Prima di entrare nei meandri della scienza, andiamo ad analizzare tale rapporto in linea generale.
Come abbiamo detto, la relazione luce-oscurità è sinonimo di contrasto tra bene e male: basta pensare alla Divina Commedia di Dante Alighieri e abbiamo subito chiaro questo confronto:
- l'Inferno dantesco è dominato dal buio pesto, dalla cosiddetta "aere sanza stelle", in cui Dante si ritrova soffocato. Nell'Inferno troviamo collocati i peccatori in 9 cerchi, alcuni suddivisi in gironi o in bolge, che vanno via via restringendosi. Dunque i peccatori sono disposti secondo una sorta di classifica (seguendo l'etica di Aristotele), in base alla tipologia di peccato: nei cerchi in alto riscontriamo i peccati minori, che diventano sempre più gravi fino ad arrivare al culmine, ossia al luogo dove risiede Lucifero, un gigantesco mostro dalle ali di pipistrello e dotato di 3 teste. Nelle sue 3 bocche egli strazia Bruto e Cassio (i cesaricidi) più Giuda (traditore di Cristo). Inoltre, uno studio approfondito delle caratteristiche dell'Inferno dantesco è stato compiuto dal padre della scienza moderna, non altri che Galileo Galilei. Egli, nel 1588, a 24 anni, tiene 2 lezioni sulla configurazione, la collocazione e le dimensioni dell'Inferno. Galileo arriva a stabilire persino la grandezza di Lucifero: sarebbe di 2000 braccia, nell'ipotesi che l'altezza di Dante sia di 3 braccia, secondo quanto si può supporre da quello che scrivono i suoi biografi;
- il Paradiso, al contrario, risplende di luce ed è costituito principalmente dai cieli dei vari pianeti (disposti naturalmente secondo i precetti del sistema aristotelico-tolemaico, d'altronde Copernico non era ancora nato quando Dante scrisse la Divina Commedia!). Tale descrizione dell'ambiente celeste è stata poi ripresa anche dal Somnium Scipionis, ossia il finale del VI libro del De republica di Cicerone. In esso, Scipione Emiliano vi racconta un sogno in cui gli era apparso l'avo adottivo, Scipione l'Africano, il quale, dopo avergli predetto le future imprese gloriose e la morte prematura, gli aveva mostrato lo spettacolo magnifico delle sfere celesti. Ritornando a Dante, nel Paradiso sono sistemate tutte le anime delle buone persone, fino ad arrivare, spingendosi verso l'alto, all'Empireo, nel quale risiede Dio.
Pertanto riscontriamo pure questo rapporto che sussiste tra l'alto e il basso, non solo in senso prettamente fisico, ma anche di linguaggio.
Infatti Dante, nel Paradiso, adotta un linguaggio curato, raffinato, aulico, pieno di latinismi, mentre nell'Inferno, domina un linguaggio volgare: tutto questo in linea di massima, sempre con le dovute eccezioni.
Riassumendo il tutto, sussistono dunque le seguenti complesse relazioni:
- Paradiso-luce-bene-alto-linguaggio elevato;
- Inferno-oscurità-male-basso-linguaggio volgare.
QUANDO L'UNIVERSO DIVENTÒ VISIBILE
Prima del Big Bang non c'era nulla, nè spazio nè tempo; dopo questo evento si è formato tutto il cosmo che conosciamo: in questo contesto, però, ci interessa sapere quando l'Universo è diventato veramente visibile.
Una magnifica descrizione di questo avvenimento è presente in "Origini. Quattordici miliardi di anni di evoluzione cosmica" di Neil deGrasse Tyson e Donald Goldsmith:
"All'inizio di tutto, quando l'Universo esisteva solo da una frazione di secondo, alla temperatura mostruosa di 1000 miliardi di gradi, e risplendeva di una luce inimmaginabile, l'unica attività nel suo ordine del giorno era l'espansione. A ogni istante che passava, mano a mano che lo spazio appariva dal nulla, l'Universo diventava più grande. Espandendosi, l'Universo si raffreddava e diventava meno luminoso. Per centinaia di migliaia di anni la materia e l'energia coabitarono in una specie di densa zuppa piena di elettroni veloci che collidevano continuamente con i fotoni, diffondendoli in ogni direzione. Se la vostra missione fosse stata quella di scrutare attraverso il cosmo di quell'epoca, avreste fallito. Tutti i fotoni diretti verso di voi sarebbero stati deviati da qualche elettrone proprio di fronte al vostro naso, pochi nanosecondi o picosecondi prima di entrare nei vostri occhi. Avreste visto solamente una sorta di nebbia luminosa in ogni direzione, e ogni cosa intorno a voi sarebbe stata altrettanto luminosa, traslucida, con sfumature bianche e rossastre, brillante quasi quanto la superficie del Sole. Con l'espansione ulteriore dell'Universo l'energia trasportata da ogni fotone diminuì. Quando, infine, il giovane cosmo raggiunse il suo trecentottantamillesimo compleanno, la sua temperatura era scesa al di sotto di 3000 gradi, con il risultato che i protoni e i nuclei di elio furono in grado di catturare permanentemente gli elettroni, facendo così apparire gli atomi. Se in precedenza ogni fotone aveva abbastanza energia per liberare gli elettroni dagli atomi appena formati, con l'espansione cosmica tale capacità era venuta meno. Così, essendo diminuiti gli elettroni liberi in grado di mettere i bastoni tra le ruote, i fotoni potevano finalmente sfrecciare nello spazio senza sbattere in continuazione contro qualcosa. È a questo punto che l'Universo divenne trasparente, la nebbia si sollevò e un fondo cosmico di luce visibile ottenne la libertà. Questo fondo cosmico, residuo della luce di un Universo primordiale abbacinante e sfrigolante, esiste tuttora, onnipresente".
MATERIA ORDINARIA-MATERIA OSCURA-ENERGIA OSCURA
Dopo il magnifico sviluppo della scienza e, dunque, dell'astronomia nel corso degli ultimi 400 anni, si potrebbe pensare che ormai conosciamo quasi perfettamente il nostro Universo.
In realtà non è così: è vero che l'Universo è stato osservato da telescopi (terrestri o spaziali), anche molto potenti, come l'Hubble, che ci ha mostrato la serie "infinita" delle galassie che contiene; tuttavia tutta questa materia visibile è circondata da qualcosa di ancora oscuro, misterioso: stiamo parlando di 2 componenti, ossia materia oscura ed energia oscura.
La presenza della materia oscura è stata ipotizzata in quanto la massa della materia ordinaria (pianeti, stelle, galassie, ecc.) non poteva spiegare in maniera soddisfacente il valore della gravità.
Infatti, nel 1933 l'astronomo Fritz Zwicky, studiando gli ammassi di galassie (insiemi, gruppi costituiti da diverse galassie, legate insieme dall'attrazione gravitazionale), notò che il valore di gravità negli ammassi era decisamente superiore al valore di gravità previsto considerando la materia visibile.
Nasceva così la questione della "massa mancante", che venne poi denominata appunto materia oscura.
L'appellativo "oscura" è stato dato poiché questo singolare tipo di materia non emette alcun tipo di radiazione elettromagnetica, mostrando soltanto i suoi effetti gravitazionali.
Il nome materia oscura è più preciso rispetto a "massa mancante", perché non è la massa che non c'è, bensì la luce di questa specifica massa.
La materia oscura va ad occupare il 23% circa dell'Universo: il ciò significa che è oltre 4 volte più abbondante rispetto alla materia ordinaria, che ne occupa solo il 5%.
E il restante 72%?
Beh, questo 72% è ancora più oscuro della materia oscura: è una forma di misteriosa energia che causerebbe il progressivo aumentare della velocità di espansione dell'Universo (ricordiamo che era stato Edwin Hubble nel 1929 a scoprire che le galassie si allontanavano tra di loro e aveva enunciato una legge, nota come Legge di Hubble: v = H0d, dove v = velocità di allontamento, H0 = costante di Hubble, che vale 74 km/s per Megaparsec, d = distanza tra 2 galassie): trattasi di energia oscura.
A questo punto, la domanda che un tempo gli scienziati e gli astronomi si ponevano, cioè "da che cosa è costituito l'Universo?" si è trasformata essenzialmente in:
- che cos'è la materia oscura?
- che cos'è l'energia oscura?
La materia ordinaria, ormai, è conosciuta molto profondamente: comprendiamo la struttura atomica, un mondo variegato di particelle e subparticelle, pianeti, stelle, galassie, ammassi di galassie, superammassi di galassie, forse persino buchi neri, ma la risoluzione definitiva a queste 2 domande rimane, per il momento, ignota.
Esistono solamente ipotesi su cosa siano materia oscura ed energia oscura, non certezze.
Ma d'altronde, difficilmente si arriverà a una spiegazione onnicomprensiva e completa di tutti i fenomeni dell'Universo.
Ricordiamoci che un certo Kurt Gödel, uno dei più grandi logici di sempre, se non il più grande, nel 1931, aveva enunciato 2 teoremi, i cosiddetti teoremi di incompletezza o indecidibilità, che pongono dei limiti alla matematica, e dunque, a tutta la scienza che si basa su di essa.
Possiamo affermare che si può tendere soltanto asintoticamente alla verità assoluta, magari avvicinandosi moltissimo a essa, ma non toccandola in nessun modo, allo stesso modo della velocità della luce.
Un po' di oscurità rimane, ed è proprio questa oscurità che spinge gli scienziati a ricercare e scavare sempre più nel profondo per comprendere al meglio il nostro Universo.
Questa è la scienza: continua ricerca e meraviglia!
CHE COS'È LA LUCE E COME È COMPOSTA?
La base del rapporto luce-oscurità non è altro che la luce (il termine deriva dal latino lux-lucis, ossia "luce", "brillantezza").
Ma cos'è la luce?
Sembra una domanda banale, ma non lo è.
I filosofi greci del V-VI secolo si posero il problema della visione e non della natura della luce.
Essi cercavano di rispondere alla domanda: come si fa a vedere?
Ebbene, alcuni pensavano che i nostri occhi emettessero raggi in grado di farci vedere o che gli oggetti rilasciassero questi raggi verso i nostri occhi, o entrambe le soluzioni contemporaneamente.
La natura della luce fu ricercata per la prima volta, solo nel XVII secolo da Newton, mediante il famoso esperimento in cui ha sottoposto un prisma trasparente a un raggio di Sole.
Egli osservò che la luce del Sole si scomponeva nei colori dell'arcobaleno, scoprendo in questo modo lo spettro elettromagnetico.
Infatti la luce visibile rappresenta la porzione di spettro elettromagnetico visibile dall'occhio umano.
Stiamo parlando di una lunghezza d'onda compresa tra circa 400 e 700 nanometri, che corrisponde a una frequenza tra 750 e 430 THz (terahertz).
L'occhio umano può percepire soltanto la radiazione che ha parametri di frequenza e lunghezza d'onda di questo ordine: le restanti porzioni dello spettro non sono visibili a occhio umano:
- onde radio;
- microonde;
- infrarosso;
- ultravioletto;
- raggi X;
- raggi gamma.
I nostri occhi, quindi, ci fanno rimanere all'oscuro su gran parte della radiazione elettromagnetica.
Dettò ciò, c'è un'ulteriore domanda a cui è necessario rispondere: la natura della luce è ondulatoria o corpuscolare?
Alcuni scienziati, tra cui lo stesso Newton, pensavano che la luce fosse composta da particelle o corpuscoli, mentre altri, come Christian Huygens, sostenevano che la luce, in realtà, è un'onda che si propoga in un mezzo, che veniva detto etere.
Chi aveva ragione? Newton o Huygens?
La risposta: tutti e 2.
Sembra assurdo ma è così: la luce è un dualismo onda-corpuscolo, così come lo sono tutte le particelle, come stabilito da Louis de Broglie nel 1924.
Pertanto, in alcuni esperimenti la luce si comporta come se fosse composta da particelle, altre volte, assume la conformazione ondulatoria.
La fusione di questi 2 elementi (onda e particella), che a prima vista sembrano antitetici, è opera della stramba e pazza Meccanica Quantistica.
BUCHI NERI
Forse nessun altro fenomeno può riassumere meglio il concetto di "oscurità" dei buchi neri: essi sono denominati "neri" proprio perchè risucchiano tutta la luce, lasciando intorno ad essi soltanto oscurità.
Perchè i buchi neri risucchiano la luce? essa non dovrebbe essere così veloce da sfuggire all'attrazione gravitazionale di un buco nero, visto che la massima velocità raggiungibile è proprio quella della luce nel vuoto (circa 300.000 km/s)?
La risposta, ovviamente, è no: i buchi neri possiedono una velocità di fuga pari a quella della luce!
La velocità di fuga è infatti quella velocità che è necessario raggiungere affinché si voglia sfuggire all'attrazione gravitazionale di un dato corpo.
Se un buco nero ha velocità di fuga pari a quella della luce, e la luce è la cosa più veloce che esista, ne consegue che nulla può sfuggire ad un buco nero!
Possiamo concludere che dunque la luce è un elemento fondamentale per la scienza, in quanto ci permette di osservare i fenomeni e gli oggetti, ed è indissolubilmente legata all'oscurità, in quanto quest'ultima è assenza di luce, in senso fisico, ma, a volte, anche metaforico.
I concetti di luce e oscurità sono allo stesso tempo quotidiani, come il giorno e la notte, e complessi, come abbiamo avuto modo di capire.
Se abbiamo approfondito le nostre conoscenze sull'Universo, su cui gli antichi erano quasi totalmente all'oscuro, è merito degli scienziati che, con i loro studi, il loro impegno e la loro passione, ci hanno fatto vedere il mondo sotto una prospettiva più completa e stupefacente.
P.S: adesso una carrellata di brani musicali inerenti luce, oscurità, notte, giorno:
- Artie Shaw: Dancing in the Dark
- Ella Fitzgerald with Duke Ellington & his orchestra: I'm beginning to see the light
- Glenn Miller: Moonlight Serenade
- Randy Brooks: Harlem Nocturne:
- Frank Sinatra & Tommy Dorsey: Night and Day:
- Beegie Adair: The way you look tonight
- Chopin (Janusz Olejniczak): Notturno No.20
- Frank Sinatra: Strangers in the Night
- Celine Dion: A new day has come
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