Ian Stewart
Il calcolo del cosmo
La matematica svela l’Universo
(Calculating the Cosmos. How Mathematics Unveils the Universe, 2016)
Trad. di P.D. Napolitani
Bollati Boringhieri, Torino 2025
Pagine 389

La cosmologia è la scienza fisico-filosofica che indaga l’Universo non nelle sue singole componenti e strutture, non nelle sue specifiche leggi, ma come un tutto, la sua origine, l’unitarietà e la diversità, il suo destino. In quanto intrisa di tali questioni, la cosmologia è stata la prima scienza, la prima filosofia. E per molti aspetti continua a esserlo. Oggi come alcuni millenni fa,  infatti, l’indagine cosmologica è inseparabile da quella matematica. La ricerca cosmologica e il metodo matematico affrontano insieme problemi quali il rapporto tra le strutture che definiamo caotiche e quelle che definiamo ordinate, tanto che un matematico contemporaneo come Ian Stewart può utilizzare formule simili a quelle dei pensatori greci delle origini: «Il caos sembra governare il cosmo. […] L’ordine crea il caos e il caos crea l’ordine» (p. 159). 

Le questioni cosmologiche fondanti come l’origine dell’universo, la sua ampiezza e la sua forma non hanno tuttora delle risposte certe. «Di quale forma è l’Universo? Non ne abbiamo idea» (303). La forma sferica alla quale filosofia e fisica sono affezionate sin dalle indagini aristoteliche è in realtà parte di strutture molto diverse e assai più complesse, delle quali i frattali possono dare soltanto una parziale idea.
Come è noto, la dinamica newtoniana non è stata cancellata da quella relativistica ma da essa è stata ricondotta a una validità limitata ai casi in cui le velocità sono molto inferiori a quella della luce (299.792.458 metri al secondo e dunque poco meno di 300.000 km al secondo), vale a dire le velocità delle quali facciamo esperienza nella nostra vita di umani.
Rispetto a Newton, la dinamica relativistica risolve la spinosa questione dell’azione a distanza che sembra esercitarsi tramite la gravità. Ciò che la meccanica classica definisce infatti come ‘gravità’ sarebbe in realtà la curvatura dello spaziotempo: più consistente è la massa di un corpo, più lo spaziotempo si incurva nei suoi pressi e più i corpi che gli sono vicini si spostano verso di esso come accadrebbe su un lenzuolo teso a sfere di varia misura. Non si tratta quindi di attrazione di un corpo su di un altro ma del movimento di tutti i corpi in un campo condiviso di materia ed energia.

Uno dei fattori più fecondi della cosmologia risiede nel suo elemento antropodecentrico. Per comprenderne significato e portata, è proficuo iniziare dal paradigma del Big Bang, rifiutato agli inizi del Novecento, diventato poi il modello dominante e da almeno una decina d’anni sempre più in crisi poiché «quando gli astronomi hanno ottenuto misurazioni più dettagliate e hanno fatto calcoli più estesi per vedere cosa prevedeva il Big Bang, le discrepanze hanno cominciato a emergere» (316).
Affinché tale modello cosmologico regga, è infatti necessario che vengano accolti tre elementi: la spinta inflazionaria all’inizio del tempo e la costante accelerazione della sua espansione; la materia oscura; l’energia oscura. Tutti e tre questi fattori stanno rivelando delle incongruenze e delle debolezze piuttosto gravi. Energia oscura e materia oscura costituiscono dei postulati che molte osservazioni e alcuni modelli alternativi rendono del tutto superflui. Per quanto riguarda l’accelerazione dell’espansione dell’universo, le sue ‘prove’ si stanno rivelando sempre più «inaffidabili per due ragioni distinte ma correlate: le consuete assunzioni di uniformazione possono dare risultati errati, sia per la teoria, sia per le osservazioni» (324); a causa di questo e di altri elementi, «l’attuale concetto di inflazione present[a] grave carenze» (321).

Il venir meno di tali fattori indebolisce alla radice il modello cosmologico per molto tempo dominante, sottoponendolo a critiche ormai diffuse ed esplicite: «Nel 2005, in una conferenza sulle alternative all’ortodossia, Eric Learner ha dichiarato: ‘Le previsioni del Big Bang sono costantemente sbagliate e sono state ritoccate dopo l’evento’. Riccardo Scarpa ha fatto eco a questa visione: ‘Ogni volta che il modello di base del Big Bang non è riuscito a prevedere ciò che vediamo, la soluzione è stata quella di avventurarsi su qualcosa di nuovo’» (325).
Dinamiche che furono reputate delle prove quasi inconfutabili del grande botto, quali lo spostamento verso il rosso delle galassie (redshift) e la radiazione cosmica di fondo a microonde (CMBR) permettono o addirittura implicano contesti molto diversi rispetto al Big Bang.
Per quanto riguarda il redshift, tale fenomeno può essere ben spiegato con la gravità che «riduce l’energia dei fotoni, il che sposta lo spettro verso il rosso. […] Halton Arp ha affermato per anni che lo spostamento potrebbe derivare dall’azione di una forte gravità sulla luce: una teoria che è stata conformisticamente scartata senza nessuna confutazione soddisfacente. Questa alternativa prevede perfino la temperatura corretta per la CMBR. Ed evita di supporre che lo spazio si espanda, mentre le galassie non lo fanno, anche se sono principalmente costituite dallo spazio vuoto fra le loro stelle» (326).
I numerosi modelli alternativi al Big Bang non possiedono prove determinanti a loro favore ma presentano dinamiche, numeri e osservazioni che li rendono più verosimili e probabili del grande scoppio iniziale. Stewart ne trae la previsione «che fra cinquant’anni, i cosmologi sosterranno teorie interamente diverse sulle origini dell’Universo» (327).
Razionalità, osservazioni e misure matematiche convergono nel mostrare che «da un punto di vista cosmico, il Sistema Solare è solo un insignificante mucchio di rocce tra quadrilioni di altri. Quando contempliamo l’Universo su una scala più grande, la matematica ha un ruolo ancora più cruciale. Solo assai raramente sono possibili gli esperimenti e le osservazioni dirette sono difficili. Siamo dunque costretti a fare deduzioni indirette» (17), le quali portano ad ammettere l’insignificanza della nostra esistenza in un Cosmo che «non si sente per niente in obbligo di fare favori agli esseri umani» (185), un Cosmo che ci sorprende sempre per la sua potenza, ricchezza e autonomia da qualunque presenza di entità biologiche, consapevoli o meno che siano. 

Un Cosmo il cui scopo non è «quello di generare gli esseri umani» (211), nel quale la  nostra sola «Galassia probabilmente contiene almeno 40 miliardi di esopianeti di dimensioni terrestri, in orbite terrestri intorno a stelle simili al Sole o a nane rosse. Se è così, la Terra è ben lungi dall’essere unica» (244). Un Cosmo dalle cui lontananze – per noi impensabili anche numericamente nella loro sterminata ampiezza – l’esistenza del Sistema Solare, del pianeta Terra, dei viventi su di esso, sta ai confini del nulla fisico e ontologico. In sintesi: «Il principio copernicano – la Terra non è in una posizione centrale o di particolare privilegio – dovrebbe farci sostenere che non c’è niente di terribilmente speciale negli esseri umani o in ciò che li circonda» (250), non c’è niente di inevitabile, non c’è niente di assiologicamente privilegiato, non c’è niente di sacro.

Alla luce di questa attenta ricognizione nei territori dell’astrofisica e della fisica quantistica, va detto «basta» alle teorie cosmologiche a causa delle quali «stiamo scivolando nell’assurdo» (359). Un invito sostenuto da una ricerca molto attenta in numerosi ambiti delle scienze contemporanee, una ricerca fondata su una epistemologia critica del tutto condivisibile nella sua misura: «Gli scienziati talvolta hanno idee molto strane, rinforzate dall’istinto del gregge ed da un fervore quasi religioso piuttosto che da prove ed evidenza. […] Forse non c’è stato un Big Bang. Forse lo spostamento verso il rosso non è prova di un universo in espansione» (375).
Si dispiega davanti a noi il compito di una ricerca sempre aperta e sempre attenta a evitare ogni dogma, poiché «quanto più impariamo sul cosmo, tanto meno capiamo» (371), elemento che costituisce una delle ragioni principali del fascino costante che la cosmologia esercita sulla filosofia, tanto da coincidere per molti aspetti con essa. Una cosmofilosofia appare pertanto come una prospettiva veramente all’altezza della scienza e della teoresi contemporanee.

[Più di dieci anni fa pubblicai sulla «Rivista Internazionale di Filosofia e Psicologia» una nota dedicata a un altro splendido libro di Ian Stewart: Domare l’infinito. Storia della matematica dagli inizi alla teoria del caos]