Adelphi: Biblioteca scientifica

«L'universo» scrive George Musser introducendo la sua sorprendente incursione nelle acquisizioni della fisica contemporanea «è un luogo selvaggio e capriccioso, pieno di insidie e di arbìtri»; eppure, su quello sfondo, «le leggi del mondo brillano per la loro rassicurante regolarità». Una regolarità che passa per vincoli come quello della «località», cui Einstein associava due aspetti chiave - la «separabilità» tra due oggetti e il loro interagire solo per contatto - e che rappresenta «l'essenza stessa dello spazio». Ma negli ultimi decenni la fisica sta dimostrando come, a un livello più fondamentale, il discorso muti, con le coppie di particelle sottoposte a quella che Einstein stesso definiva «un'inquietante azione a distanza», e che ora possiamo ricondurre al principio di «non-località». In certi esperimenti tali coppie si comportano come «monete magiche» in grado di far uscire sempre testa o croce in sinergia, a prescindere dallo spazio che le separa: possono cioè «allontanarsi fino alle estremità opposte dell'universo, e comportarsi lo stesso all'unisono». Ed è solo l'inizio: diverse tipologie di non-località sembrano agire molto al di sopra del livello subatomico (nei «paradossi» dei buchi neri o nella struttura «su larga scala» dell'universo), tanto da risultare decisive in una riformulazione della teoria unificata delle forze. Ma le conseguenze più profonde investono la natura stessa dello spazio, che secondo le nuove conoscenze potrebbe non essere «la base ultima della realtà fisica».

Poco prima delle celebri lezioni su Hegel, che lo consacrarono tra i massimi pensatori del XX secolo, Kojève coltivò con passione e rigore lo studio della fisica quantistica. Redatto fra il 1931 e il 1932, "L'idea di determinismo" si situa immediatamente a ridosso di quei «trent'anni che sconvolsero la fisica» e rappresenta la più ricca testimonianza degli interessi epistemologici e scientifici di Kojève. Esso ci offre non solo la lucida analisi di un problema capitale del pensiero filosofico-scientifico, ma anche l'opportunità di vedere una delle menti più brillanti e originali del mondo moderno alle prese con la natura sconcertante e paradossale dei fenomeni quantistici. E da questa prospettiva privilegiata ci introduce nel vivo di quell'intenso dibattito ermeneutico, iniziato con il quinto congresso Solvay (1927), su fondamentali questioni che, dopo circa un secolo, permangono quasi immutate - a dispetto degli impressionanti sviluppi sperimentali e tecnologici promossi dalla fisica quantistica e della precisione delle sue previsioni teoriche.

Come e perché sono sorte le culture? Come si spiega lo sviluppo di pratiche, strumenti e idee quali le arti, l'indagine filosofica, le regole morali e le fedi religiose, la giustizia, i sistemi di governo, l'economia, la tecnologia e la scienza? Perlopiù si risponde a questa domanda invocando una caratteristica peculiare della nostra specie, il linguaggio verbale, insieme ad altri tratti quali l'elevato grado di socialità e un intelletto superiore. Una spiegazione a prima vista ragionevole, eppure carente, giacché trascura il ruolo che i sentimenti e le emozioni svolgono nel motivare le azioni individuali e collettive che danno origine alle culture. Ma c'è di più: se negare a mammiferi e uccelli i sentimenti collegati all'emozionalità, e quindi la coscienza, è tesi ormai insostenibile, ci aspetteremmo tuttavia che pratiche e strumenti culturali fossero possibili, data la loro complessità, solo iti creature molto evolute, dotate di una mente e di una organizzazione cerebrale di livello superiore. Non è così. I sentimenti traggono infatti il loro potere da un principio di regolazione della vita, l'omeostasi, che è riscontrabile in ogni organismo e che gli consente non solo di perdurare, ma di prosperare. Essa è il filo invisibile che unisce le nostre menti al brodo primordiale in cui la vita ebbe inizio. Scopriamo così, non senza stupore, che i batteri, organismi unicellulari privi di mente e di cervello, hanno regolato per miliardi di anni la propria esistenza seguendo uno schema automatico che prefigura comportamenti usati dagli esseri umani nella costruzione delle culture, incluse forme avanzate di socialità e di cooperazione. Se le cose stanno così, l'inconscio umano affonda le radici più in profondità e più lontano di quanto Freud e Jung abbiano mai immaginato.

Il 30 giugno 1559, nel corso di una giostra cavalleresca, il re di Francia Enrico II viene colpito alla testa dal conte di Montgomery: morirà una decina di giorni dopo, nonostante convergano e 'duellino' nell'assisterlo un grande chirurgo militare come Ambroise Paré e un grande anatomista come Andrea Vesalio. Innesco del nuovo libro di Sam Kean, l'episodio segna anche l'avvio della moderna parabola neuroscientifica. Intrecciando le odissee di pazienti 'memorabili' (psicopatici assassini di presidenti americani e gemelle siamesi, ma anche tanti uomini e donne comuni) con le arditezze sperimentali dei medici che li hanno studiati e curati, Kean mostra i nessi profondi tra ogni 'caso' della galleria e uno specifico aspetto neurocognitivo. Ad esempio, tra il capitano George Dedlow - reduce della guerra civile privo di un braccio e delle gambe - e la percezione allucinatoria degli «arti fantasma»; tra la malattia kuru dei Papua - causata dal consumo rituale dei cervelli dei cadaveri - e le sindromi neurodegenerative a noi più familiari; tra i pazienti epilettici di Roger Sperry (ai quali viene rescisso il corpo calloso) e le «competenze» emisferiche, tuttavia compensate dalle stupefacenti rimodulazioni funzionali operate dalla plasticità neurale. Come nei libri di Oliver Sacks, a impressionare è la vastità del ventaglio adattativo con cui il nostro assetto cerebrale può ridisegnare - rispondendo a una varietà di danni e traumi, lesioni estese o selettive - la sua interazione con il mondo circostante.

È possibile tracciare in un'unica, serrata narrazione la «storia materiale» dell'universo dal big bang all'evoluzione della coscienza di Homo sapiens? Sì, lo è, se al compito – ambizioso ai limiti dell'azzardo – provvede uno scienziato come Jim Baggott, con il suo approccio al contempo rigoroso e affascinante. Ricorrendo alle più recenti acquisizioni di tutte le discipline funzionali all'impresa – astrofisica e biologia evoluzionistica, cosmologia e genetica –, Baggott risale infatti, in puntuale successione cronologica, a tante «origini» correlate e distinte, ognuna inquadrata come una sequenza chiave: dalla formazione dello spaziotempo e della massa-energia, pochi istanti dopo il big bang, all'apparizione della luce, dalla genesi delle galassie fino al progressivo delinearsi della «nostra» porzione di universo con la nascita del sistema solare e della Terra. Nell'ambiente caldo e umido di quest'ultima si creeranno le condizioni per l'origine forse più misteriosa e imperscrutabile, quella della vita. Il manifestarsi dei primi organismi terrestri unicellulari, circa quattro miliardi di anni fa, innesca quel processo evolutivo che culminerà nell'emersione di Homo sapiens: un percorso lungo e tormentato, «interrotto a più riprese dalle imprevedibili brutalità del caso» – ere glaciali, eruzioni vulcaniche, impatti con asteroidi –, responsabili di periodiche estinzioni di massa. Non c'è romanzo di avventura più imprevedibile.

La specie umana è stata sul punto di estinguersi? Può la genetica spiegare l'amore ossessivo di certe persone per i gatti? Perché nascono individui privi di impronte digitali e bambini con la coda? Che cosa possono dirci i geni sulla morte prematura del faraone Tutankhamon o sulla vicenda di Tsutomu Yamaguchi, il giapponese sopravvissuto a due esplosioni nucleari? Quale combinazione genetica creò le dita straordinariamente flessibili di Paganini? Con la consueta brillantezza e il peculiare gusto per l'aneddoto scientifico, Kean esplora queste e altre questioni, e ci mostra come da qualche parte, nel groviglio di filamenti della doppia elica, si trovino le risposte a molti misteri sugli esseri umani. La decifrazione del codice genetico non è stata facile, ma grazie a essa gli scienziati sono ora in grado di leggere le storie stupefacenti e vecchie di migliaia (o a volte milioni) di anni scritte nel nostro DNA. Come un antico oracolo che non ha ancora smesso di parlare, il DNA sa raccontarci le grandi saghe delle origini e dell'evoluzione della nostra specie, la più dominante che il nostro pianeta abbia conosciuto, e insieme le semplici storie individuali, dimostrando l'impatto decisivo che l'eredità genetica ha sul destino di ciascuno di noi. Ma non si pensi che il sequenziamento del genoma umano rappresenti un punto d'arrivo.

Unico detentore del linguaggio e del pensiero astratto, l'uomo crede di poter estendere questa unicità anche al suo assetto biomeccanico e alle sue facoltà sensoriali. In realtà, come dimostrano Mark Denny e Alan McFadzean in modo non di rado sconcertante, una così tenace prospettiva antropocentrica ha fondamenta fragili e illusorie. Il nostro scheletro non è adatto alla locomozione quanto quello di molti quadrupedi. E ognuno dei nostri sensi, per quanto efficiente, mostra nel confronto con altre specie carenze sia strutturali che funzionali: l'occhio ha un'acutezza quattro volte inferiore a quella di un falco pellegrino; e lo stesso vale per olfatto, udito e gusto, dove veniamo surclassati, nell'ordine, da talpe, gufi e panda minori. Persino le nostre più elaborate protesi tecnologiche, come quelle concepite per il volo, sembrano solo pallide imitazioni di congegni ingegneristici e cognitivi preesistenti: basti pensare all'ossatura robusta e leggera degli pteranodonti; al "veleggiamento dinamico" degli albatri, che permette di coprire lunghissime distanze con un minimo dispendio di energia; o all'orientamento nei colombi, "piattaforme volanti di rilevazione a distanza" dotate di strumentazione per la navigazione celeste, ricevitori acustici a banda larga, sensori di campo magnetico. Percorrendo questa impressionante varietà di soluzioni adattative, Denny e McFadzean risalgono all'incidenza delle leggi fisiche e matematiche e dei vincoli chimici sul processo evolutivo.

Se vediamo uno stormo di uccelli "per un secondo o forse meno" - come nel famoso apologo di Borges nell'"Artefice" -, non siamo in grado di stabilire il numero esatto di volatili: possiamo però stimarne approssimativamente l'ampiezza, giudicare se lo stormo è più grande o più piccolo rispetto a un altro. Muovendo da questo elegante esempio letterario, Giorgio Valortigara e Nicla Panciera ci introducono alla scoperta che la successione dei numeri interi, la cosa più intuitivamente discreta, è rappresentata nel cervello da quantità continue, affette da caratteristico "rumore". Queste due modalità, discreta e continua, sono riconducibili a una "qualità sensoriale primaria" che risponde al numero come agli altri stimoli visivi o acustici. In altre parole, ci sono nel cervello neuroni selettivamente sensibili alla numerosità degli oggetti a prescindere dalla loro grandezza, forma o posizione, e responsabili di un "senso del numero" analogo a quello dello spazio e del tempo. Dispiegando varie prove sperimentali che vanno dall'analisi del comportamento fino a quella dell'attività dei singoli neuroni, gli autori da un lato mostrano l'esistenza di innate capacità matematiche in un ventaglio sorprendentemente ampio di specie, e dall'altro, sul versante specificamente umano, ricostruiscono il passaggio storico-culturale che ha portato Homo sapiens all'elaborazione dei numeri astratti in parallelo a quella delle lettere dell'alfabeto.

Tra i tanti oggetti pervasivi ed elusivi che affollano la dimensione invisibile del mondo subatomico, il "bosone di Higgs" è stato il più pervasivo ed elusivo: quella particella era l'elemento cruciale che mancava a completare il puzzle del Modello Standard, perché conferiva massa a tutte le altre particelle elementari, un enigma rimasto altrimenti insoluto. Quando finalmente il 4 luglio 2012 il CERN ne ha annunciato la verifica sperimentale, la "particella di Dio" (come un fisico l'ha temerariamente denominata) ha attirato su di sé i riflettori dell'attenzione mediatica mondiale. Affrontando l'intera questione con un rigore che ne acuisce la densità intellettuale e la vertigine tecnologica, Jim Baggott segue due percorsi paralleli. Non solo, infatti, ne ricostruisce la genesi teorica, ma ripercorre tutte le stazioni di avvicinamento all'eclatante risultato di Ginevra: il legame tra i primi acceleratori degli anni Venti e le collisioni di particelle nei raggi cosmici; la messa a punto del ciclotrone da parte di Lawrence; il contributo di Van der Meer, il cui metodo di "raffreddamento stocastico" ha permesso al gruppo di Rubbia l'individuazione dei bosoni W e Z, decisivi per arrivare alla scoperta del bosone di Higgs; e le svolte successive del LEP (Large Electron-Positron Collider) e dell'ormai leggendario LHC (Large Hadron Collider), che con i suoi 1600 magneti superconduttori ha permesso di sviluppare energie senza precedenti. Prefazione di Steven Weinberg.

"Chiunque non ne resti sconvolto incontrandola per la prima volta evidentemente non l'ha capita" diceva della meccanica quantistica Niels Bohr, uno dei suoi padri fondatori - mentre Einstein ne era piuttosto infastidito: "Dio non gioca a dadi col mondo". Certo è che, visti da vicino, i fenomeni quantistici pongono sconcertanti sfide alla logica e al senso comune, modellati sul mondo macroscopico. A seconda delle situazioni, la materia è onda o particella e il confine tra l'osservatore e il fenomeno osservato diventa pericolosamente labile. Coppie di particelle originatesi insieme, ma separate da distanze di chilometri, si comportano come se fossero una unità inscindibile, quasi comunicassero per via telepatica: una trasmissione superluminale, o addirittura istantanea? Ma questa possibilità è negata dalla teoria della relatività, l'altra colonna portante della nostra visione del mondo. Un simile argomento, così remoto dall'esperienza comune, per essere seriamente studiato richiede conoscenze matematiche avanzate e un lungo tirocinio scientifico. Chi ha voluto divulgare i concetti quantistici presso il grande pubblico ha invece il più delle volte finito per banalizzarli ed estenderli ben al di là delle intenzioni dei loro creatori, alimentando ogni sorta di mode e di credenze.

A lungo la coscienza è stata sovrapposta a nozioni quali "spirito" o "anima", quasi che l'ultima parola sull'argomento spettasse di necessità alla filosofia o alla teologia. Da qualche tempo, tuttavia, i neuroscienziati hanno fatto della coscienza - che insieme alla natura profonda della materia e dello spaziotempo costituisce l'ultimo baluardo del sapere occidentale - uno dei loro oggetti di indagine prediletti: e si vanno profilando acquisizioni sorprendenti e controintuitive. Fra i massimi neuroscienziati spicca Antonio Damasio, che in questo densissimo libro approda a una sorta di summa della sua ricerca trentennale, dove i fondamenti di quella prospettiva antidualistica che lo ha reso celebre (si pensi al legame tra regioni cerebrali "arcaiche", come l'amigdala, e più recenti, come la corteccia prefrontale, nella genesi delle scelte morali e dei processi decisionali) sono integrati da nuove e complesse sequenze: quella sull'incidenza delle emozioni e dei sentimenti primordiali (il piacere e il dolore) come ponti connettivi tra il proto-sé e il sé; quella sul discrimine tra percezione e rappresentazione degli eventi interni ed esterni al nostro corpo come base biologica, unitamente alla memoria, nella costruzione dell'identità individuale; e in particolare frutto di una personalissima ricerca di unità ispirata alla rilettura di Spinoza...

Uno dei più brillanti fisici della nuova generazione delinea un nuovo, sorprendente approccio allo studio dell'universo, interamente fondato sulla caratteristica più ovvia e insieme enigmatica del tempo: il fatto di avere una direzione. Ma il dilemma della freccia del tempo non inizia con telescopi giganteschi o potenti acceleratori di particelle. Si presenta in cucina ogni volta che rompiamo un uovo in padella: possiamo trasformare l'uovo in una frittata, ma non la frittata in un uovo. Eppure, nel bizzarro mondo quantistico, che soggiace agli stessi fenomeni, il tempo è reversibile, e la catena degli eventi può essere percorsa a ritroso. La contraddizione insita in questa semplice, umile rottura di simmetria apre lo spiraglio per arrivare a comprendere i misteri del nostro universo - e di altri ancora. La freccia del tempo puntata risolutamente dal passato al futuro, spiega Carroll, deve la sua esistenza a proprietà dello spazio-tempo che precedono lo stesso Big Bang questione che non si poneva ai tempi di Einstein. A conclusione di un'ampia esplorazione dei risultati e dei problemi della termodinamica, della relatività e della meccanica quantistica, egli suggerisce dunque che il nostro universo faccia parte di un multiverso, una grande famiglia di mondi, in alcuni dei quali altri esseri umani sperimentano lo scorrere del tempo in direzione opposta, e una diminuzione dell'entropia - il che ci riconduce al grandioso paesaggio cosmico di Susskind.