I segreti della coscienza: intervista a Martin Monti

 

La coscienza è uno dei campi più affascinanti e misteriosi della neurologia e della psichiatria. Ne parliamo con Martin Monti, professore dell'University of California di Los Angeles, fra i principali esperti in materia.

Un termometro per giudicare il grado d'incoscienza non esiste. Ma ora si può lavorare utilizzando la risonanza magnetica in modo “originale”...

Sono studi importanti, ma io li leggo in modo leggermente diverso: quello che secondo me ci dicono è che mentre credevamo che i nostri test clinici tradizionali fossero buoni metodi per capire se una persona è cosciente o meno, in realtà sono meno buoni di quanto pensassimo. Considera però che questi studi di risonanza (come immaginare di giocare a tennis) ci dicono pochissimo (anzi, niente) su cosa sia, nel cervello, la coscienza. Ci offrono tuttavia un'arma in più per capire se un paziente è cosciente o meno.

In questo modo si riesce, in pratica, a far “parlare” chi è cosciente, ma sembra incosciente perché non riesce a muoversi...

Esattamente. Se un paziente non può dirci di essere cosciente nei test clinici tradizionali perché non riesce a muoversi (cioè a produrre una risposta motoria/vocale sufficientemente chiara per permetterci di vederla), magari può darci una "risposta" pensando.

Un traguardo che potrebbe rivoluzionare le terapie mediche tradizionali...

Insomma, non credo che dal punto di vista terapeutico questi studi ci dicano molto.

Il cervello rimane comunque una delle aree anatomiche umane più misteriose. E ancora più misteriosa è la cosiddetta “coscienza”. Ma esiste davvero?

Mah, sicuramente esiste una sensazione soggettiva che chiamiamo coscienza. E se è così reale deve per forza esisterne un correlato neuronale (come qualsiasi altra sensazione). Certo, il significato di questa sensazione soggettiva e della sua impronta neurale è un discorso diverso e ancora più complesso.

E' una cosa "vera" la coscienza? E' davvero "libera" o è solo un'illusione epifenomenale?

E' questo il problema. Per esempio, mentre elaboro questa intervista, è una mia libera scelta o solo il frutto di una serie di input/stimoli e la loro elaborazione in una serie di circuiti neurali che ancora non siamo in grado di scrivere come equazioni?

Alcuni autori, come il biologo Christof Koch, del California Institute of Technology, la collocano in corrispondenza del talamo...

Non sono sicuro che sia prudente pensare che esista una struttura regina che corrisponda così semplicisticamente alla coscienza, un po' come la ghiandola pineale per Cartesio, che ci vedeva la "sede" unica dell'anima. Credo anch'io che il talamo sia fondamentale per la coscienza, del resto sue lesioni possono "annullarla"; ma non perché la coscienza sia "al suo interno", bensì perché il lavoro (di una parte) del talamo è necessario per darle un senso. Se la coscienza è davvero "integrazione dell'informazione" alla Tononi (Giulio Tononi è un neuroscienziato del dipartimento di psichiatria dell'Università del Wisconsin), il talamo svolge un ruolo fondamentale nel ricevere e distribuire l'informazione elaborata in qualche parte della corteccia cerebrale.

E del subconscio cosa si può dire?

Il subconscio è "tutto il testo". Ed è tantissimo. Il nostro cervello è una macchina molto sofisticata che riesce ad eseguire (la maggior parte dei) processi silenziosamente, in background. Da neuroscienziato per me questo è il subconscio. Immagina se dovessi consciamente pensare a ogni minimo movimento dei tuoi muscoli mentre scrivi una lettera o mentre riconosci il volto di una persona cara. C'è semplicemente troppo information-processing per permettere che sia tutto eseguito coscientemente. Così il nostro cervello ha tantissime "routine," se vuoi, che operano su processi "noti," per esempio coordinare piedi e mani per cambiare le marce mentre guidiamo, lasciandoci liberi di dirigere il nostro pensiero cosciente a problemi non di routine che richiedono flessibilità e pensiero "produttivo", invece che "riproduttivo"; ad esempio pensare a quali domande potrebbero farci e a come rispondere al colloquio di lavoro al quale siamo diretti.

Secondo alcuni studiosi la realtà del subconscio spiegherebbe la capacità intuitiva dell'uomo...

Se si vede il subconscio come l'ho dipinto sopra, l'intuizione diventa proprio il frutto di processi di background. Il cosiddetto effetto dell'incubazione è proprio questo. A volte rimaniamo bloccati su problemi per un intero pomeriggio e poi la soluzione ci "salta in mente" d'improvviso mentre stiamo bevendo un caffè al bar, due giorni dopo (e senza averci pensato deliberatamente). Questo capita spesso nei cosiddetti problemi di insight, cioè quei problemi in cui una persona deve cambiare un frame mentale o fare qualche nuova connessione mentale per risolverli. Un esempio. Una signora, in un piccolo villaggio, ha sposato venti uomini diversi. I venti uomini sono tutti vivi e si conoscono fra di loro (e nessuno è arrabbiato con gli altri), eppure la donna non ha infranto nessuna legge. Com'è possibile? Magari basta un minuto di riflessione, invece di due giorni e un caffè "illuminante", ma spesso le persone riportano che d'improvviso, dal nulla, gli è venuto in mente che la signora non è la sposa, bensì il ministro che ha celebrato il matrimonio! Se l'hai risolto su due piedi, Google potrebbe volerti assumere, visto che questo è un tipico quesito delle loro interviste.

Da qui si può pertanto ipotizzare che l'uomo sia potenzialmente in grado di prevedere il futuro. Sono, peraltro, i risultati di uno studio serissimo intitolato “Feeling the Future: Experimental Evidence for Anomalous Retroactive Influences on Cognition and Affect”...

Mah, "prevedere il futuro" è una frase ambigua. Direi che il futuro è incerto, punto. Alcuni eventi sono più probabili di altri, e qui sicuramente l'intuizione aiuta molto. Non ce ne accorgiamo, ma il nostro cervello riceve una marea di informazioni tutto il tempo e spesso usa queste informazioni, in background per così dire, proprio come nel tipo di problemi che ho descritto prima. La computazione avviene a livello subconscio, ma a volte il risultato "viene in mente" dal nulla. Quindi non direi che siamo in grado di prevedere il futuro, ma sicuramente il nostro cervello elabora molta più informazione di quanto siamo coscienti e a volte ce lo suggerisce: forse l'intuizione è proprio quando il cervello ci dice alcune cose senza dirci come le ha elaborate. 

Pare una magia…

No. O meglio, sì, ma solo perché non abbiamo ancora capito come il cervello esegue queste computazioni; non c'è niente di soprannaturale. C'è uno studio che ha cercato proprio di rispondere a questo genere di domande. Si era chiesto a un gruppo di persone di risolvere degli anagrammi. In genere i partecipanti al test dicevano che d'improvviso la risposta arrivava, senza che avessero coscientemente fatto tutte le "permutazioni" per trovare quale parola fosse celata. In un secondo momento gli scienziati hanno mostrato gli anagrammi ai partecipanti solo per 500 millisecondi, o solo per un secondo, e hanno poi chiesto: "questo anagramma secondo te forma una parola di senso compiuto o no?". La cosa incredibile è che le persone, benché non fossero riuscite a risolvere l'anagramma, rispondevano meglio del 50% che uno si aspetta da risposte casuali. Quindi anche se non avevano avuto tempo di trovare la risposta è chiaro che il cervello era riuscito a elaborare molta informazione e loro in qualche modo sono riusciti ad 'attingere' a questi processi subconsci.

(Pubblicato su Newton) 

Il popolo in (eterno) cammino

Moni Ovadia, in un recente concerto tenutosi a Milano, ha detto: «Da sempre parliamo dei rom, senza però, avere mai parlato con loro». È vero. Da circa mille anni, periodo in cui una “sottocasta” indiana lasciò il continente per muoversi verso occidente, non s'è fatto quasi mai nulla per comprendere le caratteristiche e i fabbisogni di questa etnia, determinando l'emarginazione di un intero popolo. Oggi, però, qualcosa sta cambiando. E lo dimostra il progetto europeo EU inclusive che dal 2010 coinvolge la Soros Foundation Romania, la Fundaciòn Segretariado Gitano, la Open Society Institute di Sofia e l'italianissima Casa della carità. È la prima indagine condotta a livello nazionale per capire chi sono e cosa fanno i rom e quali sono i loro reali bisogni, superando una volta per tutte le barriere di preconcetti che da sempre impediscono di avere un'idea chiara sulla loro storia e identità. «Sui rom si hanno solo conoscenze stereotipate», ha rivelato Sabrina Tosi Cambini dell'Università di Verona, nel corso della due giorni dedicata ai rom, un paio di settimane fa, presso la Triennale di Milano. Stereotipi come quello relativo all'abitudine di “rubare i bambini”. La realtà è ben diversa. Dal 1900 a oggi, in tutta Italia, non è mai passata in giudicato una sentenza che condanni il rapimento di minore a opera di un rom. Mentre in media, gli italiani, pensano che ogni anno spariscano per colpa loro almeno una decina di bimbi. Per la prima volta, quindi, degli operatori organizzati in un sistema progettuale sovranazionale, hanno scelto di parlare direttamente con i rom, coinvolgendo 1668 persone straniere, distribuite in dieci regioni italiane. Un lavoro difficile e impegnativo, anche per la comprensibile reticenza dei rom, che non capivano come qualcuno potesse realmente interessarsi della scolarizzazione e delle attività professionali di questo o quell'altro accampamento. E proprio sull'istruzione gli esperti hanno puntato prima di tutto, per capire non solo la situazione attuale di questa etnia, ma anche le proiezioni future, tenuto conto del fatto che il livello di “educazione scolastica” risulta direttamente proporzionale all'inserimento sociale. Ma la situazione è decisamente compromessa e i numeri sono fin troppo eloquenti. Per ciò che riguarda, per esempio, i rom ex-jugoslavi, rappresentanti il 42% del campione intervistato, la quota di senza titolo di studio raggiunge il 44%; mentre tra coloro che possiedono un titolo di studio il 24% ha la licenza elementare, il 28% la licenza media e solamente il 4% ha proseguito gli studi superiori. Così il campione bulgaro, assimilabile al 12% degli intervistati. In Lombardia e Lazio si riportano tassi di scolarizzazione medio-bassi: circa la metà del campione possiede la licenza media (53%), con la restante quota è suddivisa fra coloro che hanno la licenza elementare (23,5%) e nessun titolo di studio (23,5%). Lo stesso trend si registra fra i rom bulgari che abitano le regioni meridionali d'Italia, con la differenza che la quota di non scolarizzati è superiore ai dati del nord e del centro Italia, arrivando al 36%. La migliore condizione è, dunque, riscontrabile in Emilia Romagna dove i non scolarizzati non arrivano al 14%, a fronte di un tasso di scolarizzazione medio-alto, con un 77% di individui che possiede la licenza media e il 9% di diplomati. Il livello di scolarizzazione dipende anche dalle condizioni di vita e dai rispettivi nuclei abitativi. Tra le famiglie che vivono all'interno di insediamenti irregolari, il 23% presenta minori non scolarizzati; questo valore scende al 12% per le famiglie che vivono in insediamenti regolari e arriva al 7% per coloro che abitano in case comuni. Con ciò si deduce che le condizioni di isolamento, segregazione e precarietà, tipiche dei campi rom, sono un evidente ostacolo all'educazione scolastica e al conseguimento di titolo di studio. Con simili dati non stupisce, dunque, sapere che il tasso di analfabetismo fra rom e sinti è decisamente elevato: il 25% delle donne e il 14% degli uomini, infatti, non sa leggere e scrivere, cifre assai più consistenti dell'esiguo 1,4% della media nazionale. L'analfabetismo varia in base alle condizioni lavorative: è dell'11% nel caso degli individui occupati, del 15% nei disoccupati e del 65% fra gli inattivi. Ed è inversamente proporzionale all'età. Il 52% degli analfabeti ha infatti più di 50 anni, contro il 9% degli under 20. Dato che trova conferma nel fatto che fra gli over 50, il 66% non ha alcun titolo di studio. La ricerca ha permesso anche di capire che, laddove il livello di scolarizzazione è più basso, anche le opportunità lavorative sono molto più scarse. Chi non ha assolto l'obbligo scolastico (vale a dire la gran parte degli intervistati) ha un tasso di occupazione del 20% circa. Tra chi invece ha raggiunto la licenza media, il dato arriva al 30% (specialmente se riguardante esponenti maschili), mentre il tasso di disoccupazione da almeno due anni cala dal 47% al 30%. Nonostante queste cifre poco confortanti, gran parte dei rom e dei sinti è desideroso di poter assolvere una professione. Il 62,7% degli inattivi dice chiaramente che è disponibile a lavorare. Da una parte, però, si tratta di una disponibilità del tutto teorica, poiché non è detto che ci siano delle reali offerte di lavoro; e se anche dovessero esserci, non è sicuro che possano soddisfare le esigenze dei richiedenti. D'altro canto, però, questa alta disponibilità di aspiranti lavoratori sottolinea un disagio molto forte: i rom vengono spesso esclusi dal mondo del lavoro. Il 47,5% degli intervistati dice di essere stato spesso bistrattato a causa della propria etnia. Il fenomeno è vivo più nelle aree rurali che non in città, e guardando all'Italia, specialmente nelle regioni settentrionali. Un caso particolare concerne Roma, dove il dialogo con i rom sembra più difficile che altrove (comprese città del nord come Milano e Torino). In questo contesto sociale la percentuale di persone che dicono di essere abitualmente trattate male arriva al 63% (contro il 40% del capoluogo lombardo). La discriminazione lavorativa riguarda soprattutto le donne. Dalla ricerca EU Inclusive, infatti, emerge che soltanto il 20,6% delle donne risulta occupato. Le statistiche dicono che solo una donna rom su dieci ha svolto nel corso della sua vita un'attività lavorativa stabile, mentre due su tre non hanno mai lavorato negli ultimi ventiquattro mesi. Ma il lavoro – come si è già detto per la scolarizzazione – dipende anche dal contesto abitativo. Non è un dato da sottovalutare: secondo i tecnici dell'European Union Agency for Fundamental Rights “la dimensione dell'abitare è fortemente collegata alle altre dimensioni dell'inclusione sociale, tanto da diventare un vero e proprio canale di inserimento nella società o viceversa un ostacolo al suo realizzarsi”. Lo studio mostra che c'è uno stretto legame fra la condizione abitativa e lo status occupazionale: in generale l'89% di coloro che risiedono all'interno della case è, di fatto, occupato, segno di una stretta correlazione fra questi due aspetti sociali. Il discorso varia anche in base alla densità di popolazione. Il 40,8% dei rom e sinti residenti in centri con meno di 25mila abitanti, risulta occupato, dato che incrementa al 50% se la base di appoggio è una casa dotata di servizi. Diversa la situazione per i rom che gravitano intorno a grosse città, con più di 250mila abitanti. In questo caso, la quota complessiva di occupati scende al 27,1%, con punte negative che toccano il 24,7%. Ma dove abitano più frequentemente i rom? L'immaginario collettivo è solito collocarli in accampamenti irregolari, all'interno di grosse e sconquassate roulotte. Di fatto solo un terzo del campione intervistato, il 32%, abita in case, siano esse di proprietà o in affitto. Il 65% vive in insediamenti, molto diversi fra loro, dal punto di vista dimensionale e amministrativo. Possono infatti essere micro aree ospitanti un solo nucleo familiare, ma anche campi enormi, con migliaia di abitanti. I terreni sui quali sorgono gli insediamenti possono essere privati, occupati abusivamente, aree pubbliche, terreni in affitto o in qualche caso di proprietà rom. Lo studio italiano mette in luce che il 41% degli intervistati vive in insediamenti regolari, il 24% in strutture irregolari. Ma per ogni campo è riscontrabile una netta segregazione, spaziale ed etnica. Vivono in condizioni più precarie i rom giunti in Italia da poco. Coloro che vivono nel nostro paese da più anni, ottengono con maggiore facilità l'annessione a campi comunali o aree private. Spesso nelle aree dove dimorano i rom, però, mancano i servizi necessari a un idoneo sostentamento. Il 9% delle famiglie negli insediamenti regolari è esclusa dall'erogazione dell'acqua corrente; il 19% non possiede l'acqua calda e l'11% non dispone di impianto fognario. Più di un terzo delle famiglie non possiede una stanza da bagno nell'abitazione e il 34% usufruisce di wc in comune con altre famiglie. Il sovraffollamento e la totale assenza di privacy sono all'ordine del giorno, in tutti i campi, siano essi regolari e irregolari. L'Associazione 21 luglio ha per esempio evidenziato che nel villaggio di via Salone, a Roma, i container dove abitano i rom presentano una superficie abitativa media di 24,80 mq, ospitando circa 5-6 persone. Tutto ciò si ripercuote sull'impossibilità di accedere a servizi di assoluta necessità come i servizi per l'infanzia e il sostegno al lavoro. In parte la situazione è resa meno drammatica dal terzo settore, in particolare modo dalle ONG e dalla Chiesa, che offrono aiuto al 60% dei partecipanti al test. 

Cronologia del popolo rom

250 a.C..: dal Rajasthan (probabile culla di origine del popopolo nomade), i rom si dirigono verso le regioni indiane del nordovest e il Pakistan. Il fenomeno prosegue ininterrottamente fino al 500 d.C.

1000: i rom lasciano l'India vittime delle angherie perpetrate dal condottiero afghano Mahmud

1011: il poeta persiano Fidursi fa riferimento a un misterioso popolo nomade proveniente dall'India del Decimo secolo

1068: prima testimonianza scritta dell'esistenza dei rom: è un manoscritto agiografico composto da un monaco georgiano del monastero di Iviron, sul monte Athos

1300: i rom varcano le terre bizantine

1383: i rom si insediano in Ungheria

1384: è certa la presenza di rom presso la città portuale di Modone, nel Peloponneso. Leonardo di Niccolò Frescobaldi, viaggiatore ed esploratore italiano, ne parla come di un popolo peccaminoso e povero, dedito perlopiù alla lavorazione del ferro

1385: un documento attesta la presenza di rom in Valacchia e Moldavia

1407: i primi rom “tedeschi” prendono dimora a Hildesheim

1417: le cronache parlano di gruppi nomadi che raggiungono Amburgo e Lubecca

1420: alcuni rom giungono in Francia

1422: a questa data risalgono le prime cronache relative alla presenza di rom in Italia. Si riferiscono alle città di Bologna e Forlì. A Forlì si parla di circa duecento rom “rudi e inselvatichiti”

1425: i rom attraversano i Pirenei

1440: i rom arrivano in Inghilterra

1444: a Nauplia si stabilisce una colonia rom

1475: in un registro delle tasse della provinca della Rumelia, i rom risultano regolarmente presenti nel territorio ottomano

1485: i rom arrivano in Sicilia

1492: l'editto reale di Ferdinando il cattolico porta all'espulsione di centinaia di migliaia di ebrei e musulmani

1498: primo insediamento rom in America, dopo il terzo viaggio di Cristoforo Colombo

1501: un editto tedesco ordina ai rom di lasciare il territorio dell'impero. Alcuni rom approdano in Russia

1504: un bando francese ordina che “tutti i gitani maschi debbano essere arrestati e messi nelle galere senza processo”

1515: i rom approdano in Svezia

1523: i registri ottomani parlano della presenza di 16.591 rom divisi per “unità fiscali”

1538: in Portogallo avviene la prima deportazione forzata degli “zingari” che finiscono in Africa e America del sud

1539: in Spagna viene ordinata la condanna a morte di tutti i rom o la loro reclusione

1549: la prima legge anti-rom passa in Boemia

1557: vengono varate le prime leggi anti-rom in Lituania

1563: il Concilio di trento stabilisce che i rom non possono fare i preti

1568: Papa Pio V ordina l'espulsione di tutti i rom presenti nei territori governati dalla chiesa cattolica

1619: i rom sono banditi dalla Spagna. Chi rientra è condannato a morte. C'è solo una possibilità di salvarsi: rinunciare ai propri usi e costumi e uniformarsi alle abitudini e alle leggi spagnole

1646: a questa data risale la prima testimonianza scritta di lingua romanì in Italia: si trova in una commedia di Florido dei Silvestris

1682: Re Sole intensifica la persecuzione dei rom: indica il carcere a vita per gli adulti, la rasatura a zero per le donne, l'orfanotrofio per i bambini, la tortura per chi non vuole rinunciare al vagabondaggio

1759: i rom sono banditi da San Pietroburgo

1773: in Austria vengono proibiti i matrimoni fra rom, per incoraggiare i matrimoni misti

1775: Federico II di Prussia realizza un insediamento permanente presso una remota località del Nordhusen

1776: il pastore ungherese Etienne Vali riconduce la parlata rom a una regione dell'India

1780: le dure condizioni di vita dei rom vengono rese note in un documento che parla di condizioni assimilabili alla schiavitù

1782: in Ungheria viene vietata la musica rom. Duemila rom vengono accusati di cannibalismo

1783: in Austria chi parla rom, viene punito con 24 frustrate. Nello stesso anno in Spagna Carlo III di Borbone tenta di civilizzare i rom con un testo di 44 articoli, nel quale vengono proibiti vagabondaggio e commercio di cavalli

1803: Napoleone Bonaparte proibisce ai rom la residenza in Francia

1837: George Barrow traduce il gospel Saint Luke in lingua romanì

1855: i rom, in Romania, vengono liberati dalla schiavitù. Il prinicipe Costantino dichiara: “Gli zingari sono stati creati da Dio come gli altri uomini ed è peccato grave trattarli come bestiame”

1876: Cesare Lombroso rende noti i suoi studi nei quali assimila le caratterstiche fisionomiche dei rom a quelle dei delinquenti

1907: nasce in Beglio uno dei più grandi musicisti “gitani” di tutti i tempi: Django Reinhardt

1920: nasce in Bulgaria la Istiqbal, organizzazione romanì

1927: nasce negli USA la Red Dress Association, in favore dei diritti rom

1930: in Norvegia propongono di sterilizzare tutti i rom

1933: nasce la bandiera rom: è caratterizzata da due bande orizzontali, una azzurra e una verde (in rappresentanza del cielo e della terra). Al centro una ruota rossa, in virtù del perenne migrare dei rom

1935: la legge di Norimberga priva i rom della cittadinanza tedesca

1936: in Germania i rom vengono additati come “europei alieni”

1938: un provvedimento europeo indica come sospetti criminali tutti i rom

1940: a Buchenwald 250 bambini rom vengono usati come cavie per esperimenti militari

1942: Rudolf Hoess, comandante del campo di concentramento di Auschwitz, dice che tutti i rom devono essere arrestati

1945: si stima che muoiano nei campi di concentramento fino a un milione e cinquecentomila rom

1967: nasce l'Association of Gypsies in Finlandia

1971: nasce l'Unione Internazionale dei rom, finalizzata al riconoscimento di un'identità presente in tutti i paesi europei

1975: una legge in Belgio consente ai rom di ottenere la cittadinanza

1993: in Macedonia viene ufficilamente introdotto nelle scuole l'idioma romanì

2006: l'Università di Manchester elabora il primo studio ufficiale sui dialetti rom

La storia della Legge di gravità

Isaac Newton ha tredici anni e segue con vivo interesse dei lavoratori intenti a edificare un mulino a vento nei pressi della città di Grantham. Da poco ha fatto la sua comparsa questo tipo di costruzione, e il piccolo Isaac ne è entusiasta: torna a casa e annota su un taccuino tutto ciò che ha visto, oltre a fabbricare un modello in miniatura del mulino con cui lascia ammutoliti i coetanei. Dopo qualche giorno giunge alla fine dell'opera, ma gli manca il “mugnaio” che possa attivare la ruota. Lo trova pensando al topolino che gli gira per casa, obbligandolo a percorrere un tragitto ben preciso. È un piccolo affresco che racconta la quotidianità del genio secentesco, che grazie a questa sua attitudine a studiare e indagare la funzionalità delle “cose” arriverà addirittura a comprendere il funzionamento dell'universo. A ciò, naturalmente, arriva per gradi, appassionandosi innanzitutto della filosofia naturale, la materia che lo strappa dalla convinzione di essere un reietto, un individuo inadatto al mondo e per questo facilmente attaccabile dai compagni e dalle istituzioni. In casa dei Clark, dove è stato affidato dalla madre per frequentare le scuole secondarie, trova tre autori che rivoluzionano il suo pensiero: René Descartes, autore di una teoria sui colori dell'arcobaleno; Giovanni Keplero, scopritore della tesi secondo la quale un pianeta ruota intorno al Sole tanto più lentamente quanto più è lontano; Christiaan Huygens, che inaugura il concetto di forza centrifuga. Porta a termine con successo il primo ciclo scolastico, ma incalzato dalla madre viene, in pratica, obbligato a prendersi cura della tenuta ereditata dal reverendo Barnabas Smith, col quale era convolata a nozze anni prima; ma il lavoro in una fattoria non si addice al giovane scienziato. Sono, infatti, più i disastri che combina, che non le azioni che possano concretamente giovare alla tenuta. Troppo sbadato per dedicarsi all'agricoltura e all'allevamento, un giorno, mentre è intento a collaudare una piccola ruota idraulica, non si accorge che i maiali sono scappati e che stanno divorando il mais del vicino. La madre, per l'inadempienza del figlio, viene multata e, per l'ennesima volta imbufalita dall'apparente inettitudine del figlio, rispedisce Isaac a Grantham, dove è, invece, accolto con grande calore dai vecchi professori, consci del suo immenso talento. Da lì a poco raggiunge le aule del Trinity College, il collegio più prestigioso di tutta l'università di Cambridge. È un “subsizar”, ossia uno di quei ragazzi che per studiare deve lavorare. Il suo genio, nel frattempo, progredisce: seziona il cuore di un anguilla per capire come funziona e si punge l'occhio con un bastoncino per capire la genesi dei colori, rischiando di ferirsi malamente. Nel 1664, però, per le troppe ore strappate al sonno, crolla ed è costretto a letto per un lungo periodo. Riesce comunque a passare con successo gli esami di fine anno, prima che la peste sconvolga l'Inghilterra, portando alla chiusura dell'università. Durante l'estate del 1665 Isaac gode, dunque, di molto tempo libero, che trascorre in giardino a riflettere sulle meraviglie della natura. Ed è presumibilmente in questo periodo che si sofferma per la prima volta sul problema della gravità, in relazione, per esempio, alla caduta di un frutto dall'albero o al sorgere e tramontare della Luna (da cui sono state tratte numerose leggende sul suo conto). Da qui partono una serie di interrogativi che lo stuzzicheranno per gli anni a venire: perché la mela cade orizzontalmente e non obliquamente? E che cosa sarebbe successo se fosse precipita da un punto più alto? Per esempio dalla Luna? Ha subito, però, una mezza risposta. Tutto ciò dipende dal fatto che la forza centrifuga di Huygens trascina la Luna lontano dalla Terra. Iniziano così i calcoli che porteranno a una delle più rivoluzionarie leggi della scienza: la legge della gravità universale, termine che rimanda al latino “gravis”, pesante. Prende spunto dalle leggi di Keplero. La prima dice che T2=costante x d3. Significa che un anno planetario T elevato al quadrato equivale al multiplo della distanza del pianeta dal Sole elevata al cubo. Ciò spiega perché Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, possiede un anno di 88 giorni, contro i 90.410 giorni di Plutone, alle periferia del Sistema solare. La seconda legge dice che i pianeti proseguono lungo la loro orbita a velocità irregolari; mentre la terza si riferisce alle orbite ellittiche dei corpi planetari, e non sferiche come si era sempre creduto. Torna, dunque, ai frutti del suo giardino e alla cascola e rimugina sul fatto che la Luna non cade al suolo come la mela perché, evidentemente, la forza gravitazionale della Terra si oppone alla forza centrifuga della Luna. Valuta che il tutto debba dipendere dalla distanza fra le due masse e dalla velocità con cui il satellite si muove intorno al pianeta di riferimento. Riprende, quindi, la prima legge di Keplero elaborando che la forza centrifuga della Luna possa essere data dalla costante x m x d diviso la costante x d elevato al cubo. Da ciò ricava che la forza gravitazionale terrestre è uguale alla forza centrifuga lunare, a sua volta corrispondente alla costante x m diviso d al quadrato. È la conferma che l'attrazione gravitazione terrestre si indebolisce con l'aumentare della distanza dalla Terra, esattamente del quadrato della distanza. E spiega il motivo per cui una mela che si trova a una distanza due volte maggiore dalla Terra subisce un quarto dell'attrazione. A questo punto si fa largo nella mente del fisico un nuovo quesito: qual è la causa della forza gravitazionale? E per risolverlo si sofferma sul fatto che la forza gravitazionale non è unilaterale, poiché ogni corpo esercita una gravitazione su un altro (anche se piccolo); altrimenti non si spiegherebbero, per esempio, le maree. La sua prima teoria deve, quindi, essere rintuzzata introducendo un nuovo elemento, la massa 2. Si ottiene che la forza gravitazionale terrestre è data dalla costante x M (massa grande) x m (massa piccola) diviso d al quadrato, dove il termine 'costante' può ora essere sostituito con G, la costante gravitazionale di Newton; la misura precisa di G risale agli studi di Cavendish, che utilizza una bilancia di torsione, caratterizzata da due sfere di piombo fissate alle estremità di un'asta lunga due metri. Con questa formula si aprono moltissime prospettive. Si possono compiere calcoli su qualunque rapporto fra due masse, per esempio Galileo e Giove o il Sole e una cometa che ruota intorno ad esso. Nel 1682, quando compare nei cieli di Londra una cometa, per Newton l'universo non ha più misteri. È la stessa vista da Keplero nel 1607, e quella che passerà di nuovo dalla Terra nel 2061. Un'ulteriore prova della legge gravitazionale è data dalla possibilità di ipotizzare l'esistenza di Nettuno, senza osservazioni empiriche, ma solo con calcoli matematici. Oggi abbiamo modo di verificarla osservando il comportamento delle sonde interplanetarie, tipo quelle che hanno consentito all'uomo di atterrare sulla Luna, di visitare Marte e Titano. Va, infatti, tenuto conto del fatto che a dirigere questi mezzi verso l'obiettivo prefisso non sono tanto i motori collaudati dagli ingegneri spaziali, bensì la forza di gravità di questo o quell'altro corpo celeste in grado di attrarre verso la sua superficie qualunque massa che si trovi nella adiacenze. La legge di gravitazione universale ci consente anche di capire perché un corpo come la Luna possiede una gravità inferiore a quella di un pianeta come la Terra; e spiega il motivo per cui un astronauta sulla Luna può compiere balzi di dieci metri con il minimo sforzo, al contrario di ciò che accade sulla Terra e che accadrebbe con ancora maggiore difficoltà su realtà cosmiche come Giove, dotato di un campo gravitazionale molto forte. Nei dettagli sappiamo che, rispetto alla superficie terrestre, la Luna dista dal cuore della Terra di una misura 60 volte maggiore; e che il quadrato di 60 è 3600. La legge di Newton ci dice che l'attrazione gravitazionale terrestre sulla Luna è inferiore di 3.600 volte rispetto alla gravità di superficie. Dati che trovano conferma nel fatto che la gravità superficiale è pari a 9,8 m/s al quadrato, mentre l'accelerazione della Luna indotta dalla Terra è di 0,0027 m/s al quadrato; e in effetti 9,8/0,0027 fa proprio 3.600. Recentemente, però, è stata avanzata l'ipotesi che non tutte le parti del cosmo rispettano la forza di gravità. Uno studio ha infatti evidenziato che le galassie ellittiche sfuggono a questa legge; in questi casi gli scienziati ritengono che la loro esistenza possa essere giustificata soprattutto da un'estensione della teoria della Relatività di Einstein. Per questo sono state battezzate “galassie disobbedienti”.

FUORI DAL MONDO

Si chiudono in camera e dicono addio al mondo. Gli amici salutati per sempre e sostituiti da realtà virtuali. Mamma e papà obbligati a farsi da parte e far finta che non siano mai nati. Rappresentano una fetta di preadolescenti, adolescenti, ventenni e in certi casi addirittura trentenni che, in pratica, rinunciano a vivere per dedicarsi esclusivamente a passioni solitarie come playstation, tv, social network, fumetti. Vengono chiamati hikikomori: il termine, di origine giapponese, introdotto per la prima volta dallo psichiatra nipponico Saito Tamaki, significa “stare in disparte, isolarsi”. Secondo alcuni studiosi è il frutto di un mix educativo derivante da una società dove i rapporti umani sono sempre più aridi, e da genitori che crescono i propri figli all'insegna della competitività e dell'arrivismo. Sotto accusa anche alcuni sistemi scolastici giudicati troppo rigidi e severi. Se non ci sono caratteri predisposti a questo tipo di insegnamento, si ha, dunque, l'effetto opposto, con giovanissimi che anziché lottare per ritagliarsi un posto della società, si fanno definitivamente da parte, calandosi in un mondo irreale dove, in qualche modo, ritrovano se stessi. Sembrava una tendenza tipica del Sol Levante, con il 20% dei giovanissimi coinvolti nel fenomeno, dove numerose discipline spronano all'isolamento e alla meditazione, e invece ora si scopre che questa tipologia di ragazzi si sta diffondendo sempre più anche in Europa, Italia compresa. Anche se vere e proprie stime non si possono fare, si parla di centinaia di ragazzi in gravi condizioni e migliaia in situazioni critiche: «Nel nostro Paese abbiamo circa otto milioni di adolescenti, molti dei quali dediti a un'attività internauta esasperante, con una media di otto ore davanti al computer», dice Roberto Cavaliere, psicologo e psicoterapeuta, presidente dell'Associazione Italiana Lotta alle Dipendenze Affettive e relazionali. «Non sono riconducibili alla realtà giapponese, soprattutto per via di un background sociale differente, ma anche in questo caso ci si riferisce a ragazzi affetti da un disturbo che abbisogna di cure, assimilabile alle patologie della fobia sociale e/o ossessivo-compulsiva». Gli psichiatri lanciano l'allarme e parlano ufficialmente di “ritiro dal sociale in forma acuta”. Il male viene spesso associato e confuso con la fobia sociale e con la sindrome di Asperger, un forma blanda di autismo; di fatto non è ancora stato incluso nel Diagnostic and Statistical Manual for Mental Disorders (DSM IV-TR), la Bibbia delle patologie psichiatriche. «Probabilmente la forma mentale che si avvicina di più a questo disturbo è la fobia sociale», racconta Cavaliere, «che può essere considerata alla stregua di una timidezza eccessiva. In Italia può essere assimilata a giovani che passano tutto il loro tempo appiccicati al pc o a un videogioco. Mi piace parlare anche di “anoressia relazionale”. Chi soffre di questo disturbo, infatti, rifiuta il mondo, il contatto con l'esterno, proprio come un anoressico tradizionale evita il cibo». Ma mentre l'anoressia tipica riguarda soprattutto il gentil sesso, in questo caso il male si riferisce in particolar modo ai maschi. Il fenomeno è infatti ascrivibile ad essi nel 90% dei casi. Un altro parametro è rappresentato dall'agiatezza della famiglia colpita dal problema. I figli dei meno abbienti difficilmente si auto-isolano: le ristrettezze economiche non consentono a un individuo adulto di poter essere mantenuto incondizionatamente; semmai subentrano altre patologie legate al bullismo, alla droga e alla criminalità. Ma quando si può oggettivamente parlare di un hikikomoro? Quando l'isolamento sociale prosegue per più di sei mesi, compromettendo severamente le relazioni sociali. E l'attività scolastica. Gli hikikomori, infatti, spesso rifiutano di andare a scuola, anche se il loro grado intellettivo è spesso superiore alla norma e così la loro creatività. Inizialmente la vittima del disturbo può sentirsi genericamente a disagio nei confronti del mondo che lo circonda; fatica a socializzare, a comunicare, a trovarsi a proprio agio fra i simili. Poi il disagio si trasforma in un vero e proprio malessere esistenziale, con la comparsa di sindromi depressive e ansiogene. L'isolamento è sempre più totale. Nei casi estremi si rifiuta perfino il contatto con i propri familiari. I genitori si ritrovano a dover lasciare il cibo sull'uscio della camera del figlio e raccogliere l'ennesima lista di cose da fargli avere. Il giorno viene scambiato con la notte e il tempo perde di significato. Si parla sovente di letargia, con rallentamento psicomotorio e alterazioni più o meno gravi del metabolismo. A questa situazione si arriva per gradi, non si può, quindi, pensare di risolvere il problema con un semplice richiamo o una sgridata: «Per riuscire ad aiutare questi ragazzi occorre utilizzare la loro stessa arma: il mondo virtuale», spiega Cavaliere. «Si seleziona una persona, un parente o un amico, che entri in relazione via web con il malato, per cercare di ottenere un primo contatto. Da qui, poi, si può lavorare per instaurare una “alleanza terapeutica” che porti il ragazzo dall'interno della sua stanza al mondo esterno, il tutto con estrema cautela e gradualità. Ogni piccola forzatura può interrompere tale percorso». In Italia non esistono centri specificatamente tarati per questo tipo di cura, ma ci si può riferire a strutture specializzate nel recupero di individui soggetti alla dipendenza da internet o da altre “compulsioni”. A Parma gli hikokomori vengono curati con successo già da vari anni. «Ottimi risultati vengono ottenuti anche al Policlinico Gemelli di Roma», chiude Cavaliere, «dove risiedono centri che curano con successo le dipendenze da internet o social network».

La fine del Sistema Solare

4,5 miliardi di anni. È l'eta del nostro sistema solare. Un raggruppamento di corpi celesti di mezza età, visto che prevedibilmente ha ancora davanti a sé vari miliardi di anni di vita. Dopodiché tutto cambierà repentinamente e si trasformerà in qualcosa di molto diverso da quello a cui siamo soliti pensare. Ciò accadrà in seguito all'esaurimento del “combustibile” dell'astro: la nostra stella, dopo una decina di miliardi di anni, avrà infatti consumato tutti gli elementi più leggeri – idrogeno ed elio – e a causa della sua piccola massa non sarà in grado di passare a bruciare elementi più pesanti. Ma cosa accadrà effettivamente quando il sole perderà la capacità di produrre energia mediante le odierne reazioni nucleari? Le previsioni non sono entusiasmanti e, sebbene non si possa minimamente immaginare quale sarà stato nel frattempo il destino dell'uomo (magari potrebbe essersi estinto da miliardi anni), c'è da aspettarsi una spettacolare trasformazione del sistema solare con la distruzione di quasi tutti i suoi componenti. Innanzitutto è indispensabile considerare la massa del Sole, poiché da essa dipendono le modalità della fine di un astro. La massa solare è pari a circa 333mila volte la massa della Terra e 27 milioni di masse lunari; da sola rappresenta il 99,8% della massa complessiva della nostra piccola realtà cosmica. Ma al contrario di quel che i numeri paiono suggerire, non è una massa così grande. Nell'universo ci sono, infatti, corpi molto più massicci: VY Canis Majors, per esempio, che brilla nella costellazione del Cane Maggiore, ha un diametro di circa 2mila volte quello del Sole, mentre la sua massa è stimata 30-40 volte maggiore di quella della nostra unica fonte di energia. Per questo motivo gli astronomi hanno classificato il Sole come una stella nana gialla, un astro di dimensioni medie, composto soprattutto da idrogeno ed elio, i primi due elementi della tavola periodica. Una stella come VY Canis Majors, un iper-gigante rossa, con una massa così imponente è segnata da un destino incontrovertibile: l'esplosione in una supernova. Con questo termine si intende l'esplosione di una stella di grande massa, con l'espulsione degli strati esterni della stella a grandissime velocità, migliaia di chilometri al secondo. Ma per le stelle come il Sole, molto più piccole, si prevede un finale meno rocambolesco. Gli scienziati spiegano che i primi cambiamenti cosmici nel Sistema solare avverranno fra circa quattro miliardi di anni quando il Sole esaurirà l'idrogeno nel suo interno (nel nucleo). Aumenteranno la luminosità e la temperatura della fotosfera solare, passando da 6mila a 6.500°C; in questa fase è prevedibile supporre che la Terra possa subire un incremento di temperatura di circa 4-5°C, tale da provocare lo scioglimento totale dei ghiacci montani e polari e l'evaporazione di mari e oceani. In seguito il nostro astro subirà una contrazione a livello nucleare, accompagnato dall'espansione degli strati esterni del corpo celeste con progressivo raffreddamento degli stessi. Il raggio della stella finirà per raggiungere le orbite di Mercurio e presumibilmente Venere. Dalla Terra il Sole apparirà, dunque, di dimensioni enormi e occuperà un terzo del cielo. Successivamente il Sole continuerà ad espandersi fino alle dimensioni di una gigante rossa. «Il raggio del Sole attuale è 6.9 x 10^8m, ovvero circa 7x100 milioni di metri, cioè circa 0.00465 Unità Astronomiche, UA)», dice Cesare Chiosi, professore del'Università di Padova. «Le dimensioni del Sole cresceranno di circa 500–1000 volte quelle attuali per raggiungere dimensioni di circa 4 UA. L’orbita di Giove, pensata circolare, ha un raggio di circa 778 milioni di km, cioè 5.2 UA. Quindi tutti i pianeti più interni, da Mercurio a Marte verranno inglobati dal Sole e scompariranno, Giove stesso sarà a rischio». Difficile, però, prevedere il destino dell'uomo, e le eventuali chance di sopravvivenza. «Temo che la fine del Sistema solare sarà accompagnata da tanta emissione di radiazione X e gamma da sterilizzare ogni cosa», spiega Cesare Barbieri, astronomo dell'Università di Padova, «ma, per quanto riguarda l'uomo, non riesco a immaginare dove si possa rifugiare. Per fortuna si tratta di un evento così remoto del futuro che chissà se esisterà ancora l'umanità come la conosciamo oggi e quali mezzi avrà a disposizione». Per i pianeti esterni, però, il destino potrebbe essere diverso, e anziché finire fagocitati dalla massa solare, potrebbero perdersi nell'universo o essere catturati da corpi massicci di maggiori proporzioni: «Potrebbero in effetti staccarsi dal Sole», continua Barbieri; «se in un lontano futuro un'altra stella ci passasse abbastanza vicino, potrebbe inglobarli nel suo sistema gravitazionale, ma attualmente non ci sono evidenze di questo evento». In ogni caso il Sole manterrà la sua forza gravitazionale anche quando sarà ridotto a un “lumicino” siderale; e quindi agirà come sempre sui corpi che gli vorticano attorno, anche se con minore intensità: «Se anche venisse meno la sorgente nucleare rimarrà sempre un corpo in grado di esercitare la sua forza gravitazionale sui pianeti che lo circondano», afferma Barbieri; «di fatto l'attrazione gravitazionale dipende dalla massa e non dalla luce irraggiata». Raggiunte le dimensioni di una gigante rossa, (per intenderci, nel famoso diagramma H-R, il Sole finirà per occupare la parte in alto a destra), la temperatura sarà cresciuta dagli iniziali dieci milioni di gradi centigradi a 100 milioni di gradi. Sarà possibile accendere e bruciare l'elio (mediante il cosiddetto fenomeno di Helium-flash). Il nucleo di elio si trasformerà in carbonio e ossigeno. Questa fase durerà solo da duecento a trecento milioni di anni. Essa sarà seguita da una nuova contrazione del nucleo, anticamera della formazione di una nana bianca; mentre non è possibile (come accennato all'inizio dell'articolo) la formazione di una supernova – ossia un'esplosione stellare a tutti gli effetti, perché la massa del Sole non è grande abbastanza. «Dopo l’esaurimento dell'idrogeno, il Sole, nel centro, in condizioni radiative (trasporto di energia verso l’esterno, da zone calde a zone fredde, mediante il continuo assorbimento, emissione di fotoni da parte di atomi variamente ionizzati e diffusione dei fotoni da parte di elettroni liberi)», spiega Chiosi, «costruirà un piccolo nocciolo di quasi puro elio (con tracce di elementi pesanti) circondato da uno strato in cui brucia ancora idrogeno (H-shell) che si sposta verso l’esterno della stella facendo crescere la massa del sottostante nucleo di He. Nel frattempo il Sole si espanderà negli strati esterni crescendo in dimensioni, diminuendo la temperatura superficiale ed aumentando la luminosità (a causa delle maggiori dimensioni)». Finito di consumare l'elio nel centro, il nucleo di carbonio e ossigeno aumenterà la sua densità e temperatura (passando dai 100 milioni di gradi a circa 600 milioni di gradi) ma non sarà in grado di continuare nella sequenza dei “bruciamenti nucleari”. Il Sole diventerà a questo punto una Nana Bianca. Gli astronomi ritengono che la nana bianca che nascerà dal Sole avrà un diametro di circa 15mila chilometri e sarà circa cento volte più piccola delle dimensioni attuali dell'astro, ma con una temperatura superficiale dieci volte maggiore. La nana bianca brillerà per milioni di anni, ma poi il suo potere radiativo perderà forza, fino a generare una nana nera. Il riferimento è a un oggetto scuro, un ammasso di plasma condensato, vagante nello spazio, prevedibilmente, all'infinito. Per raggiungere questo stadio, però, sono necessari miliardi di anni. «La definizione di nana nera è ambigua», dice Chiosi. «Spesso per nana nera si intende una stella che è diventata così poco luminosa da non essere facilmente visibile. Il che è ovviamente soggettivo e mutabile nel tempo. La definizione corretta di nana nera invece si basa sulle condizioni fisiche che devono essere verificate affinché una stella possa arrivare all’innesco del bruciamento dell’idrogeno». In ogni caso l'universo e in particolare la Via Lattea continuerà a brillare, grazie alle tante altre stelle che, al contrario del nostro Sole giunto alla fine dei suoi giorni, inizieranno il loro cammino: «Nascono continuamente stelle, così come pianeti», conclude Barbieri, «e una delle zone più “prolifiche” è la Nebulosa di Orione, abbastanza vicina a noi (appena 1500 anni luce) da poterci rivelare molti dettagli. Ottime immagini di 'incubatrici' di stelle e pianeti sono state catturate di recente dall'Hubble Space Telescope». 

(Pubblicato sulla rivista Newton)

Pianeti perduti

La notizia è stata diramata per la prima volta qualche mese fa, quando un team di studiosi americano appura l'esistenza di una dozzina di pianeti che vagabondano nello spazio senza meta. Non ruotano intorno ad alcuna stella e non fanno quindi parte di nessun sistema stellare: sono degli autentici corpi nomadi. Oggi, dunque, si torna sull'argomento con un approfondimento svolto dagli scienziati della Stanford University che arrivano ad avanzare un'ipotesi sensazionalistica: potrebbero esserci 100mila volte più “pianeti vagabondi” nella Via Lattea che stelle. È un scoperta che potrebbe rivoluzionare le consuete teorie riguardo la formazione dei sistemi stellari e la presenza e l'abbondanza di vita nell'universo. Stando, infatti, alle prime dichiarazioni rilasciate dagli studiosi USA su questi corpi abbandonati a se stessi potrebbero essere presenti tracce di vita. «Se questi pianeti nomadi sono grandi abbastanza per avere una spessa atmosfera, avrebbero potuto intrappolare abbastanza calore per permettere la vita batterica di esistere», rivela Louis Strigari, a capo della ricerca, su un documento presentato alle Monthly Notices della Royal Astronomical Society. È l'idea accarezzata anche da Dorian Abbot ed Eric Switzer dell'University of Chicago, secondo i quali esisterebbero pianeti nomadi, in grado di ospitare per miliardi di anni ecosistemi abitabili. Stimano che, se la quantità di acqua superficiale è paragonabile a quella terreste, un corpo di 3,5 masse terrestri potrebbe accogliere un oceano al di sotto di uno spesso strato di ghiaccio; mentre la massa planetaria richiesta scenderebbe a 0,3 masse terrestri, nel caso in cui la quantità di acqua fosse dieci volte maggiore. Questo tipo di pianeta non va però confuso con i pianeti extrasolari, di cui ormai si parla con continuità da metà anni Novanta: si è arrivati a classificarne più di settecento e per quanto misteriosi e interessanti possano essere, sono corpi assimilabili a quelli terrestri, ruotanti intorno a una stella che li trattiene a sé tramite la forza gravitazionale. In questo caso abbiamo a che fare con realtà cosmiche che per motivi diversi hanno perso la loro stella madre, iniziando un viaggio il cui percorso è impossibile da prevedere (un po' come sta accadendo alle sonde Voyager che hanno da poco superato i confini del Sistema Solare e nessuno sa dove arriveranno). «Ma sono pianeti “vivi”», dice Alessandro Marchini, dell'Osservatorio Astronomico del'Università di Siena, «che continuano a ruotare su se stessi come facevano in tempi remoti, rivoluzionando intorno alla stella di origine». La rotazione, infatti, non dipende dalla rivoluzione, ma da processi legati all'attività tettonica e al decadimento radioattivo. Sicché un pianeta abbandonato a sé stesso può continuare a produrre calore anche se intorno a sé la temperatura è mostruosamente bassa. «Si può dunque affermare che questi pianti continuino a vorticare su se stessi per inerzia», continua Marchini, «in attesa di un nuovo equilibrio che potrebbero trovare venendo 'catturati' da un nuovo sistema stellare». Perché, di fatto, il destino di simili corpi celesti è proprio quello di finire “arpionati” da un nuovo sistema gravitazionale, in grado di rifornirgli un'orbita intorno alla quale girare, come hanno sempre fatto. Un destino che qualche appassionato di astronomia ha fantasiosamente assimilato all'eccentricità di Plutone, declassato a pianeta nano nel 2006, con un piano dell'equatore che è quasi ad angolo retto sul piano dell'orbita; è inoltre più piccolo della Luna e caratterizzato da temperature rigidissime, fra i -228 e i -238°C, con un raggio di appena 1100 chilometri. Ma in questo caso il riferimento non è a un antico pianeta nomade catturato dal sistema solare, bensì a un ancestrale satellite che si è staccato miliardi di anni fa dall'orbita di Nettuno per raggiungere la posizione attuale, costituendo un mondo a sé, con la compartecipazione di Caronte ed altri due corpi simili scoperti pochi anni fa. Anche Hagai Perets del centro Harvard-Smithsonian per l'Astrofisica del Massachusetts, e Thijs Kouwenhoven dell'Università di Pechino, intervengono sul dilemma dei pianeti nomadi simulando al computer quel che succede in un ammasso stellare ricco di corpi vaganti. Secondo gli astronomi il 3-6% delle stelle cattura almeno un pianeta vagabondo nel corso della sua storia astronomica, posizionandolo in un'orbita eccezionalmente distante dall'astro principale; riferiscono poi di oggetti che ruotano in senso orario e che in passato anche il Sole avrebbe potuto catturare: «Si tratterebbe di un mondo dall'orbita molto allungata, ben al di là di Plutone, così da non perturbare con la sua presenza il percorso degli altri pianeti già noti», dice Perets. Ma come sono nati questi pianeti vagabondi? «Non è facile dirlo», spiega Marchini, «tenuto conto del fatto che siamo ancora nel campo delle ipotesi, e non esistono prove concrete della loro esistenza. Si può, in ogni caso, desumere che possano essere il risultato di un processo legato alla morte di una nana bruna, una stella che ha perso progressivamente massa fino a perdere la capacità di trattenere a sé altri corpi celesti». Le alternative concernono l'eventualità che simili pianeti siano figli del calderone derivante dalla formazione di una stella che, però, non sarebbe stata in grado di generare un sistema gravitazionale sufficientemente potente; oppure potrebbero essere il risultato di un'espulsione avvenuta per motivi che non si possono immaginare all'interno di un sistema stellare. Pianeti di questo tipo potrebbero, in ogni caso, essere 50mila volte più comuni di quanto previsto fino a oggi. E le loro dimensioni rispecchiare la vasta gamma di corpi celesti incapaci di brillare di luce propria assimilabili ai pianeti “terrestri” come la Terra e Marte, o ai pianeti gassosi come “Giove” e “Saturno”. «Ora possiamo dire con certezza che l'universo è pieno di oggetti invisibili di massa planetaria che siamo solo ora in grado di rilevare», spiega Alan Boss, della Carnegie Institution for Science, autore di The Crowded Universe. Ma se sono “invisibili” come possono essere messi in luce dagli astronomi? «Si ricorre alle stesse tecniche indirette adottate per la ricerca dei pianeti extrasolari», rivela Marchini. «In questo senso si procede tramite il metodo spettroscopico e il metodo fotometrico, o con la combinazione dei due». Il primo riguarda un sistema che basa la sua azione sulla variazione delle righe spettrometriche dovute alla perturbazione gravitazionale di un pianeta: dalle oscillazioni misurate è possibile risalire alla velocità dell'orbita e, quindi, alla massa dell'oggetto spaziale. Col secondo metodo, che può associarsi al primo, si procede stimando la diminuzione di luce emanata da una stella, la prova che un corpo celeste extrasolare si interpone periodicamente fra noi e l'astro in esame. Per ciò che riguarda i pianeti nomadi, nel dettaglio, è stata utilizzata la tecnica del microlensing gravitazionale: «È un procedimento che risale al 2000, quando degli astronomi polacchi scoprirono che, dalle osservazioni condotte con il Very Large Telescope dell’ESO, una stella posta per un effetto di prospettiva in vicinanza del centro di M22 (ammasso globulare nella costellazione del Sagittario) manifestava un inatteso aumento di luminosità di venti giorni», dicono gli studiosi dell'INAF. «Si sospetta che il responsabile di questo comportamento sia il cosiddetto microlensing gravitazionale, fenomeno dovuto alla curvatura dei raggi di luce che si propaga in prossimità di grandi concentrazioni di massa». Ma le scoperte relative ai pianeti nomadi sono solo all'inizio. Si può, infatti, prospettare che fra poco tempo disporremo di strumenti ancora più potenti che potranno davvero fare luce su queste incredibili realtà. Un buon censimento potrà essere fornito per la prima volta dalla prossima generazione di telescopi, rappresentata dal Wide-Field Infrared Survey Telescope e dal Large Synoptic Survey Telescope, entrambi pronti a entrare in azione nel 2020. 

(Pubblicato sulla rivista Newton)

Farfalle a rischio

LA LISTA ROSSA 

Effetto serra, inquinamento, speculazione edilizia, colture intensive. Sono solo alcuni fra i problemi che stanno attanagliando l'Europa e mettendo a serio repentaglio la biodiversità del continente. Molte specie animali e vegetali, infatti, stanno soccombendo alle attività antropiche e non sembrerebbero esserci validi presupposti per arginare il problema. Uno dei modi per “leggere” adeguatamente i cambiamenti in atto è indagare le condizioni biologiche delle farfalle, insetti particolarmente vulnerabili alle modificazioni degli habitat e quindi perfettamente in grado di indicare, seppur indirettamente, ciò che sta accadendo in un particolare ambiente. «In Europa gli effetti del cambiamento climatico sulla biodiversità sono già visibili», rivela Ladislav Miko, direttore per la biodiversità della Commissione europea; «la distribuzione delle specie, i periodi di fioritura e le migrazioni degli uccelli, ad esempio, stanno mutando». Miko e la sua equipe di studiosi hanno stilato una “lista rossa” delle specie animali e vegetali più a rischio, per cercare di comprendere il problema nella sua interezza e proporre qualche soluzione, benché sia evidente l'impossibilità di ripristinare determinati contesti ambientali, ormai completamente distrutti. Si è dunque indagato sullo stato di “salute” di anfibi, rettili, mammiferi marini, mammiferi terrestri, libellule, con un occhio di riguardo riservato, appunto, alle farfalle. «Le nostre ricerche evidenziano che il 9% delle farfalle europee è a rischio di scomparsa, mentre il 10% vive in una condizione critica», dice Miko. «Una condizione preoccupante che, però, si può pensare di arginare, tenuto conto del fatto che a fianco delle specie in grave pericolo, altre sono state salvate dalle azioni di conservazione». 

DAL BRUCO ALLA FARFALLA 

Le farfalle rappresentano un mondo biologico fra i più affascinanti. Appartengono al vasto raggruppamento tassonomico degli insetti, tuttavia, nell'immaginario collettivo, hanno sempre rappresentato un mondo a sé; un po' per i colori sgargianti che spesso caratterizzano le loro ali, un po' per il particolare ciclo biologico che le contraddistingue. Si è soliti, infatti, pensare che, nel mondo animale, l'unica differenza fra un essere adulto e un individuo appena nato, stia nelle dimensioni. In questo caso, invece, si parla di esemplari completamente diversi fra loro, con anatomie e fisiologie peculiari. Alla schiusa delle uova – di solito di piccolissime dimensioni – fuoriesce un bruco, una larva di tipo “polipode”, caratterizzata da una grande voracità e da un corpo affusolato, che rimanda alle fisionomie degli anellidi. La sua fame è eccezionale e gli consente di nutrirsi ininterrottamente fino a incrementare anche di mille volte il peso iniziale. La masticazione è facilitata da mandibole tozze e robuste e mascelle parzialmente fuse con il labbro inferiore. Cammina sfruttando delle pseudozampe e tre paia di arti toracici, perfettamente calibrati per muoversi agevolmente con qualunque pendenza. Per facilitare l'accrescimento il bruco si sottopone a continue mute, assumendo, di volta in volta, colorazioni e morfologie diverse. Raggiunte, infine, le sue massime dimensioni entra in una nuova fase evolutiva: la ninfosi. Qui il bruco si trasforma in crisalide. Per compiere adeguatamente questa tappa, l'animale individua un angolo protetto, spesso sul ramo di una pianta, al quale si ancora, iniziando a produrre grandi quantità di seta. L'equilibrio ormonale cambia, permettendo la produzione di chitina, un polisaccaride resistente che predispone all'ottenimento di un 'involucro' chiamato, appunto, crisalide. Avviene una vera e propria metamorfosi che porta all'insetto che tutti conosciamo: la farfalla. Il processo successivo è lo sfarfallamento: la farfalla lacera l'involucro che l'ha protetta fino a quel momento e comincia ad aspirare aria; si mette in moto la linfa, che vitalizza le ali, ancora piegate su se stesse: il dispiego avviene dopo circa venuti dalla rottura della crisalide. A questo punto, le sue caratteristiche morfologiche, sono profondamente diverse da quelle del bruco, essendo contraddistinta da antenne filiformi, spesso diversissime fra loro e un apparato boccale di tipo succhiatore, assimilabile a un tubicino che a riposo assume un andamento a spirale; le ali sono costituite da una doppia membrana sostenuta da strutture tubulari chiamate venulazioni. In poche ore la farfalla è dunque pronta a spiccare il primo volo. 

IL PIANO EUROPEO 

L'Europa è un continente assai ricco di lepidotteri. Si contano 482 specie, riconducibili a sei famiglie. La più abbondante è quella delle Nymphalidae. A seguire ci sono: Lycaenidae, Pieridae, Hesperiidae, Papilionidae e Riodinidae. Il maggior numero di endemismi è rappresentato dalla famiglia delle Nymphalidae. Gli studi condotti da Miko hanno messo in luce 142 specie endemiche, presenti, cioè, solo in questo punto del pianeta; 41 specie sono molto rare in Europa (ma diffuse in altri continenti); una è stata introdotta ufficialmente nel 1980 dai paesi tropicali. Fra i paesi europei, l'Italia è la nazione con il più alto tasso di biodiversità. Nel Belpaese si contano infatti 264 specie; a seguire ci sono la Francia con 244 specie e la Spagna con 243. Non tutti gli angoli europei sono però ricchi allo stesso modo. Si è infatti visto che le aree più abbondanti di specie di lepidotteri sono quelle che sorgono in corrispondenza delle aree alpine occidentali, dei Pirenei e dei Balcani. Nonostante ciò sono numerose le aree dove le popolazioni di lepidotteri stanno diminuendo sempre più. Le stime dicono che il 31% delle specie europee è in declino. Un esempio è quello fornito dalla Phengaris arion, una specie paleartica dalle tipiche ali azzurrognole, da poco reintrodotta in Inghilterra (da dove era scomparsa nel 1979): «La sua conservazione è molto importante in quanto si tratta di una specie prioritaria nell'ambito del UK Biodiversity Action Plan», rivela un team di ricercatori della Sheffield University. Questa farfalla ha, infatti, evoluto una strategia di sopravvivenza a dir poco geniale. La femmina adulta depone le uova sulle gemme di timo, consentendo alle larve, subito dopo la schiusa, di nutrirsi del vegetale. In seguito, queste ultime, cadono a terra dove vengono raccolte da una particolare specie di formica rossa – Myrmica saluleti – che, non essendo in grado di distinguerle dalle proprie, le conduce nel formicaio. Qui le larve – assumendo la loro vera natura – divorano le nidiate di imenotteri, continuando a godere dei servigi degli esemplari adulti. La Polissena, Zyrynthia polyxena, appartiene alla nota famiglia delle Papilionidae, rappresentata da nove specie, solo in Italia. Ha un'apertura alare di 60 millimetri e la tipica colorazione gialla che la contraddistingue, viene detta “aposematica” (ammonitrice): con questa livrea, infatti, comunica a eventuali predatori la sua tossicità, assunta durante lo stadio larvale, nutrendosi di “erbe matte”. Ad essa simile, ma endemica dell'Italia, è l'altrettanto rara Zerynthia cassandra, che abita le regioni centro meridionali dello Stivale. L'endemismo è anche una prerogativa della Papilio hospiton. È una farfalla endemica di Sardegna e Corsica. È facile confonderla con la ben più nota Papilio machaon, dalla quale si distingue per una coda delle ali posteriori più tozza e accorciata. Probabilmente derivano da un antenato comune segregatosi in seguito all'insularizzazione della microplacca sardo-corsa avvenuta all'inizio del Quaternario. 

VITTIME DELL'EFFETTO SERRA 

Ma quali sono i motivi che portano a questo depauperamento dei lepidotteri? Sono molteplici. Il primo a destare l'attenzione degli entomologi e degli zoologi è il cambiamento climatico in atto. Le farfalle sono molto suscettibili alle variazione di temperatura, e spesso, anziché adattarsi a nuove realtà ecosistemiche, soccombono. L'effetto serra, del resto, ha già provocato grossi danni a numerose nicchie ecologiche, snaturando i criteri di sussistenza animale, in relazione ai repentini cambiamenti della flora locale. Nelle aree meridionali sopravanza il deserto, nelle zone settentrionali, la linea delle caducifoglie cresce sempre più, e con lo scioglimento del permafrost si creano i presupposti per uno spostamento complessivo verso nord di specie vegetali che scombussolano il regime alimentare di specie autoctone, costrette ad abbandonare le terre natie. Ci sono, però, specie come le farfalle che non fanno in tempo a colonizzare nuove geografie e si estinguono. La lista rossa comprende, dunque, vari livelli di minaccia. Si va dall'estinzione totale, all'estinzione in ambiente selvaggio o regionale; si può poi passare da una situazione 'molto critica', a 'critica' e 'vulnerabile'. Legato all'effetto serra è anche un altro elemento che compromette pesantemente la biodiversità animale: l'incendio. Le alte temperature continuano, infatti, a provocare l'innesco di fenomeni combustivi, che si ripercuotono gravemente sulla flora e la fauna. Il fenomeno riguarda anche il territorio italiano: negli ultimi trent'anni è andato distrutto il 12% del patrimonio nazionale boschivo. Incendi di eccezionali proporzioni, prima assai rari, hanno contrassegnato vaste aree europee, specialmente in Grecia e in Russia. Altri problemi sono arrecati dall'agricoltura intensiva, che non solo crea delle frange ecosistemiche difficilmente idonee al fabbisogno di molti lepidotteri, ma porta anche a una diffusione di pesticidi e altri elementi chimici che letteralmente uccidono animali come le farfalle e le falene. Questi tipi di ambienti cancellano la proliferazione di specie vegetali comuni che vivono quasi in simbiosi con le farfalle, specie come il caglio, l'alliaria, il fiordaliso, la malva, la potentilla, e il ginestrino. D'altra parte queste specie con le quali le nostre farfalle sono abituate a vivere, vengono spesso sostituite da specie aliene con le quali non si trovano, e rischiano di perdere la loro variabilità. 

CACCE SELVAGGE 

Risultati analoghi a quelli espressi dagli studiosi inglesi sono giunti anche gli esperti del WWF. Qui le stime sono ancora più allarmanti, parlando di un 45% delle specie di farfalle europee che in qualche modo rischierebbero di sparire per sempre. E sottolineano un altro motivo di questa ecatombe: la caccia alle farfalle. Il dito viene, dunque, puntato ai tanti appassionati e collezionisti che muniti di retino si aggirano per le aree verdi dell'Europa per individuare l'esemplare più raro e poterlo aggiungere al proprio assortimento entomologico. Per questo motivo è stata di recente siglata una convenzione fra l'Istituto Nazionale di Economia Agraria e l'ente ambientalista per sviluppare una politica agricola consona al mantenimento della biodiversità. Un altro interessante risultato è stato ottenuto con il rapporto Dos and don'ts for butterflies of the Habitats Directive of the European Union elaborato dall'entomologo Chris van Swaay della Dutch Butterfly Conservation. In esso sono riportati i resoconti dettagliati di ciascuna specie europea, riflettendo sugli habitat, le esigenze alimentari dei lepidotteri e le relazioni con le zone agresti. 

(Pubblicato sulla rivista Newton) 

Popcorn che bontà

Si dice che siano soprattutto frutta e verdura a fare bene alla salute, per via dell'alto contenuto di antiossidanti. Oggi, però, si scopre che questa caratteristica è riscontrabile anche in un cibo che l'immaginario collettivo (ma anche le campagne mediche) difficilmente assimilano a una dieta salutare: i popcorn. Gli studiosi della Scranton University in Pennsylvania hanno infatti riferito che, il prodotto per antonomasia di feste popolari e sale cinematografiche, contiene grandi quantità di polifenoli, principi attivi dal conclamato potere antiossidante; sotto questa categoria rientrano tutte quelle sostanze in grado di contrastare i radicali liberi, molecole alla base dell'invecchiamento e dell'insorgenza di molte patologie. La ricerca, presentata nel corso del 243esimo meeting dell'American Chemical Society (Acs), a San Diego, ha preso in considerazione la quantità di polifenoli presenti in frutta, verdura, popcorn e vari altri alimenti. S'è, dunque, visto che i polifenoli sono concentrati soprattutto nei popcorn, mentre negli altri cibi, compresi frutta e verdura, risultano troppo diluiti e, quindi, meno efficaci: l'acqua rappresenta solo il 4% del peso dei popcorn, contro il 90% del peso riscontrabile in un frutto. «Ciò non significa che il popcorn può rimpiazzare la frutta, considerata una fonte di vitamine e di minerali insostituibili», dice Joe Vinson, a capo dello studio, «ma può essere un modo piacevole per assumere sostanze preziose per l'organismo». Vinson rivela che la concentrazione di antiossidanti nei popcorn è analoga a quella delle noci, ed è fino a 15 volte superiore a quella presente nelle tortillas integrali. È stato inoltre calcolato che il contenuto totale di polifenoli in una porzione di popcorn può raggiungere i 300 mg, rispetto ai 160 mg di una porzione di frutta e ai 114 mg di una di mais dolce; quantità pari a circa il 13% delle dose giornaliera raccomandata dagli specialisti. Secondo gli studiosi la concentrazione di polifenoli non è equamente distribuita nel prodotto nutrizionale, ma risulta maggiore nella parte dura dell'alimento, quella che (tanto per intenderci) con maggiore facilità finisce per incastrarsi fra i denti. Joe Vinson, alla luce di questi risultati, spezza definitivamente una lancia in favore di un alimento troppo spesso bistrattato e conclude dicendo che i popcorn «meritano più rispetto perché sono l'equivalente nutrizionale delle pepite d'oro». Rappresentano, quindi, una merenda ideale, essendo l’unico snack costituito al 100% da cereale integrale. «Tutti gli altri cereali, anche quando li chiamano integrali, sono in realtà lavorati e amalgamati con altri ingredienti», spiega Vinson; «il termine 'integrale' significa soltanto che una percentuale superiore al 51% del prodotto è il cereale intero». Un occhio di riguardo va, infine, alla tecnica di preparazione dell'alimento. L'ideale, infatti, è cuocere i popcorn ad aria calda senza l'aggiunta di burro e olio, né di sale e zucchero. «Altrimenti», conclude il ricercatore, «possono diventare un incubo nutrizionale carico di grasso e calorie».

L'acquisizione dell'andatura bipede

Ricostruzione di un Orrorin tugenensis

È un mistero che da sempre assilla gli antropologi: come e perché è nato il bipedismo? Negli anni la paleoantropologia ha provato ad azzardare delle ipotesi, ma senza mai giungere a una soluzione esauriente. Team di studiosi hanno per esempio supposto che il passaggio dal quadrupedismo all'andatura eretta possa essere stata la conseguenza di un progressivo diradamento delle foreste: la nascita della savana, infatti, e la conseguente necessità di spostarsi in ampi spazi avrebbe portato le forme preumane a camminare su due gambe, finendo per dare i natali alle forme australopitecine, anticamera del genere Homo. Un'altra teoria riguarda invece la variazione del regime alimentare che avrebbe portato alcuni primati a muoversi eretti per poter meglio beneficiare di determinati frutti. Oggi, però, in seguito a un nuovo studio condotto dalle università di Tokyo e Oxford Brooks si è giunti a pensare che l'acquisizione dell'andatura bipede, possa essere stata la conseguenza esplicita della necessità di dover trasportare cibi prelibati e oggetti e materiali sempre più pesanti e sofisticati, di pari passo con un incremento della capacità cranica e quindi dell'intelligenza; la mano destra, presumibilmente, veniva utilizzata per il trasporto, la sinistra per mantenersi in equilibrio, afferrando un tronco o un ramo particolarmente robusto. Le ricerche in questo ambito sono state condotte presso la riserva naturale della Foresta Bussou, dove vivono varie popolazioni di scimpanzé, gli animali tassonomicamente più vicino al genere Homo. Gli studiosi hanno condotto le loro analisi tramite diversi test per verificare il comportamento delle scimmie innanzi a fonti di cibo. Il più importante ha preso in considerazione due varietà di noce, quella della comune palma da olio e quella più rara e ambita, detta noce coula. In questo modo è stato possibile appurare che in presenza del secondo tipo di noce, quello più gradito, gli scimpanzé adottavano la postura bipede con una frequenza quattro volte maggiore rispetto a quella inerente la “conquista” di una noce comune. Un altro test ha valutato che, l'approvvigionamento con andatura bipede, gode di un incremento del 40% quando è messo in relazione a risorse giudicate particolarmente appetibili o interessanti. Da questi risultati gli antropologi hanno desunto che alcuni nostri antenati abbiano variato la loro andatura in seguito al desiderio di riuscire a raggiungere e trasportare frutti prelibati o oggetti preziosi. «Questi animali propongono un modello secondo il quale specifiche condizioni ecologiche, avrebbero portato i nostri antenati a camminare su due gambe», racconta Brian Richmond, a capo dello studio. Richmond azzarda anch e un periodo preistorico ben preciso: quello dell'avvento dell'Orrorin tugenensis, scoperto in Kenya nel 2001. Secondo lo studioso americano, l'Orrorin aveva già acquisito l'andatura bipede oltre sei milioni di anni fa, poco dopo la scissione evolutiva fra ominidi, scimpanzé e gorilla (avvenuta sette milioni di anni fa). Stando alle analisi ossee è presumibile supporre che Orrorin producesse un'andatura analoga a quella delle forme australopitecine e dei parantropi, che sarebbero sopraggiunti più tardi e sui quali è più facile discernere gli aspetti legati alla locomozione e all'apparato scheletrico. Naturalmente tutto ciò ha portato a un differenziamento anche a livello anatomico, tale per cui gli arti potessero essere più idonei al trasporto. In particolare queste modifiche divengono palesi in Homo, mentre in Orrorin permangono caratteri ancestrali tipici degli scimpanzé; tuttavia l'omero di Orrorin è molto più simile a un esponente del genere Homo che non a un primate tradizionale. Due ricercatori per spiegare l'acquisizione dell'andatura eretta nell'uomo prendono in considerazione anche gli uccelli, studiando il passaggio dalla deambulazione quadrupeda terrestre tipica per esempio del megalosauro, a una bipede arboricola appannaggio di generi come Yixianornis e Gansus. Evgenii Nikolaevich Kurochkin, dell'università del Michigan, si riferisce in particolare all'anisodattilo, un sauro bipede del Triassico, antenato degli uccelli, che si cibava di semi e sostava in cima alle piante su due zampe, prima di acquisire ali ancestrali e spiccare il primo volo.

La fine del sistema solare: sull'ultimo numero di Newton

L'ultimo numero di Newton, in tutte le edicole...

La legge universale

Fiore di girasole

Ce lo insegnano fin dai primi anni di scuola: non esistono due fiocchi di neve identici. È una definizione banale, ma assolutamente veritiera: pur avendo una simmetria esagonale, per via della medesima struttura microscopica di base, essi danno luogo a un numero infinito di forme, per cui in una nevicata è praticamente impossibile trovare due fiocchi di neve gemelli. Nonostante l'affermazione convenzionale, l'argomento è tutt'altro che semplice e arriva a coinvolgere discipline assai diverse fra loro come la matematica, la meteorologia, la storia e addirittura la botanica. Il primo a occuparsi scientificamente dei fiocchi di neve è stato Keplero, nel 1611, realizzando un libretto curioso dal titolo Strena seu de nive sexangula (Sul fiocco di neve a sei angoli). In esso affrontava l'argomento dando per scontata la difformità dei fiocchi nevosi - già da allora intuibilmente dovuta a fattori inerenti temperatura, pressione e umidità - e ponendosi, piuttosto, l'enigmatico quesito: perché tutti i fiocchi di neve presentano una tipica struttura esagonale? Da questo dubbio nasce la cosiddetta “congettura di Keplero”, elaborata proprio per risolvere il mistero della loro geometria. Il matematico non formulò da solo le sue teorie, ma si avvalse del contributo di figure carismatiche dell'intellighenzia dell'epoca, come il matematico Thomas Harriot, impegnato per anni a spiegare quale fosse il modo migliore per sistemare le palle di cannone sui ponti delle navi. Nel testo arrivò pertanto a spiegare che i fiocchi di neve si organizzano su base esagonale, perché – proprio come accade alle palle di cannone su una nave posizionate per occupare meno spazio – è questo l'ordinamento ideale per raggiungere il medesimo scopo a livello molecolare (tenendo conto del fatto che l'aggregazione dei cristalli di ghiaccio nell'atmosfera è governata da dinamiche chimiche legate alla natura atomica della materia). Ma pensandoci bene, l'occupazione esagonale degli spazi è assai produttiva anche in altri ambiti, a noi ben più congeniali. Quando andiamo dal fruttivendolo, per esempio, dando un'occhiata alla cassetta delle mele o delle arance, noteremo che i frutti non sono distribuiti casualmente, né di solito in file verticali e orizzontali, ma secondo una disposizione diagonale, tale per cui ogni frutto viene accolto nella “ascella” che si forma fra altri due adiacenti. «È facile constatare che nella tipica disposizione della frutta nelle cassette ciascun frutto è circondato da altri sei», spiega Giorgio Bardelli, naturalista del Museo Civico di Storia Naturale di Milano. «Se si immagina che i singoli frutti si attraggano reciprocamente in modo da occupare il minimo spazio, è proprio questa la disposizione geometrica che ne deriva, la migliore dal punto di vista dell’efficienza di immagazzinamento». 

Tipi di fiocchi di neve

 A questo punto, però, è lecito porsi un ulteriore quesito: perché è necessario che i fiocchi di neve occupino meno spazio, considerando che fra le nuvole c'è tutto lo spazio che si vuole? E qui, ancora una volta, si torna alla lungimiranza di Keplero che, pur non avendo grandi mezzi a disposizione, riuscì a comprendere che, evidentemente, vi fossero delle “entità” (che oggi sappiamo chiamarsi molecole) che interagivano fra loro, trovando il giusto equilibrio solo osservando disegni geometrici ben precisi, in questo caso particolare di natura esagonale. Si affronta, peraltro, un discorso simile in mineralogia, nell'ambito del cosiddetto sistema esagonale, forgiato per distinguere uno dei sette sistemi cristallini alla base di minerali arcinoti come il berillo, la grafite, e l'apatite. Di nuovo matematica e prodotti naturali vanno, dunque, a braccetto, confortando le tante tesi elaborate nei secoli da scienziati, naturalisti e filosofi della scienza: «La natura presenta regolarità matematiche, perché le leggi fisiche che le producono sono leggi matematiche», spiega ancora oggi Ian Stewart, professore di matematica presso la Warwick University e famoso divulgatore scientifico. Sicché Keplero aveva chiaramente fatto centro, tuttavia non fu mai in grado di raggiungere una dimostrazione matematica rigorosa. Ecco perché ci si limita a parlare di congettura. Ma sono stati fatti passi da gigante dalla sua epopea e benché non si possa ancora dire di aver risolto il dilemma, la formulazione di una teoria che spieghi la geometria dei fiocchi di neve potrebbe davvero essere dietro l'angolo. Hanno approfondito l'argomento il matematico tedesco Carl Friedrich Gauss, rifacendosi a una “griglia regolare” intarsiata da particolari sfere, e David Hilbert, anch'egli di origine germanica, che, però, alla fine getta la spugna includendo la congettura di Keplero nella sua lista dei ventitré problemi matematici irrisolti. Un aiuto arriva anche da Laszlo Fejes Toth, matematico ungherese, e Wu-Yi-Hsiang dell'University of California di Berkeley che nel 1993 sviluppa un procedimento non ancora confutato, ma giudicato dall'establishment accademico mondiale “incompleto”. Per “esaustione” sarebbe, però, giunto davvero a un passo dalla soluzione Thomas Hales dell'University of Michigan. Hales propone fin dal 1998 un procedimento computeristico che secondo gli Annals of Mathematics rispetterebbe al 99% le esigenze della dimostrazione. Ma la corsa non è ancora finita e la natura geometrica delle cose pare suggerire l'ennesima sarcastica e provocante domanda: «La matematica si inventa o si scopre?». 

Un fiocco di neve al microscopio

Di fatto l'occupazione strategica degli spazi non è esclusivo appannaggio dei fiocchi di neve, essendo tipica anche di molte altre realtà del mondo naturale. Basta guardarci intorno e osservare, per esempio, un ananas, la pigna di una conifera, i petali di una rosa, il capolino di un girasole. Cosa hanno in comune tutti questi rappresentanti del mondo vegetale oltre al fatto di appartenere a un preciso ordine botanico? Apparentemente nulla, ma un'indagine più accorta mostrerebbe, invece, che, come nei fiocchi di neve, anche qui sussiste l'innato tentativo di riempire gli spazi con precisione certosina: i capolini del girasole, seguendo linee curve perfettamente tracciate; le pigne, dando vita a brattee legnose giustapposte; i petali di una rosa, abbarbicandosi l'uno all'altro; l'ananas, realizzando rosette carnose che si rincorrono serrando ogni spiraglio. In questo caso, però, il significato del fenomeno (almeno macroscopicamente) trascende la chimica delle molecole, coinvolgendo una ben più prosaica realtà: la selezione naturale. Tutte queste prerogative vegetali, infatti, volgono in una sola direzione: permettere alle piante di produrre il maggior numero di semi possibili, occupando il minor spazio. È, in pratica, una strategia assimilata nel tempo per facilitare la trasmissione della specie, così come lo è il progressivo allungamento del collo di una giraffa, tale da permettere agli esemplari più dotati di alimentarsi meglio e riprodursi, di conseguenza, con maggiore successo. Non tutti i vegetali adottano questo stratagemma, ma molti sì. E anche qui, quindi, la matematica e la geometria cooperano nel conferire forme precise alle tante espressioni naturali, non solo biologiche. Frattanto è impossibile trascendere da un altro aspetto matematico preponderante: i numeri di Fibonacci. 

Le spirali di un Nautilus

È una sequenza matematica basata sul presupposto che ogni elemento è uguale alla somma dei due precedenti: sicché i primi numeri della sequenza sono 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, mentre gli ultimi non esistono, poiché la sequenza prosegue all'infinito. La curiosità consiste nel fatto che in molte specie vegetali, prima fra tutte le composite (la famiglia del girasole), il numero dei fiori, dei petali o delle delle foglie, corrisponde a un numero di Fibonacci: si va dal cinque al 377, passando per tutti gli altri numeri intermedi che tipicizzano le tante specie soggette al fenomeno. I gigli hanno tre petali, i ranuncoli cinque, la calendula tredici, le margherite trentaquattro (ma anche 55 e 89) e così via. Per le brattee delle pigne è la stessa cosa. Uno studio effettuato su 4mila pigne appartenenti a varie pinacee ha provato che oltre il 98% di esse contiene un numero di Fibonacci. Analogo il discorso per le scaglie di ananas: una ricerca compiuta su 2mila frutti ha, infatti, dimostrato una corrispondenza del 100% fra le scaglie e i numeri di Fibonacci. Come ricorda Bardelli, «questi numeri prendono nome dal matematico Leonardo da Pisa, detto Fibonacci, che li introdusse nel 1202. Le interessanti proprietà di questa successione numerica interessarono anche Keplero, che li citò nel suo Strena seu de nive sexangula. Soltanto molto tempo più tardi i numeri di Fibonacci furono inaspettatamente ritrovati in alcune strutture biologiche, come quelle di molti fiori e frutti». E non finisce qui, perché a questo incredibile ordine matematico obbedisce anche la disposizione di determinate foglie intorno al proprio fusto: un altro pretesto evolutivo, per consentire ai vegetali di godere al meglio dell'irraggiamento solare, fondamentale per la buona salute di una pianta, e quindi per una efficace produzione di frutti e semi.

Il video: