Scienza e Fede: I Limite e le Speranze
George V. Coyne, S.J.
Specola Vaticana
Vorrei invitarvi ad un viaggio: andremo con la nostra curiosità a cercare di capire l'universo e noi stessi come parte del mondo in evoluzione. L'uomo osserva il cielo da millenni, ma non sempre con l’approccio che è proprio della scienza moderna. Indubbiamente la scienza è stato uno dei fattori determinanti nello stabilire la direzione del nostro andare. Tuttavia avverto che il tentativo di unificare le nostre conoscenze scientifiche con tutto quanto conosciamo come essere umani, ci porterà ad incontrare realtà che vanno oltre la comprensione scientifica e che ci convincono che la nostra passione per la conoscenza è davvero una partecipazione all'Amore. Ed è significativo che sia la scienza a condurci a ciò. Una scienza che spalanca oggi più che in passato porte sempre nuove su una realtà di fronte alla quale percepisce una sua parziale inadeguatezza, una realtà che presenta aspetti che sembrano invitare ad approcci diversi da quello della scienza stessa, diversi sia per il contenuto che per il metodo. Una scienza insomma sempre più amica dell'uomo proprio perché all'uomo continuamente, specie in questo inizio di un nuovo secolo, offre stimoli, provocazioni, domande alle quali per rispondere l'uomo deve andare più in là della scienza stessa pur partendo dai dati che essa gli fornisce. E in questi ambiti la scienza non pretende né presume di poter dimostrare qualcosa, e questo le fa onore, ma semplicemente suggerisce, ben consapevole che non tutto le compete: una lezione questa di libertà e non di dogmatismo che lo scienziato non può non raccogliere. La scienza infatti è il campo delle certezze continuamente in divenire e questo le assicura vitalità e futuro e domanda anche a chi la fa di non dare mai per assoluto ciò che ha la fortuna di scoprire.
Iniziamo il nostro viaggio. Il monumento megalitico di Stonehenge è un osservatorio: l'allineamento delle pietre indica dove sorge il sole all'inizio dell'estate e all'inizio della primavera. Gli uomini che hanno eretto questo monumento però non erano astronomi in senso moderno: osservavano il cielo per motivi pratici, per sapere quando seminare, quando raccogliere, per sapere delle stagioni, certo non per comprendere il cielo. Allo stesso tempo questo luogo è un tempio, e quindi un luogo per fare sacrifici agli dei. E questi dei abitano nel cielo. Se si congiungono le stelle più brillanti della costellazione di Orione si ottiene una figura: noi vediamo le stelle come se fossero su un stesso piano, mentre in realtà nessuna di queste stelle ha a che fare con le altre: per esempio, la stella Gamma è almeno 200 volte più distante da noi della stella Beta, e ci sono stelle che distano da noi migliaia di volte più delle altre stelle che appartengono alla medesima costellazione. I nostri antenati hanno visto in questa figura il grande cacciatore Orione e, accanto ad esso, l'Orsa di cui va a caccia. Queste sono le divinità dei nostri antenati.
L'approccio scientifico all'osservazione del cielo è assai diverso. Come in molti aspetti della vita, anche allo scienziato che voglia comprendere l'universo è richiesta una certa umiltà. Occorre infatti lasciare che sia l'universo a parlare e non imporgli le nostre teorie infondate. Infatti mentre la matematica può essere considerata la lingua dell'universo, vi sono molte sottigliezze che non obbediscono facilmente alla logica matematica e la storia delle scoperte scientifiche ce lo ha dimostrato. Ogni volta che sviluppiamo una nuova tecnica di osservazione dell'universo rimaniamo stupiti per quanto ci dice. Quando Galileo alzò per la prima volta il suo rudimentale telescopio e osservò la Via Lattea dalla finestra della sua casa di Padova, rimase sopraffatto dalla visione di miriadi di stelle che popolavano il cielo. Così la sua e la nostra visione dell'universo cambiavano ed era per sempre. L'universo parlava in modo nuovo. Quando Edwin Hubble rivelava per la prima volta stelle variabili pulsanti nella nebulosa di Andromeda e determinava che si trovavano ad una distanza pari a circa venti volte le dimensioni della Via lattea, abbiamo avuto i primi indizi dell'immensità dell'universo. Si cominciava a raccontare una storia completamente nuova. Quando fu lanciato il primo satellite orbitante a raggi X dal Kenia e il suo nome era Uhuru, che in lingua Swahili significa libertà, esso scoprì sorgenti pulsanti di raggi X, oggetti questi totalmente sconosciuti e non previsti. E di nuovo, l'universo parlava dei suoi misteri. Tali oggetti furono capiti e si rivelarono come alcuni dei più allettanti nella nascita e nella morte delle stelle, in quanto consistono di due stelle orbitanti l'una attorno all'altra, una delle quali è una stella morta superdensa mentre la compagna è una normale stella in evoluzione. Questi sono solo alcuni esempi di come l'universo è fecondo nei suoi misteri e come dobbiamo essere attenti nel trovare una comprensione di questi misteri attraverso accurate osservazioni.
Ma proseguiamo nel nostro viaggio. Quando puntiamo i telescopi verso la Cintura di Orione vediamo un insieme di gas, di nubi oscure e di stelle; i raggi infrarossi mostrano regioni incandescenti nelle quali stanno per nascere centinaia di stelle. Questo vede uno scienziato quando osserva la nostra galassia. Una galassia è un insieme costituito da miliardi di stelle, il cui diametro raggiunge i 100 mila anni luce. Questo vuol dire che se qualcuno accende un fiammifero ad un capo della galassia, una persona posta all'altro estremo vedrà la luce di quel fiammifero dopo 100 mila anni: la luce è veloce ma viaggia con velocità finita.
Vale la pena soffermarsi su un concetto piuttosto semplice ma molto importante: noi non vediamo mai niente come è. Non parlo da filosofo e neanche da psicologo, ma da fisico: gli oggetti più vicini non li vediamo come sono, ma come erano un millesimo di un millesimo di un millesimo di secondo fa, la Luna come era otto secondi fa, il Sole otto minuti fa. Nella nostra galassia il Sole è a una distanza dal nucleo galattico che corrisponde a due terzi del raggio galattico, pertanto vediamo il nucleo come era 30 mila anni fa e la galassia più vicina alla nostra come era due milioni di anni fa. Il concetto allora è questo: quanto più lontano scrutiamo l'universo, tanto più andiamo indietro nel tempo.
Una galassia come la nostra è un sistema molto piatto: la sua lunghezza è 200 volte maggiore dello spessore e ha un nucleo sferico dal quale partono i bracci che si sviluppano a spirale; il nostro Sole è situato su una di queste spirali. Nella nostra galassia ci sono varie regioni in cui nascono le stelle: oltre alla già citata nebulosa di Orione, un’altra è la nebulosa Nordamericana, così chiamata a causa della sua forma che richiama quella dell'America settentrionale. In certi punti della nebulosa si vedono poche stelle, mentre in altri ce ne sono molte: in realtà, dove sembra che ci siano meno stelle, c'è uno schermo, una nuvola di gas e polvere che impedisce di vederle tutte. È proprio da queste nubi di gas e di polvere che nascono le stelle, secondo un processo che si può schematizzare nel modo seguente.
Quando una nube si spacca, i frammenti cominciano a condensarsi e, man mano che si condensano, la temperatura aumenta, secondo le leggi della fisica: la temperatura si alza fino a milioni di gradi nel nucleo. A questo punto si innesca un forno termonucleare: si è in presenza di una bomba atomica naturale che brucia idrogeno e produce elio; quando l'idrogeno termina, l'elio diventa il combustibile della stella e viene convertito in carbonio, il carbonio in silicio, questo in ferro e così via, fino alla sintesi degli elementi più pesanti. Così nascono le stelle.
Sono state scoperte delle galassie nelle quali sono in corso processi di nascita delle stelle molto più veloci di quelli osservati nella nostra; è, ad esempio, il caso di una galassia che dista circa 8 miliardi di anni luce e quindi “vecchia” almeno 8 miliardi di anni. Da queste osservazioni si può concludere che nel passato dell'universo le stelle nascevano molto più velocemente di oggi. Le stelle hanno comunque una esistenza finita. Quando un astro ha convertito il suo idrogeno in elio e poi in carbonio e alla fine non ha più nutrimento per il suo forno termonucleare, espelle parte della sua materia con un'esplosione, mentre il nucleo rimasto si condensa per un'ultima volta in una nana bianca, o in una stella a neutroni o anche in un buco nero, cioè in una stella morta. Ci sono stelle la cui morte è molto bella, molto simmetrica, mentre per altre l'agonia è violenta, con un succedersi di esplosioni; il differente modo di morire dipende dalla massa: stelle con massa da tre a quattro volte maggiore di quella del Sole muoiono con una esplosione violenta. Sono le supernovae.
La nascita e la morte delle stelle sono fenomeni di importanza fondamentale, perché senza questi avvenimenti non ci sarebbe l'uomo: noi siamo il risultato del processo di nascita e morte delle stelle. Infatti, dal gas di una stella morta nascono altre stelle e, grazie a questa seconda generazione, l'universo produce degli elementi chimici più pesanti: dunque, per ottenere l'abbondanza di elementi chimici necessaria alla costituzione dell'organismo umano ci sono volute tre generazioni di stelle. Siamo tutti, in senso molto scientifico, nati dalle stelle. In certi casi, dopo la nascita di una stella rimane una nuvola di gas e polvere; questa nube, per le forze gravitazionali, prende la forma di un disco che si struttura ad anelli e dentro di essi si formano i pianeti. Con i nostri strumenti più potenti stiamo studiando le stelle più vicine al Sole per vedere se ci sono dei pianeti. Solo 15 anni fa non c'erano prove dell'esistenza di pianeti intorno ad altre stelle; oggi conosciamo 127 pianeti fuori dal nostro sistema solare e abbiamo fotografie dei dischi protoplanetari e di pianeti in formazione attorno ad alcune stelle. Ad ogni modo siamo sicuri che almeno attorno ad una stella - il Sole - si sono formati dei pianeti.
Sulla Terra invece è accaduto qualcosa di molto interessante per noi: a partire dal tempo di Galileo e Newton, grazie allo sviluppo della matematica e della fisica, abbiamo potuto, scientificamente parlando, mettere l'universo nella nostra testa. A pensarci bene, per la prima e unica volta, per quanto sappiamo, l'universo è divenuto in noi autoriflessivo: l'evoluzione dell'universo non è più cieca, ma sa riflettere su se stessa per mezzo degli esseri umani. Noi possiamo studiare e conoscere l'universo, non solo ammirarlo o cercare in esso i nostri dei. Per quale motivo si può dire senza esitazione che in una galassia ci sono 100 miliardi di stelle? Perché è possibile misurare la rotazione di questo sistema, e tale rotazione è dovuta alla sua massa totale. La massa totale si può stimare con la legge della gravità, che permette di misurare la massa dei componenti di qualsiasi sistema dinamico; dividendo la massa totale per quella del Sole, che è nota, si ottiene proprio il numero 100 miliardi. Esso perciò è approssimativamente il numero delle stelle della Via Lattea. E come si può affermare che una galassia misura centomila anni luce? Perché conosciamo la velocità della luce. Dunque, grazie alla scienza possiamo mettere nella nostra testa una galassia e studiarla.
Inoltre, il telescopio spaziale Hubble ha scattato fotografie in cui appaiono 100 galassie ognuna delle quali contiene 100 miliardi di stelle; in altre ne abbiamo contate 10 mila; in altre ancora ci sono 100 mila galassie concentrate in una piccolissima parte del cielo, e alcune fra queste distano tra gli 8 e i 10 miliardi di anni luce. L'universo ha 13.7 miliardi di anni e così, grazie all'astronomia, riusciamo a spingerci fino ad epoche lontanissime dalla nostra.
Mi preme dire la meraviglia che deve scuotere l’animo di tutti perché la ricerca scientifica di conoscere l’universo ci riconduce persistentemente a casa, sulla Terra, al cuore dell'uomo. Si può essere atterriti o estasiati per quanto sappiamo dell’universo perché ciò che ci colpisce è il trovare tanta ricchezza, varietà, complessità, grandezza e soprattutto il luogo della prima gestazione fisica dell’essere umano. Il poter cogliere in un baleno tutto ciò è una capacità tutta umana, che non condividiamo, in quanto sappiamo, con niente di quanto esiste. In tal modo scopriamo come davvero la riflessione sull'universo ci conduce in definitiva a quella su noi uomini, ed è proprio vero allora che l'universo parla a noi, parla con noi ma soprattutto parla di noi. E questo mi meraviglia ancor di più e dovrebbe suscitare gioia. E questa gioia, che nasce dal conoscere è un aspetto, un'espressione di amore, una partecipazione a quell' “amor che tutto muove” come ci ricorda Dante. Se per il credente è profondamente vero quanto afferma il Salmo 19:
I cieli narrano la gloria di Dio,
e l'opera delle sue mani annunzia il firmamento (19,2)
non mi sembra di esagerare se parafraso questo versetto applicandolo all'uomo, ossia nel dire che i cieli narrano anche la grandezza dell'uomo e parlano di lui.
Vorrei riflettere sui i dati scientifici già stabiliti. Noi siamo nati in quest'universo, su un pianeta, la Terra, che gira intorno ad una stella chiamata Sole e non esisteremmo se non ci fossero stati i processi di nascita e morte delle stelle, che hanno prodotto l'abbondanza chimica necessaria. Sorgono molte domande circa la vita su altri pianeti a cui uno scienziato non può rispondere; ciò che può dire, però, è che le condizioni per il sorgere della vita altrove ci sono: può esistere un pianeta come la Terra che gira intorno ad una stella come il Sole alla giusta distanza, con la giusta combinazione di elementi, con l'atmosfera giusta, ecc. Le condizioni fisiche per la vita ci possono essere, ma non si conoscono ancora le condizioni biologiche necessarie, che d'altra parte ignoriamo persino a proposito dell'inizio della vita sulla Terra. Tuttavia, le condizioni fisiche sono statisticamente certe, se consideriamo i numeri che l'universo ci offre. Si parte dal numero delle stelle: 1 seguito da 22 zeri; il 30% di esse sono come il Sole, il 10% di queste avrà un sistema planetario, e l'1% avrà un pianeta come la Terra. Si riduca ogni volta al 3% per tutte le condizioni: con qualsiasi modesta stima si arriva a milioni e milioni e milioni di casi favorevoli all'origine della vita, sempre fisicamente parlando. Qualche riflessione s'impone: l'universo ha 13.7 miliardi di anni ed è ampio 13.7 miliardi di anni luce, mentre la vita è sorta dopo circa 10 miliardi di anni. Perché la vita arriva così tardi? Come è stato detto, questo è il tempo necessario per lo sviluppo fisico e chimico delle condizioni per la vita.
Viene poi da chiedersi se nel tempo dell'evoluzione dell'universo ci siano delle linee preferenziali. Consideriamo diversi oggetti, come gli alberi, gli atomi, le comete, le galassie e l'uomo: se li confrontiamo secondo la massa e la grandezza, si nota un rapporto pressoché costante. Noi uomini rispettiamo questo rapporto, non siamo oggetti straordinari: per peso e grandezza stiamo in mezzo alla linea che va dalle cose più piccole a quelle più grandi, e dunque siamo normalissimi. Anche per quel che riguarda la capacità di calcolare e quella di memorizzare non siamo speciali: siamo verso la cima della scala, ma non in cima, dove dobbiamo collocare l'elefante e i cetacei. Dunque, è interessante vedere che, sulla base di questi due esempi, noi risultiamo essere parti dell'universo assai ordinarie.
L'universo, ogni volta che tentiamo di carpirne qualche ulteriore segreto, si incarica di ricordarci la nostra ignoranza e la provvisorietà delle nostre conoscenze e sembra disposto a svelarsi solo quando noi siamo disposti ad ammettere questo nostro statuto intellettuale. Si tratta di un atteggiamento del ricercatore di fronte alla natura. Ci si può porre come davanti a qualcosa di meccanicamente determinato o determinabile una volta per tutte, nel qual caso sarebbe ipotizzabile la fine della scienza quando tutte le leggi che governano la natura fossero note, oppure come di fronte a qualcosa la cui esuberante ricchezza dovrebbe suscitare ammirazione e stupore. E lo stupore è tipico di chi, come un bambino, sa gioire e godere di ogni piccola novità, ma anche del saggio anziano che sa gustare ogni frammento di vita per quanto possa sembrare piccolo e insignificante. Ed è questo stupore che suscita curiosità e domande sempre nuove assieme ad una carica di entusiasmo che consente di ritenere sempre provvisorie le barriere che si incontrano sulla via della sapienza.
E allora, che cosa possiamo dire della nascita dell'uomo? Da un punto di vista della complessità chimica si nota che i sistemi di azoto, carbonio e idrogeno si ripetono fino a dare origine agli amminoacidi; la complessità di questi sistemi cresce fino ai primi sistemi organici e poi al cervello umano, la macchina più complessa che noi conosciamo. Parlando da scienziato, non da uomo religioso, è inevitabile porsi una domanda: questo processo si è verificato per caso o per necessità? C'è stata una necessità, cioè una teleologia, un finalismo, oppure è accaduto tutto puramente per caso?
Per me esiste una terza possibilità oltre al caso e alla necessità: l'opportunità. Alcuni processi, la gravità ad esempio, sono deterministici; ci sono anche dei processi casuali, probabilistici, ma soprattutto ci sono state tantissime opportunità in un universo con oltre cento miliardi di galassie, con tantissimi miliardi di pianeti e 13.7 miliardi di anni. Questo ha fatto sì che il processo si sia ripetuto moltissime volte. Facciamo un altro esempio: se gioco al lotto una volta e vinco, sono felice e sorpreso perché ho vinto tra tanta gente per un fortunatissimo caso; se gioco ogni settimana e vinco sempre sono felicissimo, ma non sorpreso, perché so che qualcuno sta barando a mio favore; ma se gioco miliardi e miliardi e miliardi e miliardi di volte e vinco tre volte o anche un centinaio, non c'è da sorprendersi. Questo intendo quando parlo di opportunità: l'universo ha giocato miliardi di volte per far nascere la vita, ha sbagliato la maggior parte delle volte, perché i processi necessari e casuali non si sono congiunti bene, ma almeno una volta l'esito è stato positivo. La vita è nata non per caso né per necessità, ma grazie a tutte le opportunità avute per l’incrociarsi di processi deterministici e quelli casuali avvenuti nella progressiva evoluzione dell’universo.
Immaginiamo un albero che contenga tutti i processi che hanno costituito l'evoluzione dell'universo. Quando l’albero viene spogliato dai processi falliti, i rami che appaiono rappresentano tutti i processi conservati dall'universo dal Big Bang fino ad oggi e noi siamo in cima all'albero a causa del nostro cervello. Questo albero evidenzia una progressione verso l'essere umano, dal momento che noi siamo alla sua sommità, ma le cose però non stanno così: sotto il nostro ramo ci sono tutti quei processi che sono falliti. Sono state le molte opportunità ad averci dato modo di cominciare ad esistere tra moltissimi processi falliti. Dunque, siamo esseri contingenti rispetto ai processi dell'universo, potevamo essere diversi da ciò che siamo: l'evoluzione avrebbe potuto dar luogo ad esseri intelligenti diversi dall'uomo.
E allora, come si concilia questa certezza scientifica con la verità di ordine religioso che l'uomo è una creatura posta da Dio al centro dell'universo? Io come scienziato non sono in grado di dare una risposta soddisfacente a questa domanda. Scientificamente parlando, non c'è dubbio che l'essere umano sia una parte di un universo in evoluzione, ed è certo una parte molto contingente.
L'immensa ricchezza del cosmo, dal microcosmo al macrocosmo, rivelataci dalle scienze, l'appassionato e insaziabile nostro desiderio di conoscerlo e di capirlo, i misteri e i paradossi che continuamente fanno capolino dalle nostre ricerche, la sensazione ricorrente che la nostra ricerca non avrà mai fine: tutto ciò può condurci ad una sorgente che trascende la nostra comprensione e alla quale ci si avvicina meglio pensandola come amore. Questo amore si autorivela in tutte le pieghe della creazione e ci sta guidando non solo a capire ma piuttosto, o addirittura principalmente, ad amare a nostra volta. Forse a qualcuno sembrerà strano che la ricerca scientifica di comprendere l'universo e noi stessi al suo interno mi abbia condotto a questo punto, ma mi sembra di aver sufficienti indicazioni per poter pacificamente riposare in questa convinzione.
For more on the discussion between religion and science see The Pari Dialogues
