Quando la ragione resiste all’autorità in errore

San Paolo riprende San Pietro (Guido Reni, 1605)

Quando la ragione resiste all’autorità in errore

di Giorgio Masiero

Come Georges Lemaître, fisico e teologo, corresse Einstein da un pregiudizio metafisico e Pio XII da un fraintendimento scientifico

Nel 1493 Alessandro VI promulgò la bolla “Inter cætera” con la quale divideva il mondo nuovo tra Castiglia e Portogallo per mezzo d’un meridiano. Negli anni la prescrizione fu gradualmente dimenticata dai due stati, perché i portoghesi si considerarono penalizzati dal papa aragonese, ma soprattutto perché l’immensità del globo e la concorrenza degli altri paesi europei trovarono l’equilibrio della ripartizione coloniale con altri mezzi, i soliti della politica e della guerra. Questo non è il solo esempio d’un papa che sbaglia quando esce dal suo campo. Il beato John Newman, nella lettera al duca di Norfolk, elenca gli errori di altri pontefici, da Liberio a Gregorio XIII a Sisto V allo stesso San Pietro, di cui San Paolo scrisse riguardo ad un episodio accaduto ad Antiochia: “Mi opposi a Pietro a viso aperto, perché aveva torto” (Lettera ai Galati, II, 11). Urbano VIII invece aveva ragione nel “caso Galileo” dal punto di vista scientifico, ma errò proprio là dove non doveva, nel confondere le ragioni della teologia con quelle della fisica, oltre che le funzioni della profezia con quelle della politica: così “traspose indebitamente nel regno della dottrina della fede una domanda che appartiene alla ricerca scientifica” (San Giovanni Paolo II). Più recentemente è toccato a Georges Lemaître correggere un papa. Fu infatti questo fisico gesuita a trattenere Pio XII da ripetere l’errore, cui lo avevano indotto scienziati troppo zelanti, di usare il Big bang a prova scientifica della creazione divina, confondendo i conti paralleli e complementari che teologia e fisica fanno del mondo. Sul “conto” spettante alla teologia non tornerò qui in modo dettagliato, rinviando il Lettore interessato ad un mio passato articolo.

Non esito a definire Lemaître (Charleroi, 1894 – Lovanio, 1966), di cui CS ha ricordato lunedì i 50 anni dalla morte con un articolo di Marco Respinti, il padre della cosmologia moderna. Fu il primo infatti, nel 1927, a spiegare come effetto dell’espansione dell’universo lo spostamento verso il rosso degli spettri galattici, osservato nel decennio precedente da Vesto Slipher e da Edwin Hubble. Utilizzando un modello di universo sferico ad espansione esponenziale (oggi chiamato di Eddington-Lemaître), anticipò correttamente la legge che Hubble pubblicherà 2 anni dopo, secondo cui la velocità di fuga delle galassie lontane è proporzionale alla loro distanza dalla Terra. Se il suo nome non gode in cosmologia degli stessi onori di Einstein, Eddington, Hubble o Gamov, si deve solo al fatto che, oltre ad essere uno scienziato, era un prete.

Da giovane, dopo essersi iscritto alla facoltà d’ingegneria dell’università cattolica di Lovanio, si trasferì a fisica e matematica, dove si laureò nel 1920 con una tesi sull’approssimazione delle funzioni di più variabili reali. Seguirono 3 anni di seminario, durante i quali accompagnò l’approfondimento della fisica, in particolare della relatività generale, allo studio della teologia. Ordinato sacerdote, una borsa di studio gli consentì di andare a Cambridge, dove seguì le lezioni di astrofisica di Arthur Eddington. Di qui si trasferì nel 1925 al M.I.T. di Boston e all’Osservatorio astronomico di Harvard. Divenuto uno specialista a livello mondiale di relatività, poté giovarsi di masse di nuovi dati astronomici e delle macchine di calcolo più moderne, così da scrivere il grande articolo dell’aprile 1927: “Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques”.

In questo lavoro Lemaître avanzò una teoria rivoluzionaria: l’universo non è un oggetto statico, ma ebbe inizio dall’esplosione di un “atomo primordiale”. Oggi, con il Big bang diventato un concetto di consumo e confusione di massa, la cosa non fa più sensazione; molta opposizione incontrò invece allora, da Einstein e dagli altri scienziati del tempo…, fino a Fred Hoyle cui si deve l’invenzione per burla del termine “Big bang”. L’importanza monumentale di Lemaître sta nell’aver storicizzato l’universo. Per tutti i secoli prima di lui, l’idea di un’espansione cosmica fu fuori dell’immaginazione umana: l’universo fu sempre considerato fisso ed immutabile e l’idea che esso potesse evolvere era semplicemente inconcepibile. Per merito del fisico belga, anche l’universo nella sua interezza è diventato oggetto d’indagine scientifica, con il tempo a giocarvi il ruolo primario. Il 1927 fu un vero e proprio anno di svolta nella storia della scienza naturale: “Di tutte le grandi predizioni fatte nei secoli dalla scienza,” celebrò col senno di mezzo secolo dopo il fisico pluripremiato John Wheeler, “ce n’è mai stata una maggiore di questa che prediceva, e prediceva correttamente, e lo faceva contro ogni immaginazione, un fenomeno così fantastico come l’espansione dell’universo?”.

Anche il suo maestro di Cambridge, Eddington, gli espresse inizialmente “disgusto”, ma Lemaître insisté a spiegare a tutti che la sua idea non era collegata a motivazioni filosofiche o teologiche; piuttosto era la naturale conseguenza di teorie fisiche ultra corroborate come la termodinamica, la relatività generale e la nuova fisica dei quanti. L’inizio dell’universo, da non confondere con la sua origine – questa sì una questione metafisica! –, è per Lemaître semplicemente lo stato di minima entropia dove tutta la materia-energia è concentrata in un quanto. Materia, spazio e tempo nascono dalla disintegrazione progressiva d’un unico “atomo” (nel senso etimologico di oggetto inscindibile), perfettamente omogeneo, ad entropia minimale.

Il primo modello sarà negli anni modificato, da lui e dai fisici venuti dopo di lui. Oggi la formazione dei vari nuclei atomici non è più spiegata a partire dalla deflagrazione d’un uovo primigenio, ma dalla graduale condensazione d’un “brodo” di particelle elementari iniziali: quark e leptoni. Tuttavia quel modello predisse, oltre alla recessione galattica, un fenomeno che sarebbe stato osservato nel 1967, un anno dopo la morte di Lemaître: la radiazione cosmica di fondo. Con questa scoperta, che avrebbe procurato il premio Nobel ai due osservatori sperimentali (ma non in via postuma al predittore matematico di 40 anni prima), il modello del Big bang fu definitivamente sdoganato nella comunità scientifica. Lemaître assegnava la radiazione fossile direttamente alle particelle sprigionatesi nell’esplosione dell’uovo primordiale, oggi sappiamo che si tratta della radiazione elettromagnetica rilasciata dal materiale primigenio, la cui temperatura è di circa -270 °C.

Estratto dalle conclusioni dell’articolo di Lemaître del 1927. Notiamo il punto 2., da cui facilmente s’intende la non confrontabilità del modello fisico-matematico di Big bang col concetto teologico di Creazione, e il punto 3., dove per la prima volta si spiega l’osservata recessione delle galassie come effetto dell’espansione dello spazio. Tra le righe finali, leggiamo l’umile orgoglio con cui l’Autore rivendica alla propria teoria la somma dei vantaggi delle soluzioni di de Sitter e di Einstein, senza però infierire sui difetti dei precedenti modelli che contro i fatti assegnavano massa totale nulla all’universo (de Sitter) o non spiegavano affatto la recessione (Einstein). Infine notiamo l’originale affermazione che “la maggior parte dell’universo è per sempre fuori dalla nostra portata”. A Lemaître si deve dunque, anche, l’introduzione del concetto scientifico di universo osservabile.

Il modello di Lemaître più raffinato di universo è sferico, non più esponenziale ma con un’espansione distinta in 3 fasi:

1. nella prima, dalla singolarità iniziale si sviluppa uno scoppio seguito da un’espansione decelerata;
2. segue una fase piatta, durante la quale l’universo è simile a quello statico voluto da Einstein;
3. per ultima, c’è una fase di espansione veloce.

Un “universo esitante” lo chiamò il cosmologo belga nella sua tesi di dottorato al M.I.T., oggi denominato modello di Lemaître-Tolman-Bondi, che spiegava anche la formazione delle grandi strutture cosmiche (galassie ed ammassi) come derivate da condensazione per attrazione gravitazionale della materia durante la seconda fase quasi-statica. Però, perché tale soluzione consegua matematicamente dalla relatività generale, bisogna correggere le equazioni di Einstein introducendo una costante. Al genio recalcitrante, Lemaître replicò che la costante, oltre che necessaria all’astronomia di Hubble, era giustificata dalla natura quantistica dei momenti iniziali. Oggi sappiamo che Lemaître aveva ragione ed Einstein torto: la costante cosmologica è divenuta uno standard delle equazioni della relatività generale ed il suo valore è interpretato come l’energia del vuoto quantistico.

Le discussioni tra Lemaître ed Einstein furono in ogni caso molto feconde. In seguito ad una di queste, il prete cosmologo arrivò a dimostrare che l’anisotropia e l’inomogeneità immaginate da alcuni fisici, “soprattutto sovietici” (Stephen Hawking), nello sforzo metafisico di rimuovere l’inizio del tempo con universi oscillatori fatti di fasi alterne di espansione e di collasso (modelli Big bang – Big crunch), non hanno efficacia: permane in tutti almeno una singolarità spazio-temporale. Lemaître precedette così anche Roger Penrose e Hawking nei loro famosi teoremi, dove si prova che, sotto larghe condizioni, le singolarità non sono eliminabili.

Egli dovette le sue scoperte di fisica al fatto di padroneggiare in modo formidabile la matematica. Di fatto, nel calcolo numerico era in anticipo sui tempi, sia nella teoria matematica che nella tecnologia delle macchine di calcolo. Per esempio, fu uno degli inventori dell’FFT, la tecnica moderna della trasformata di Fourier veloce. Quanto alle macchine, fin dagli anni ’30 aveva utilizzato un calcolatore analogico messo a punto al M.I.T., capace di risolvere numericamente e anche di disegnare le soluzioni dei sistemi di equazioni differenziali. Dopo la seconda guerra mondiale, a Lovanio usò macchine elettro-meccaniche (i primi moderni computer) con cui determinò, tra l’altro, le frequenze e i modi di vibrazione della molecola di monodeutero-etilene. Cosicché Lemaître può considerarsi anche uno dei primi programmatori europei.

Pubblicò inoltre bellissimi articoli – che ricordo avendoli letti durante la preparazione della tesi di laurea – riguardanti una generalizzazione della forma quaternionica data da Eddington all’equazione di Dirac dell’elettrone. In questa forma l’equazione appare invariante sotto l’azione del gruppo di spin associato al gruppo pseudo-ortogonale SO(3,3). Questo studio e l’attenta lettura delle opere del grande matematico Cartan lo portarono ad interessarsi alla teoria degli spinori, sia matematicamente che storicamente.

Lemaître fu un prete profondamente attaccato alla sua fede. Era membro d’una fraternità sacerdotale, “Gli Amici di Gesù”, che impegna ad una vocazione vissuta radicalmente nel rispetto dei voti. Ma tenne sempre separate la fisica dalla teologia nel metodo e nel lavoro, se non nell’anima (ciò che sarebbe impossibile). In particolare, nessuna confusione mai ammise tra la singolarità fisico-matematica dei momenti iniziali del cosmo, che appartiene alla scienza naturale, e la creazione divina, che appartiene alla Rivelazione. Nel 1951, Pio XII, in un’allocuzione all’assemblea della Pontificia Accademia delle Scienze, aveva citato una frase del fisico Edmund Whittaker che accostava il Big bang alla Genesi commettendo l’errore uguale ed opposto degli scienziati che mettono i due racconti in contraddizione. Lemaître non era presente, ma qualche tempo più tardi intervenne presso il pontefice e questi, in tutti i suoi discorsi successivi, non collegherà più il Big bang alla Creazione.

C’è una questione grande come una montagna – anzi di più: grande come il mondo intero – che affiora ogni volta che si parla di Big bang: risalendo indietro fino all’atomo primordiale, alla singolarità iniziale, che cosa accadeva prima dell’espansione? La risposta standard della fisica è: “Nulla”. Lo spazio era chiuso intorno all’uovo e nulla succede dove non c’è lo spazio in cui possa succedere, spiegano i fisici in coro. Né il tempo ha alcun significato in un mondo perfettamente statico com’è quello dell’atomo primordiale, aggiungono ineccepibilmente. Si comincia a contare il tempo quando lo spazio comincia a formarsi. E da 14 miliardi di anni lo spazio si espande, si formano le stelle, ecc., ecc. Tale è il racconto ufficiale della fisica, che ho più volte riferito, l’ultima volta in questo articolo.

Questo nulla accaduto fino al Big bang è tuttavia una sentenza un po’ presuntuosa, mentre la risposta corretta in bocca ad uno scienziato dovrebbe essere: “Non sappiamo”. È vero che in base alla relatività generale lo spazio e il tempo si dipanano a partire dall’espansione e che pertanto non abbiamo un prima da misurare con l’orologio; tuttavia nemmeno abbiamo il diritto di ritenere che nello stato embrionale la relatività generale sia corretta… La verità dunque è che “Non sappiamo”. Purtroppo, caro Lettore, incontrerai ai nostri giorni pochi scienziati sufficientemente onesti da dare in pubblico questa risposta.

.

.

.