114- Perdita di massa

La massa, secondo Einstein si trasformava in energia dopo essere stata moltiplicata, non per la velocità della luce pura e semplice, che già di per sè è un valore elevato, ma addirittura per il suo quadrato e cioè un numero enorme. Questo voleva dire che m di massa dopo la moltiplicazione con c due (velocità della luce al quadrato) era il valore, enorme, della energia prodotta. E voleva dire insomma che bastava una minima quantità di massa, anche infinitesimamente piccola come un semplice protone per ottenere un valore di energia veramente enorme, infatti questa minima quantità di massa andava moltiplicata per 1.166.400 bilioni. La spiegazione di questa differenza astronomica tra massa ed energia ci è data da alcuni esempi di trasformazione dell’una nell’altra. Se noi potessimo prendere un pezzo qualsiasi di materia  e metterlo in una fornace in modo da sottoporlo a riscaldamento, avremmo ovviamente come risultato quello di riscaldarlo e ormai sappiamo che quando un corpo si riscalda le sue molecole i suoi atomi cominciano a muoversi con sempre maggiore rapidità, man mano che la temperatura aumenta. Ovviamente noi non possiamo raggiungere temperature troppo elevate, ma per esempio nelle stelle dove le temperature come già abbiamo visto sono di centomila gradi, è ovvio che i movimenti di questi atomi diventano prossimi a quelli della luce, se non uguali. In preda a questi movimenti così veloci, essi cozzeranno spesso tra loro con inaudita violenza fino a rompersi e a combinarsi dando luogo ad atomi di altri elementi. Nel conteggio dei protoni, e cioè della massa degli atomi nuovi appena formati e di quelli degli atomi originari, come già detto, qualche cosa non va, perché una parte piccolissima di massa nella reazione è andata persa. Ma non si è dissolta, semplicemente si è trasformata in energia. E in quantità enorme, come ha dimostrato Einstein. 

questo succede quando una piccola quantità di massa si trasforma in una grande quantità di energia

Dunque nelle stelle si verifica grazie a questi processi di fusione, la perdita di protoni, cioè di massa che viene emessa sotto forma di energia. Ma, fino ad ora, abbiamo ragionato in termini ultramicroscopici e ci sembra irrisoria la perdita di una massa equivalente a due protoni, per ogni atomo che si trasforma, Ma, all’interno delle stelle, la massa perduta non è piccola, anzi è enorme. E’ stato calcolato che, ogni secondo, cinquecento novantasette milioni di tonnellate di idrogeno si fondono formando cinquecento novantatre milioni di tonnellate di elio. Questo vuol dire che la differenza, cioè quattro milioni di tonnellate di massa nucleare si trasformano in energia che viene liberata sotto forma di calore di luce, e di radiazioni. Questo appunto in un solo secondo. E in un solo secondo sarà enorme la energia liberata all’esterno.

115-Il buco e la luce

A causa di tutta questa massa persa ogni secondo all’interno delle stelle, in miliardi e miliardi di anni le stelle hanno perso considerevoli volumi della loro massa interna. E questo solo per la trasformazione di idrogeno in elio. Ma la storia delle fusioni continuerà ancora per molto grazie alla temperatura elevatissima. E così l’elio fonderà per dare origine ad atomi di carbonio, e poi ad atomi di ossigeno, azoto, magnesio, silicio, calcio e a tutti gli altri elementi costituenti la materia. Una volta arrivati al ferro però, la catena si interrompe, perché il ferro per fondere richiede energia e non la sprigiona come è successo fino ad ora. Ad ogni passaggio da un elemento all’altro c’è perdita di massa, con emissione di energia. Per cui è come se all’interno della stella si formasse un buco sempre più ampio. Vedremo questo a cosa porterà. Per ora diciamo due parole su un altro fenomeno che avviene all’interno delle stelle grazie ai movimenti frenetici degli atomi. Infatti, oltre alla formazione dei vari elementi conosciuti in natura, all’interno delle stelle avviene anche qualche altra cosa che è responsabile della emissione della luce e che è dovuta al movimento furioso cui sono sottoposti gli atomi di Idrogeno all’interno della stella. In queste condizioni estreme, infatti, come in un vero e proprio inferno, gli atomi di idrogeno, acquistando energia, perdono il loro unico elettrone che, normalmente, in fase di quiete, gira intorno al nucleo dentro la sua orbita casuale. Rimangono per così dire i nuclei di idrogeno nudi, o forse è meglio dire calvi, cioè senza la chioma o la parrucca (formata in questo caso da un solo elettrone) che li ricopriva. Ma poichè gli elettroni tendono a ritornare al loro posto, cioè sulle proprie orbite, avviene quella lotta continua per cui gli elettroni, assorbendo energia da quel calore, volano via e subito dopo ritornano al loro posto cedendo sotto forma di luce l’energia precedentemente assorbita. Naturalmente questo processo negli atomi degli altri elementi, è ancora più complesso. Infatti, in quelli con due o più strati di elettroni, c’è un frenetico spostamento di ciascun elettrone dallo strato inferiore allo strato superiore e di quelli dello strato superiore verso l’esterno, salvo poi l’immediato ritorno nella posizione originaria con emissione di energia luminosa. La stella quindi emette luce oltre ad energia. 

E' così che si accende la luce

Ma torniamo al buco che con la continua perdita di massa si viene a creare all’interno della stella. Questo buco è il responsabile del collasso della stella. Cioè, fino a che esiste un equilibrio tra le reazioni nucleari sopra descritte che tenderebbero a far esplodere la stella e il peso di quella enorme massa di atomi degli strati esterni su quelli interni, la stella continuerà a brillare, e questo succede per miliardi di anni. Quando questo equilibrio si rompe la stella scoppia lanciando tutto intorno materiale incandescente e pezzi di materia formata dagli atomi degli elementi pesanti fino ad allora creatisi con i processi di fusione.

116-Esplosioni

E’ un po’ come il coperchio di una pentola a pressione che favorisce l’aumento della temperatura all’interno, ma che impedisce con la sua tenuta, che la pentola  esploda. Così, una volta saltato il coperchio, tutto il contenuto di atomi dall’Idrogeno fino a i metalli più pesanti viene proiettato lontano in tutte le direzioni. Ed è proprio grazie a questa enorme liberazione di energia che si formano gli elementi più pesanti del ferro come il piombo, l’oro e l’uranio. Molte di quelle stelle che di notte vediamo brillare come puntini luminosi, altro non sono che supernovae dove sta avvenendo quel processo di fusione nucleare testè descritto. Una volta la supernova era fatta di solo idrogeno poi con l’ulteriore aumento della temperatura si cominciarono a formare gli altri elementi con delle reazioni che prevedevano la perdita di grandi quantità di massa. Essa veniva eliminata sottoforma di energia e col tempo la massa eliminata comportava la formazione di un buco all’interno della stella, da cui la esplosione finale e la proiezione dei detriti tutto intorno. Quattro miliardi e mezzo di anni fa alla periferia di una delle infinite galassie dell’universo successe una cosa del genere e si formò il sistema solare. 

Ma queste esplosioni sono più frequenti di quanto si pensi. Pare che ogni secolo ne esploda una e qualcuno, su questa terra, ha anche osservato queste esplosioni, che non sono state frequenti, ma nemmeno tanto rare. Dalle notizie che ci sono pervenute sembra che bagliori dovuti all’esplosione di Supernove ci siano stati negli anni 1006, 1054, 1181, 1572, 1604, 1987. Queste naturalmente sono quelle che dal nostro punto di osservazione, la Terra, si sono potute vedere, ma in effetti l’universo è così grande che di supernove che esplodono ce ne sarebbero un numero enorme. Quello che infatti noi vediamo dalla terra, durante una notte stellata in aperta campagna senza fonti luminose è una porzione molto limitata dell’Universo.  Sembra infatti che in condizioni di buona visibilità, una persona con la vista buona non riesca a vedere più di  qualche migliaio di stelle per volta. Solo alcuni potenti telescopi riescono ad andare lontano ed a vedere nelle profondità dello spazio. E andare lontano nello spazio significa andare lontano anche nel tempo. Se io oggi osservo con un telescopio una stella lontana ad esempio cento milioni di anni, la osservo come era cento milioni di anni fa e non come è oggi. E’ovvio che la distanza più lunga di osservazione è quella di  quindici venti miliardi di anni. Oltre questa distanza non possiamo andare, infatti questa osservazione ci permetterebbe di vedere addirittura il Big Bang e cioè i primi momenti della formazione dell’universo. Sarebbe come tornare indietro nel tempo, fino a quella singolarità puntiforme che era l’universo di là da venire. Se proprio non è possibile andare oltre, almeno per noi, il desiderio è appunto quello di andare a scrutare dentro questo minuscolo germe iniziale, il seme che contiene le informazioni per la costruzione dell’universo futuro.

117-Novità

Oggi l’uomo, l’essere più intelligente della terra, è riuscito a dare un senso, un significato alla sua esistenza, a scoprire cioè come si sia giunti, in seguito al big bang alla nascita della vita su questa piccola sfera di roccia che gira da miliardi di anni intorno al sole alla periferia di una delle tante galassie dell’universo. Ma ha fatto ben altro. Da un paio di secoli ha cominciato a penetrare anche i segreti dal evoluzione della vita che qui sulla terra ha portato alla nascita stessa dell’uomo. Oggi infatti, con una teoria che spiega il meccanismo evolutivo tramite la selezione naturale, l’uomo è riuscito a dare un significato ed una spiegazione logica ai cambiamenti avvenuti nel corso dei millenni e al susseguirsi sulla Terra delle forme di vita sempre più complesse. Siamo di fronte, è vero, ad una teoria, e forse mai sarà possibile verificarne con metodo scientifico la veridicità, nè sarà possibile riprodurla in laboratorio, data la lunghezza dei tempi necessari per il verificarsi degli eventi, ma è l’unica in grado di dare, fino ad adesso, delle risposte esaurienti ai vari quesiti che ci poniamo, a proposito della vita e della nostra esistenza. Nata da una geniale intuizione del naturalista Charles Darwin, e poi ripresa successivamente da altri scienziati che l’hanno ritenuta unica per spiegare in maniera soddisfacente i vari passaggi evolutivi del fenomeno vita, questa teoria ormai è universalmente accettata; e nulla toglie nemmeno all’idea di un Dio che, dopo l’atto della creazione abbia seguito passo passo il processo evolutivo guidandolo verso forme sempre più complesse ed evolute, delle quali l’uomo oggi sarebbe solo una tappa intermedia. La teoria nasce dalla osservazione della stretta relazione e inter dipendenza esistente tra ambiente ed esseri viventi. Questa influenza dell’ambiente sugli esseri viventi fu esercitata a qualsiasi stadio della vita. Qualsiasi livello di complessità degli esseri viventi si è trovato in passato, e si troverà in futuro, a dover fare i conti con l’ambiente che ne ha determinato i cambiamenti e le trasformazioni.

Questo è un tipo di evoluzione che fa solo sorridere.

 Tutto cominciò nel mare primordiale, quando si formò la prima cellula vivente, dotata, cioè, della insolita proprietà di dividersi e di replicarsi per dare origine a dei nuovi esseri, copie di se stessa. se si considera che tutto ciò che esisteva prima era solo materia inerte, fatta, cioè, di elementi che, pur con il loro intimo meccanismo in continuo movimento, erano immobili e privi di energia vitale. La novità caratterizzata dalla capacità riproduttiva di quelle cellule così ingegnosamente strutturate, costituì un elemento altamente innovativo e fu, senz’altro un processo rivoluzionario. Ma a ben poco sarebbe servita, comunque, quella capacità, se non fosse intervenuto un nuovo elemento capace di indurre le necessarie trasformazioni della materia, e di dare, quindi, un significato alle sue rivoluzionarie capacità. Se questo nuovo elemento non fosse intervenuto, ancora oggi, cioè a distanza di tanti miliardi di anni, avremmo sempre e soltanto cellule, ognuna uguale all’altra, e niente altro.

PS:
Ora una piccola precisazione, visto che quello che vado pubblicando sono cose scritte ormai da qualche anno. E questo a riprova del fatto che nella scienza nulla è fisso e valido per sempre. tutto è sempre suscettibile di cambiamento. Oggi non è più vero che l'evoluzione non possa essere dimostrata in laboratorio. Come riporta il matematico Odifreddi sul suo sito uno scienziato ha riprodotto in laboratorio l'evoluzione di un particolare ceppo di batteri fin dal 1988 da allora si sono susseguite circa 50mika generazioni. In sintesi ecco quello che è successo       L’esperimento Nel 1988 Richard Lenski ha iniziato 12 colture di un ceppo di Escherichia coli (i colibatteri che vivono nell’intestino umano), osservandoli generazione dopo generazione per 20 anni e documentando i cambiamenti avvenuti. Si nutrivano grandi aspettative da questo lungo esperimento perché si diceva appunto che, per ovvi limiti di tempo, l’evoluzione non può essere osservata direttamente, mentre così si sono potute osservare in laboratorio più di 44.000 generazioni di batteri, che equivalgono a circa un milione di anni per la popolazione umana.I risultati I batteri sono stati coltivati in un terreno che conteneva un po’ di glucosio e molto citrato, perciò una volta esaurito il glucosio, i batteri avrebbero continuato a crescere solo utilizzando il citrato. Siccome i colibatteri in condizioni aerobiche (presenza di ossigeno) non sono in grado di utilizzare il citrato, avrebbero potuto continuare la crescita solo sviluppando tale capacità. Dopo 31.500 generazioni è finalmente comparsa una nuova caratteristica: una parte dei batteri aveva acquisito la capacità di utilizzare il citrato.  In sintesi una opacizzazione della provetta aveva svelato l'acquisizione di questa nuova capacità. E' la prova che la vita ha la capacità di trasformarsi se vuole progredire, e che così ha fatto per miliardi di anni.