio e tempo assoluti...
... indipendenti dal moto relativo, non sono più validi.
Ecco perché, come Einstein ha dimostrato...
... devono accadere cose strane vicino alla velocità della luce.
Là, le convenzionali prospettive di spazio e tempo...
... stranamente cambiano.
Il vostro naso è un po' più vicino a me dei vostri orecchi.
La luce riflessa dal vostro naso mi raggiunge...
...un istante prima dei vostri orecchi.
Ma supponiamo che avessi una macchina fotografica magica...
...che mi permettesse di vedervi il naso e gli orecchi...
...nello stesso preciso istante.
Una tale macchina farebbe delle fotografie molto interessanti.
Paolo saluta il suo fratellino, Vincenzo...
... e se ne va.
Adesso viaggia a più della metà della velocità della luce.
Sta per raggiungere le sue stesse onde luminose.
Questo comprime le onde luce davanti a lui...
... e la sua immagine diventa blu.
La lunghezza d'onda più corta fa diventare blu le onde luminose.
Inoltre Paolo diventa schiacciato nella direzione del moto.
Questa non è solo un'illusione ottica.
Accade realmente, quando si viaggia quasi alla velocità della luce.
Mentre passa, lascia le sue onde luminose allungate dietro di lui.
Queste onde sono rosse.
La sua immagine è spostata verso il rosso.
Ora Paolo fa un breve giro per la campagna.
Ha un'esperienza ancora più strana.
Tutto ciò che vede viene compresso...
... in una finestra mobile che lo precede...
... spostata verso il blu al centro e verso il rosso ai bordi.
Ad un passante, Paolo apparirebbe verso il blu mentre arriva...
... e verso il rosso mentre si allontana.
Ma per lui l'intero mondo avanza e recede...
... quasi alla velocità della luce.
Le case e gli alberi che ha già superato...
... gli sono ancora visibili al bordo del suo campo visivo frontale...
... ma distorti e spostati verso il rosso.
Quando rallenta tutto appare di nuovo normale.
Solo molto vicino alla velocità della luce...
... il mondo visibile viene compresso in una specie di tunnel.
Vedreste queste distorsioni viaggiando quasi alla velocità della luce.
Un giorno, forse, dei navigatori interstellari...
... si orienteranno usando le stelle che hanno superato...
... le cui immagini sono tutte ammassate sullo schermo frontale.
L'aspetto più strano del viaggiare quasi alla velocità della luce...
... è che il tempo rallenta.
Tutti gli orologi, meccanici e biologici...
... si muovono più lentamente, a quella velocità.
Ma gli orologi stazionari procedono alla velocità usuale.
Se viaggiamo quasi alla velocità della luce...
... invecchiamo più lentamente di coloro che abbiamo lasciato.
L'orologio di Paolo rallenta e lui ha l'impressione...
... di aver lasciato i suoi amici da appena pochi minuti.
Ma dal loro punto di vista lui manca da decenni.
I suoi amici sono cresciuti, se ne sono andati, sono morti.
E il suo fratello minore...
... lo ha aspettato pazientemente per tutto questo tempo.
I due fratelli hanno provato il paradosso della dilatazione temporale.
Hanno incontrato la relatività speciale di Einstein.
Vincenzo.
Questo era un esperimento virtuale.
Ma le particelle atomiche viaggianti quasi alla velocità della luce...
... si degradano più lentamente delle particelle stazionarie.
Per quanto strano e contraddittorio possa sembrare...
... la dilatazione temporale è una legge naturale.
Viaggiare vicino alla velocità della luce...
...è una specie di elisir di lunga vita.
Poiché vicino alla velocità della luce il tempo rallenta...
...la relatività speciale ci fornisce...
...un mezzo per raggiungere le stelle.
Questa regione dell'ltalia non è solo il luogo...
...che ha ispirato il giovane Albert Einstein.
È anche il luogo natale di un altro grande genio...
...che visse 400 anni prima.
Leonardo da Vinci.
Leonardo amava scalare questi colli...
...e osservare la campagna da una grande altezza...
...come se stesse volando.
Disegnò le prime vedute aeree...
...di paesaggi, villaggi e fortificazioni.
Vi ho parlato di Einstein intorno e dentro a questa città di Vinci...
...in cui crebbe Leonardo.
Einstein rispettava molto Leonardo...
...e i loro spiriti, in un certo senso...
...vagano ancora per queste campagne.
Tra i molti talenti di Leonardo...
...nella pittura, la scultura, l'architettura, la storia naturale...
...l'anatomia, la geologia, l'ingegneria civile e militare...
...aveva un'altra grande passione.
Desiderava costruire una macchina...
...che potesse volare.
Fece schizzi di varie macchine, costruì dei modelli in scala...
...costruì dei prototipi in scala reale.
E neanche uno funzionò.
Non c'erano macchine abbastanza potenti a quell'epoca.
La tecnologia non era pronta.
I progetti, tuttavia, erano geniali.
Questa macchina che sembra un uccello, per esempio...
...qui nel museo Leonardo nella città di Vinci.
I progetti di Leonardo incoraggiarono gli ingegneri in epoche successive...
...sebbene i suoi fallimenti avessero molto depresso Leonardo.
Ma non era colpa sua...
...se era intrappolato nel XV secolo.
Un caso simile si verificò nel 1939...
...quando gli ingegneri della Società Interplanetaria Britannica...
...decisero di progettare un'astronave...
...per trasportare l'uomo sulla luna.
Non era affatto lo stesso progetto...
...dell'Apollo che anni dopo portò davvero l'uomo sulla luna.
Ma quel progetto suggerì che...
...un giorno una missione sulla luna...
...sarebbe stata possibile in termini pratici.
Oggi...
...abbiamo i progetti preliminari di astronavi...
...che porteranno l'uomo fino alle stelle.
Verranno costruite in orbita intorno alla Terra e da lì...
...partiranno per i loro grandi viaggi interstellari.
Uno di questi...
...è il progetto Orione.
Utilizza le armi nucleari...
...le bombe all'idrogeno, contro una lastra inerte.
Ogni esplosione provoca una specie di spinta...
...come una barca a motore nello spazio.
L'Orione sembra un progetto realizzabile...
...e lo stavamo portando avanti negli U.S. A...
...fino alla firma del trattato internazionale...
...che proibiva l'esplosione di armi nucleari nello spazio.
Io credo che l'astronave Orione sia l'uso migliore delle armi nucleari...
... purché le astronavi non partano da molto vicino alla Terra.
Il Dedalus è un progetto più recente...
... della Società Interplanetaria Britannica.
Prevede l'esistenza di un reattore a fusione nucleare...
... cosa molto più sicura ed efficiente...
... delle attuali centrali a fissione nucleare.
Non abbiamo ancora dei reattori a fusione.
Un giorno, non lontano, forse li avremo.
L'Orione e il Dedalus potrebbero viaggiare...
... al 10%% della velocità della luce.
Un viaggio ad Alpha Centauri, a 4,5 anni luce di distanza...
...impiegherebbe 45 anni, meno di una vita umana.
Navi del genere non raggiungerebbero velocità tali...
...da godere del rallentamento del tempo dovuto alla relatività...
...in modo significativo.
Non sembra probabile che astronavi del genere...
...vengano costruite prima della metà del XXI secolo...
...anche se potremmo già costruire un'astronave Orione.
Per andare oltre le stelle più vicine ci vuole qualcosa di più.
Forse potrebbero essere usate come astronavi multigenerazionali...
...in modo che quelli che arrivano siano i lontani discendenti...
...di quelli partiti secoli prima.
O forse troveremo un modo sicuro di ibernare gli uomini...
...in modo che gli astronauti potrebbero essere scongelati...
...una volta arrivati a destinazione, secoli dopo.
Ma i viaggi interstellari a velocità prossime a quella della luce...
...sono molto più difficili.
È un obiettivo non per i prossimi cento anni...
...ma per i prossimi mille o diecimila...
...ma pur sempre possibile.
È stato proposto una specie di stato-reattore...
...che raccoglie gli atomi di idrogeno...
...diffusi tra le stelle.
Vengono convogliati in un motore che li espelle dal retro.
Ma nello spazio profondo c'è un atomo...
...ogni 10 cm cubici di spazio.
Affinché lo stato-reattore funzioni...
...deve avere un imbuto frontale...
...largo centinaia di chilometri.
A velocità relativistiche gli atomi di idrogeno si muoveranno...
...rispetto all'astronave interstellare...
...quasi alla velocità della luce.
Senza le dovute precauzioni...
...i passeggeri verrebbero arrostiti da questi raggi cosmici.
È stata proposta una soluzione:
Un laser potrebbe strappare gli elettroni dagli atomi...
...e caricarli elettricamente ad una certa distanza.
Poi un campo magnetico potentissimo...
...verrebbe usato per deviare gli atomi verso l'imbuto...
...e lontano dall'astronave.
Si tratta di un'ingegneria...
...dalle dimensioni mai viste sulla Terra.
Stiamo parlando di motori grandi come piccoli mondi.
Supponiamo che l'astronave acceleri a 1 g...
...affinché potessimo stare comodi a bordo.
Ci avvicineremmo sempre di più alla velocità della luce...
...fino alla metà del viaggio.
Poi l'astronave verrebbe voltata indietro...
...e andremmo fino a destinazione decelerando a 1 g.
Per quasi tutto il viaggio la velocità sarebbe quasi quella della luce...
...e il tempo rallenterebbe enormemente.
Ma di quanto?
Un'astronave del genere raggiungerebbe la stella di Barnard...
...in 8 anni, tempo di bordo.
Arriverebbe al centro della Via Lattea in 21 anni.
E alla galassia di Andromeda in 28 anni.
La gente rimasta sulla Terra, però...
...vedrebbe le cose in modo diverso.
Invece dei 21 anni fino al centro della galassia...
...per loro ne passerebbero 30.000.
Al nostro ritorno...
...pochissimi dei nostri amici sarebbero ad aspettarci.
Un tale viaggio...
...avvicinandosi sempre più alla velocità della luce...
...ci permetterebbe di circumnavigare l'universo conosciuto...
...in 56 anni, tempo di bordo.
Torneremmo dopo decine di miliardi di anni...
...nel lontano futuro...
...trovando la Terra un mero tizzone...
...e il Sole spento.
Il volo spaziale relativistico rende accessibile l'universo...
...a delle civiltà avanzate...
...ma solo per coloro che fanno il viaggio...
...non per chi rimane a casa.
Questi progetti sono probabilmente più lontani...
...dalle reali astronavi interstellari del futuro...
...di quanto non fossero i modelli di Leonardo...
...dagli aerei supersonici di oggi.
Ma se non ci autodistruggiamo...
...credo fermamente che un giorno viaggeremo fino alle stelle.
Quando il nostro sistema solare sarà interamente noto...
...i pianeti di altre stelle ci chiameranno.
I viaggi nello spazio e quelli nel tempo sono collegati.
Viaggiare velocemente nello spazio...
... equivale a viaggiare velocemente nel futuro.
Noi viaggiamo nel futuro, anche se lentamente, continuamente.
E che dire del passato? Potremmo viaggiare all'indietro?
Molti fisici credono che sia fondamentalmente impossibile...
...costruire un marchingegno...
...che ci porti indietro nel tempo.
Altri dicono che se anche lo costruissimo...
...non ci servirebbe a molto.
Non potremmo influenzare il passato in modo significativo.
Per esempio, supponiamo che viaggiaste nel passato...
...e che impediste...
...ai vostri genitori di conoscersi.
Voi, quindi, non sareste mai nati...
...che è una contraddizione...
...dato che chiaramente esistete.
Altri pensano che...
...le due storie alternative abbiano pari validità...
...che siano trame parallele nel tessuto del tempo...
...che potrebbero esistere l'una a fianco dell'altra.
La storia in cui non siete mai nati...
...e la storia di cui sapete tutto.
Forse il tempo stesso ha molte potenziali dimensioni...
...a dispetto del fatto che siamo condannati a sperimentare...
...solo una di esse.
Supponiamo di poter tornare indietro nel passato...
...e di poterlo realmente cambiare, magari...
...convincendo la regina lsabella a non finanziare Colombo.
Avremmo innescato...
...una sequenza diversa di eventi storici...
...che le persone lasciate indietro nel nostro tempo...
...non conoscerebbero mai.
Se quel genere di viaggi nel tempo fossero possibili...
...allora ogni sequenza immaginabile...
...di storia alternativa...
...potrebbe in un certo senso esistere realmente.
Sarebbe possibile per un crononauta...
...cambiare il corso della storia in modo notevole?
Pensiamoci un po'.
La storia consiste perlopiù...
... di una complessa moltitudine di fili profondamente intrecciati...
... di forze biologiche, economiche e sociali...
... che non sono facili da districare.
Per gli antichi greci il corso della storia umana era un arazzo...
... creato da tre dee: Le Parche.
I piccoli eventi casuali di solito non hanno conseguenze a lungo termine.
Ma in certi momenti cruciali dei piccoli eventi...
... potrebbero alterare il tessuto della storia.
In certi casi dei profondi cambiamenti...
... potrebbero essere causati da eventi triviali in sé.
Più remoto è nel passato, più potente sarà il suo effetto.
E se il nostro crononauta avesse persuaso la regina lsabella...
... che Colombo si sbagliava?
Certamente un altro europeo avrebbe scoperto il Nuovo Mondo.
C'erano molti incentivi...
... il commercio delle spezie, la migliorata navigazione...
... la competizione tra le potenze europee.
La scoperta dell'America intorno al 1500 era inevitabile.
Certo, non ci sarebbe il ritratto di Colombo sui francobolli...
... e la Repubblica di Colombia avrebbe un altro nome.
Ma il quadro generale sarebbe stato più o meno lo stesso.
Per cambiare profondamente il futuro...
...un crononauta deve saper scegliere.
Dovrebbe intervenire su vari eventi diversi...
...scelti molto accuratamente...
...per cambiare il tessuto della storia.
È un bellissimo sogno.
Esplorare quei mondi che non sono mai esistiti.
Se avessimo la macchina del tempo di H.G. Wells...
... forse potremmo capire come funziona la storia.
Se una persona apparentemente cruciale non fosse mai esistita...
... l'apostolo Paolo o Pietro il Grande o Pitagora...
... quanto diverso sarebbe, realmente, il mondo?
E se la tradizione scientifica...
...degli ionici greci...
...fosse prosperata?
Molti fattori sociali dell'epoca...
...avrebbero dovuto essere diversi...
...tra cui l'opinione comune...
...che la schiavitù fosse giusta e naturale.
Ma se quella luce che si era accesa...
...nel Mediterraneo circa 2500 anni fa...
...non si fosse spenta?
Se il metodo scientifico e la sperimentazione...
...fossero stati portati avanti con vigore...
...2000 anni prima della rivoluzione industriale...
...la nostra rivoluzione industriale?
Se il potenziale del nuovo metodo scientifico...
...fosse stato apprezzato appieno?
Credo che avremmo potuto guadagnare 10 o 20 secoli.
Forse le scoperte di Leonardo...
...sarebbero state fatte 1000 anni prima...
...e le scoperte di Einstein 500 anni fa.
Non che sarebbero stati gli stessi uomini...
...a fare quelle scoperte...
...perché loro sono vissuti nella nostra linea temporale.
Se avessero vinto gli ionici...
...forse adesso viaggeremmo fino alle stelle.
Forse avremmo già le prime sonde...
...di ritorno con ritrovamenti incredibili da Alpha Centauri...
...o dalla stella di Barnard, da Sirio o da Tau Ceti.
Ci sarebbero grandi flotte...
...di navi interstellari...
...in costruzione in orbita intorno alla Terra...
...piccole sonde senza equipaggio...
...grandi navi per gli emigranti, forse...
...navi commerciali...
...pronte a salpare verso stelle lontane.
Su tutte queste astronavi ci sarebbero dei simboli...
... e delle scritte sui fianchi.
Le scritte, guardandole da vicino...
... sarebbero in greco.
Il simbolo, magari...
... sarebbe un dodecaedro.
E la scritta sui fianchi delle navi dirette verso le stelle...
... direbbe magari:
"Astronave Theodorus del pianeta Terra".
Se fossimo dei crononauti davvero ambiziosi...
... forse non perderemmo tempo con la storia umana...
... né ci fermeremmo a esaminare l'evoluzione della Terra.
Invece, torneremmo indietro...
... per vedere la nascita del nostro sistema solare...
... dal gas e il pulviscolo tra le stelle.
Cinque miliardi di anni fa...
... una nube interstellare collassata formava il nostro sistema solare.
La maggior parte della materia gravitò verso il centro...
... dove avrebbe poi formato il Sole.
I frammenti più periferici sarebbero divenuti i pianeti.
Tanto tempo fa ci fu una specie di selezione naturale tra i mondi.
Quelli con orbite molto ellittiche si urtarono tra loro, distruggendosi...
... ma i pianeti con le orbite circolari sopravvissero.
Se gli eventi fossero stati un po' diversi...
... la Terra non si sarebbe mai formata...
... e ci sarebbe un altro pianeta a una distanza diversa dal Sole.
Dobbiamo l'esistenza del nostro mondo...
... a degli urti casuali in una nube ormai scomparsa.
Ben presto la massa centrale divenne molto calda.
Iniziarono delle reazioni termonucleari e il Sole si accese...
... inondando il sistema solare di luce.
Ma gli ammassi crescenti di materia...
... non avrebbero mai raggiunto temperature tanto elevate...
... né avrebbero mai generato reazioni termonucleari.
Sarebbero divenuti la Terra e gli altri pianeti...
... riscaldati non dall'interno ma principalmente dal lontano Sole.
L'accumulo di materia continuò...
... finché quasi tutto il gas e il pulviscolo...
... furono catturati dai pianeti sopravvissuti.
Il nostro crononauta vedrebbe...
... le collisioni che crearono i mondi.
Eccetto per le comete e gli asteroidi...
... il caos del giovane sistema solare fu ridotto...
... ad una notevole semplicità.
Circa nove pianeti principali con orbite quasi circolari...
... e qualche dozzina di lune.
Proviamo un altro punto di vista.
Se guardiamo il sistema solare di profilo...
... e spostiamo il Sole tutto a sinistra...
... vediamo che i piccoli pianeti terrestri...
... quelli con massa simile alla Terra, sono vicini al Sole.
I grandi pianeti simili a Giove sono più lontani dal Sole.
Ma deve essere sempre così?
Studi fatti al computer suggeriscono...
... che possono esserci molti sistemi simili...
... coi pianeti terrestri vicini e quelli gioviani più lontani.
Ma alcuni sistemi possono avere terrestri e gioviani mischiati.
Possono esserci grandi mondi come Giove in altri cieli.
Raramente i pianeti gioviani si formano vicino alla stella...
... e quelli terrestri si trovano più lontani nello spazio.
La distribuzione di pianeti che ci è familiare...
... è solo una tra molte, forse più tipiche...
... nella vastità dei sistemi.
Spesso un giovane pianeta accumula tanto gas e pulviscolo...
... che si verificano reazioni termonucleari.
Esso diventa un secondo sole.
Si è formato un sistema stellare binario.
Questi mondi godranno di viste spettacolari.
Neanche uno di loro sarà identico alla Terra.
Alcuni saranno ospitali, altri appariranno ostili.
Dove ci sono due soli in cielo...
... ogni oggetto getterà due ombre.
Quali meraviglie ci aspettano...
... sui pianeti delle stelle vicine?
Ci sono mondi radicalmente diversi...
... e forme di vita incredibilmente esotiche?
Forse tra un secolo o due...
... quando il nostro sistema solare sarà del tutto noto...
... avremo messo in ordine anche il nostro pianeta.
Allora salperemo per le stelle...
... e gli invitanti mondi che le circondano.
Allora le nostre astronavi e i nostri discendenti...
... viaggiando quasi alla velocità della luce, spazieranno per i cieli...
... balzando avanti nel tempo in cerca di nuovi mondi.
Einstein ci ha mostrato che è possibile.
Viaggeremo simultaneamente...
... verso lontani pianeti e verso il lontano futuro.
Alcuni mondi, come questo...
... si affacceranno su una vasta nebulosa gassosa...
... i resti di una stella...
... che un tempo esisteva e non esiste più.
In tutti quei cieli, ricchi e lontani...
...e in quelle esotiche costellazioni...
...potrebbe esserci una fievole stella gialla...
...a malapena visibile a occhio nudo...
...forse visibile solo attraverso un telescopio.
La patria di una flotta di astronavi interstellari...
...che esplorano questa minuscola regione...
...della grande galassia della Via Lattea.
I temi dello spazio e del tempo sono intrecciati tra loro.
I mondi e le stelle, come le persone...
...nascono, vivono e muoiono.
La vita di un essere umano si misura in decenni.
Ma la vita di un sole...
...è cento milioni di volte più lunga.
La materia è molto più vecchia della vita.
Miliardi di anni prima che si formassero il Sole e la Terra...
... gli atomi venivano sintetizzati all'interno di calde stelle...
... e poi restituiti allo spazio quando le stelle esplodevano.
Pianeti di nuova formazione erano fatti di detriti stellari.
La Terra e ogni cosa vivente sono fatti di materia stellare.
Ma con che lentezza, per noi uomini, la vita si è evoluta...
... dalle molecole dei giovani oceani ai primi batteri.
L'evoluzione non è immediatamente ovvia per tutti...
... perché si muove tanto lentamente e impiega tanto tempo.
Come possono delle creature che vivono solo 70 anni...
... percepire eventi che impiegano 70 milioni di anni a svolgersi?
O 4 miliardi?
Al momento dell'evoluzione degli animali unicellulari...
... la storia della vita sulla Terra era già per metà conclusa.
Ancora lontano da noi, potrete pensare...
... ma a quel punto quasi tutta la chimica basilare della vita...
... era stata stabilita.
Dimenticate la nostra prospettiva umana.
Dal punto di vista di una stella...
... l'evoluzione stava tessendo nuovi intricati disegni...
... dalla materia stellare sulla Terra, e molto rapidamente.
La maggior parte delle linee evolutive si estinse.
Molte altre divennero stagnanti.
Se le cose fossero andate un po' diversamente...
... un piccolo cambiamento di clima, magari...
... o una nuova mutazione...
... o la morte accidentale di un altro umile organismo...
... l'intera storia futura della vita avrebbe potuto essere molto diversa.
Forse la linea verso una specie tecnologica...
... sarebbe passata attraverso i vermi.
Forse il pianeta sarebbe dominato...
... da creature i cui antenati erano dei tunicati.
Forse noi non ci saremmo evoluti.
Qualcun altro, di molto diverso...
... sarebbe qui ora al nostro posto, riflettendo sulle proprie origini.
Ma non è andata così.
C'è una particolare sequenza di incidenti ambientali...
... e mutazioni casuali nel materiale ereditario.
Una particolare linea temporale per la vita sulla Terra...
... in questo universo.
Come risultato, gli organismi dominanti sul pianeta oggi...
... derivano dai pesci.
Molte più specie di quante non ne esistano oggi si sono estinte.
Se la storia avesse avuto una tessitura un po' diversa...
... alcuni degli organismi estinti sarebbero potuti sopravvivere.
Ma di tanto in tanto una creatura considerata estinta...
... da centinaia di milioni di anni...
... si rivela essere viva e vegeta.
Il celacanto, per esempio.
Per 3,5 miliardi di anni la vita era stata esclusivamente nell'acqua.
Ma ora, con grande ardimento...
... si avventurò sulla terra.
Ma se le cose fossero andate un po' diversamente...
... la specie dominante potrebbe ancora stare negli oceani...
... o aver creato delle astronavi in grado di trasferirla altrove.
Dai nostri antenati, i rettili...
... derivarono molte linee di successo...
... tra cui i dinosauri.
Alcuni erano veloci, agili e intelligenti.
Un visitatore da un altro mondo o tempo...
... avrebbe potuto vedere in loro la promessa del futuro.
Ma dopo quasi 200 milioni di anni furono improvvisamente annientati.
Forse fu una grande meteorite a colpire la Terra...
... riempiendo l'atmosfera di detriti, oscurando il Sole...
... e uccidendo le piante che i dinosauri mangiavano.
Chissà quando si accorsero che qualcosa non andava?
I successori dei dinosauri derivavano dagli stessi rettili...
... ma sopravvissero alla catastrofe che uccise i loro cugini.
Di nuovo, molti rami si estinsero.
E se le cose fossero andate un po' diversamente...
... quei rami avrebbero potuto portare alla forma dominante di oggi.
Per 40 milioni di anni un visitatore non sarebbe rimasto impressionato...
... da queste piccole e timide creature...
... ma esse portarono a tutti i mammiferi che conosciamo oggi.
Inclusi i primati.
Circa 20 milioni di anni fa un cronoastronauta...
... avrebbe forse considerato promettenti queste creature...
... sveglie, veloci, agili, socievoli, curiose.
I loro antenati furono un tempo atomi creati nelle stelle...
... poi diventati semplici molecole, singole cellule...
... polipi attaccati al fondo dell'oceano...
... pesci, anfibi, rettili, toporagni.
Ma poi scesero dagli alberi e camminarono eretti.
Svilupparono un enorme cervello...
... svilupparono una cultura, inventarono degli attrezzi...
... domarono il fuoco.
Scoprirono il linguaggio e la scrittura.
Svilupparono l'agricoltura.
Costruirono città e forgiarono il metallo.
E, finalmente, salparono alla volta delle stelle...
... da cui erano venuti cinque miliardi di anni prima.
Siamo fatti di materia stellare...
... che ha preso il destino nelle proprie mani.
Il telaio del tempo e dello spazio...
... opera le più stupefacenti trasformazioni della materia.
Il nostro pianeta è solo una minuscola parte...
... del vasto arazzo cosmico...
... un tessuto stellato di mondi ancora sconosciuti.
Quei mondi nello spazio sono innumerevoli...
...come i granelli di sabbia su tutte le spiagge della Terra.
Ognuno di quei mondi è reale quanto il nostro.
Su ognuno di essi c'è una successione...
...di eventi e di incidenti che influenzano il suo futuro.
Innumerevoli mondi, innumerevoli momenti...
...un'immensità di spazio e tempo.
E sul nostro piccolo pianeta, in questo momento...
...ci troviamo ad un bivio cruciale nella storia.
Ciò che facciamo del nostro mondo adesso...
...echeggerà lungo i secoli...
...e influenzerà fortemente il destino dei nostri discendenti.
Abbiamo decisamente la capacità di distruggere la nostra civiltà...
...e forse anche la nostra specie.
Se cediamo alla superstizione...
...all'avidità o alla stupidità...
...possiamo far piombare il mondo in un'epoca più buia del tempo...
...tra il crollo della civiltà classica e il Rinascimento italiano.
Ma siamo anche capaci...
...di usare la compassione e l'intelligenza...
...la tecnologia e la ricchezza...
...per creare una vita ricca e significativa...
...per ogni abitante di questo pianeta...
...per accrescere enormemente la nostra conoscenza dell'universo...
...e per portarci fino alle stelle.
IL COSMO AGGIORNAMENTO
Nella sequenza del motociclo...
...vi mostrammo come apparirebbe il paesaggio...
...se lo percorressimo quasi alla velocità della luce.
Da allora, ispirato da quella sequenza...
...Ping-Kang Hsiung della Carnegie Mellon University...
...ha creato una precisa animazione digitale.
Questo è ciò che vedreste viaggiando a velocità ordinarie...
... attraverso questo reticolato bianco.
E questo è come apparirebbe...
... se viaggiaste quasi alla velocità della luce.
Forse ci vorranno molti secoli per raggiungere certe velocità...
...e sperimentare la dilatazione del tempo.
Ma perfino allora potrebbe non essere abbastanza veloce...
...se volessimo raggiungere un punto distante della galassia...
...e poi tornare sulla Terra nella nostra stessa epoca.
Alcuni anni dopo aver completato II cosmo...
...presi del tempo libero dal mio lavoro per scrivere un romanzo.
Un romanzo su un viaggio...
...al centro della galassia della Via Lattea.
Ero disposto ad immaginare esseri e civiltà...
...molto più avanzati di noi...
...ma non ero disposto a ignorare le leggi della fisica.
Esisteva, anche in teoria, un modo per arrivare velocemente...
...a 30.000 anni luce dalla Terra?
Così lo chiesi al mio amico...
...Kip Thorne, del California Institute of Technology.
Lui è un grande esperto sulla natura dello spazio e del tempo.
Kip ci pensò per un po'...
...e poi rispose con circa 50 righe di equazioni...
...che indicavano che una civiltà molto avanzata...
...potrebbe creare e tenere aperti dei corridoi quantici...
...che potremmo considerare dei tubi nella quarta dimensione...
...che collegano la Terra ad un altro posto...
...senza dover attraversare lo spazio che li separa.
Un po' come passare attraverso la galleria di un verme in una mela.
Fui soddisfatto di questo risultato...
...e lo usai come punto chiave della trama di Contact.
Ma tali corridoi quantici attraverso lo spazio...
...sarebbero anche delle macchine del tempo, sembrava a me.
E usai anche questo concetto nel mio romanzo Contact.
Kip Thorne e i suoi colleghi dimostrarono poi, o così sembrò...
...che viaggiare nel tempo così sarebbe possibile.
Ecco, guardate qui.
Il punto chiave che si esplora adesso...
...è se sia possibile fare in modo che viaggiando nel tempo...
...le cause precedano gli effetti, piuttosto che seguirli.
La natura fa forse in modo...
...che anche con la macchina del tempo sia impossibile intervenire...
...per impedire il proprio concepimento, per esempio?
Anche se viaggiare così nel tempo fosse realmente possibile...
...è ancora lontano nel nostro futuro tecnologico.
Ma forse altri esseri molto più avanzati di noi...
...viaggiano fino al lontano futuro e al remoto passato...
...e non solo fino a 40 anni fa sulla Terra...
...ma fino ad essere testimoni della morte del Sole, magari...
...o dell'origine del cosmo.