Appunti e riflessioni originali

tratti da "ELOGIO DEL DUBBIO" (scienza per tutti) di Augusto Guidoni

http://www.augustoguidoni.it/Elogio del dubbio.htm

INDICE:

E=mc²

L'equazione E=mc², così semplice,  tanto  impenetrabile e in apparenza assurda, ancora oggi non ha perso il suo fascino. Da questa equazione discendono gran parte delle moderne tecnologie, dal raggio laser alla bioingegneria, dal computer a Internet. Purtroppo anche la bomba atomica. Einstein combatté fino alla morte l'uso militare delle sue teorie, ma è fatale che l'uomo riesca a trasformare in malvagie anche le cose più ammirevoli.

Viaggiando, un corpo non solo ringiovanisce,  ma acquista anche più energia. Quanto più andrà veloce, tanto maggiore sarà la sua energia  e, al crescere dell'energia, crescerà di pari passo la sua massa (peserà di più). Ma più il corpo diventerà pesante meno capacità avrà di accelerare. Per raggiungere la velocità della luce occorrerebbe una energia infinita e di conseguenza si avrebbe una massa infinita. Quindi impossibile. Un ragionamento simile portò Einstein all'equazione  più famosa e misteriosa che si conosca: E=mc², dove E sta per Energia, m per massa e c per velocità della luce. L'energia di un corpo (E) equivale alla sua massa (m) moltiplicata per la velocità della luce al quadrato (c² ). Peso, energia e vita di un corpo sono strettamente legati a un fattore c: la velocità della luce.

Inversamente, la massa di un corpo equivale al quadrato della velocità della luce, diviso per la quantità dell'energia. (m=E/c²).

Una massa a riposo può, in determinate condizioni, esplodere per trasformarsi in energia.

13,7 miliardi di anni fa, l'energia sprigionatasi con il big bang permise la nascita dell'Universo, trasformandosi in materia.

Insomma, massa ed energia possono trasformarsi l'una nell'altra, come Mister Hyde e il dottor Jakill.

L'energia è dentro di noi e in ogni cosa che ci circonda. Un solo grammo di  materia può trasformarsi in energia pari a 24.965.421,632 chilowattora. 

Come la massa si può manifestare in innumerevoli forme, da una particella atomica a una goccia d'acqua, da un  gas a una stella ecc., così l'energia ha molteplici aspetti: elettrica, nucleare, chimica, meccanica, gravitazionale, termica ecc. Inoltre massa ed energia seguono una legge di conservazione, per cui niente si crea e niente si distrugge, ma tutto può mutare. Per non andare lontano dalle mie esperienze, prendiamo il caso di una nave a turbina di vapore, come una delle petroliere che ho navigato. La nafta bruciata nelle caldaie si trasforma da massa liquida  in energia termica. L'acqua delle caldaie (massa liquida) diventa vapore (massa gassosa), per trasmettere  energia cinetica  alle turbine, che trasmettono energia meccanica all'asse dell'elica. Questa energia dà alla nave l'energia potenziale necessaria a vincere la resistenza delle onde del mare.

Insomma, il prodotto finale della combustione della nafta, erano i 16 nodi all'ora della nave. La nafta svaniva come massa liquida per trasformarsi in parte in massa gassosa (monossido di carbonio, CO, anidride carbonica, CO₂,  biossido di zolfo, SO₂, ossido di azoto, NO₂), che si disperdeva nell'aria tramite il fumaiolo e in parte in energia di moto. 

Più volte mi sono chiesto perché Einstein abbia inserito c² (la velocità della luce al quadrato) nelle sua formula E=mc². L'energia ricavabile da un elemento materiale sarebbe uguale alla sua massa moltiplicata per il valore equivalente al quadrato della velocità della luce. Non occorre oggi testare la più famosa delle formule, consacrata da un secolo di applicazioni scientifiche. Ma perché quel preciso numero come fattore? Sicuramente Einstein non lo ha dedotto per tentativi, ma intendeva proprio riferirsi al quadrato della velocità della luce. Per inciso, tutte le volte che diciamo velocità della luce (299.792,5 km al secondo), la intendiamo nel vuoto, in assenza di rifrazioni di alcuna sorta. 

Sappiamo che le onde elettromagnetiche di qualsiasi frequenza viaggiano nello spazio alla velocità della luce. Sappiamo che le onde gravitazionali e pure le radiazioni viaggiano alla velocità della luce. La forza debole e la forza forte agiscono a tale velocità. I nuclei atomici sono tenuti in sé da forze che interagiscono alla velocità della luce. La materia si compatta quindi alla velocità della luce. Ogni massa, anche il nostro corpo, è sottoposta a interazioni di forze che la investono, la penetrano, la tengono ricucita alla velocità limite dello spazio-tempo, quella della luce. Ecco perché l'energia contenuta in una massa equivale alla massa stessa moltiplicata per il quadrato della velocità della luce. L'energia divenne massa per un'interazione di forze che la materializzarono alla velocità della luce. Può ritrasformarsi in energia se si rompe l'equilibrio di quelle forze che compattano la massa alla velocità della luce.

Ho dovuto ripetere più volte "velocità della luce" perché non posseggo sinonimi adeguati a sostituire tale termine.

Come vedremo, dovrò usarlo ancora a proposito delle meraviglie della vista.

Come vediamo i colori

Immaginiamoci al centro di un linciaggio, circondati da una folla scatenata che ci tira sassi da ogni parte. Possiamo vedere chi si trova davanti ai nostri occhi, ma non possiamo dire che solo da quella parte vengono scagliate pietre (purtroppo!). Anche se non le vediamo tutte insieme, le pietre ci piovono addosso a 360 gradi.

In ogni momento della nostra vita siamo fatti bersaglio da fotoni provenienti da ogni parte. Veniamo investiti a 360° da una miriade di "pacchetti"di energia elettromagnetica, alla velocità della luce. Se tutta la nostra pelle fosse provvista di sensori ottici, avremmo una visione sferica del mondo attorno a noi. Vediamo invece soltanto le immagini che investono la retina dei nostri occhi, trasportate alla velocità della luce dai fotoni.

Il fotone è il quanto di energia elettromagnetica, una particella che si comporta come un'onda avente varie lunghezze e frequenze e viaggia nello spazio alla velocità della luce.

Alle diverse lunghezze d'onda dei fotoni corrispondono colori diversi. Le onde fotoelettriche si misurano in nanometri e la gamma dei colori che il nostro occhio riesce ad assorbire va dai 380 nm (violetto) ai 780 nm (rosso)

La maggior parte degli altri mammiferi vede il mondo meno colorato, mentre gli uccelli percepiscono una più estesa gamma di colori (fino all'ultravioletto) e il loro mondo dovrebbe apparire più variegato del nostro. Le ragioni di queste differenze risiedono nella retina dell'occhio. Quello umano ha una retina con tre tipi di coni recettori del colore. La maggioranza dei mammiferi ne ha solo due, mentre gli uccelli ne hanno quattro e percepiscono anche l'ultravioletto.

La retina possiede milioni di fotorecettori, chiamati coni e bastoncelli, specializzati nell'assorbimento delle diverse lunghezze d'onda. I bastoncelli servono per vedere al buio e hanno un pigmento chiamato rodopsina, adatto ad assorbire soltanto le sfumature del grigio. I coni sono i recettori del colore. Hanno un pigmento chiamato opsina, che assorbe la luce nelle sue varie gradazioni. L'energia apportata dalla luce (non dimentichiamoci che i fotoni sono "pacchetti discreti" di energia) provoca l'eccitazione dei coni che attivano i neuroni retinici, i quali inviano impulsi al nervo ottico, che a sua volta informa il cervello del tipo di luce ricevuta. Pensate quante cose succedono in un batter d'occhio (è proprio il caso di esprimerci in questi termini) e la mia non è che una descrizione estremamente succinta del complicato processo elettrochimico di decodifica delle informazioni visive. In definitiva è il cervello che vede ciò che viene fatto filtrare dagli occhi e i colori stessi sono un'interpretazione data dal cervello alle diverse frequenze d'onda luminose che passano attraverso la retina. I sette milioni di coni retinici si suddividono in tre tipi, ognuno dei quali è specializzato per l'assorbimento di una determinata gradazione d'onda. I coni L (dall'inglese Long) sono sensibili alle onde lunghe e quindi alla percezione del rosso. I coni M (da Medium) sono sensibili alle onde medie e adatte alla percezione del verde. I coni S (da Short) sono sensibili alle onde corte e responsabili della percezione del blu. Per una corretta interpretazione dei colori non bastano al cervello i segnali provenienti da un solo tipo di cono, ma occorre il confronto tra le informazioni provenienti da coni con opsine diverse. E' dall'incrocio dell'insieme dei dati che noi "vediamo" i colori. Va detto inoltre che la percezione del rosso è dovuta anche a un fattore genetico. Risiedono infatti nel cromosoma X i due geni che codificano per l'opsina sensibile alle grandi lunghezze d'onda. Le femmine hanno due cromosomi X, mentre i maschi ne possiedono uno solo e basta la mutazione di un gene per non distinguere il rosso dal verde. Per questo il daltonismo è più diffuso fra i maschi che fra le femmine.

Come percepiamo la profondità

E' opinione prevalente che la nostra percezione tridimensionale sia dovuta al fatto di possedere due occhi. Le immagini catturate dagli occhi fornirebbero al cervello due diverse prospettive dello stesso oggetto. Dall'incrocio dei dati deriverebbe la sensazione di profondità, così da poter distinguere le cose lontane da quelle più vicine. Insomma, tutto dipenderebbe dalla vista binoculare. Nelle sale cinematografiche dove si proiettano film in 3D, venivano consegnati agli spettatori degli occhiali con una lente blu e una rossa. Chi avesse guardato lo schermo coprendo una lente con la mano, avrebbe visto le immagini a due dimensioni. Soltanto guardando attraverso le due diverse lenti si ottieneva l'effetto tridimensionale. Oggi per vedere un film in 3D non occorrono più gli occhialetti tradizionali con le lenti rosse e blu. Ma il cinema 3D è comunque un gioco, da non considerare come simulazione della vista umana. Che dire allora di chi possiede l'uso di un solo occhio? Sarebbe condannato a vedere il mondo a due sole dimensioni? Conosco due persone a me care, nate con un occhio cieco, che fanno vita regolare, hanno una patente, guidano in autostrada senza confondere le distanze, sanno distinguere la prospettiva, sia nella realtà che nelle rappresentazioni artistiche e non sembra che la vista monoculare dia loro dei particolari problemi. Per un cacciatore è importante capire la distanza che lo separa da una preda a terra o da un uccello in volo e cosa fa? Spalanca tutte e due gli occhi per vederci meglio? Al contrario, accosta un occhio al mirino e chiude l'altro. Solo così può valutare la traiettoria che deve avere il proiettile per giungere a segno. Chiunque abbia praticato il tiro al bersaglio, sa che per prendere bene la mira bisogna chiudere un occhio.

Io sono dell'opinione che la percezione della profondità dipenda principalmente dalla sequenza dei tempi impiegati dalle onde luminose per raggiungere la retina del nostro occhio. E' vero che la velocità della luce sia enormemente grande, ma ha pur sempre un valore finito (circa 300.000 km/sec). Abbiamo appena notato con quanta rapidità il cervello riesca a smistare le informazioni provenienti dalla retina per decodificare i colori. Niente di strano se riesce anche a smistare informazioni luminose per assegnare alle immagini ricevute una profondità. Le immagini degli oggetti più vicini impiegano meno tempo per arrivare a colpire la retina, rispetto alle immagini provenienti da maggiori distanze. Si tratta di differenze assolutamente planckiane (infinitesime), ma tali da non farci negare che esistano.

Possiamo sperimentare l'effetto velocità della luce tenendo accesi contemporaneamente sullo stesso canale due televisori. Uno collegato a un'emittente nazionale e l'altro collegato alla parabolica di Sky. Tra i due televisori ci sarà uno scarto di circa un secondo di tempo nella ricezione delle immagini, dovuto alla maggiore distanza che devono percorrere le onde elettromagnetiche provenienti da Sky, la cui fonte è dall'altra parte del mondo. Mentre le emittenti  nazionali sono più vicine e i loro segnali fanno prima a raggiungere il nostro indirizzo.

I processi di ricezione, trasmissione, decodifica, elaborazione dei dati vengono innescati al sopraggiungere dei "pacchetti" di fotoni nella sequenza con la quale arrivano. Non è che un fotone si fermi ad aspettare l'altro per offrire al cervello un'immagine d'insieme, come nelle foto di gruppo. Pensiamo a un  corteo di persone la cui immagine arriva alla retina oculare con la velocità di 300 metri al microsecondo. Le onde luminose provenienti dalla parte del corteo più vicina al nostro occhio, impiegheranno un tempo minore per giungere alla retina, che non quelle provenienti dal fondo del corteo e avranno una maggiore concentrazione. Per ogni onda luminosa che giunge dal fondo ne arriveranno molte di più dalla testa del corteo, in quanto devono coprire uno spazio inferiore. La maggiore concentrazione di fotoni darà informazioni migliori ai campi di risposta delle cellule gangliari, informazioni che avranno senz'altro priorità nella selezione delle immagini da trasmettere ai centri superiori.  Il flusso di informazioni verrà interpretato come un'immagine d'insieme, dove si potranno distinguere i volti delle persone più vicine, mentre i più lontani ci appariranno indecifrabili. In una pellicola fotografica resterebbe impressa un'immagine bidimensionale del corteo, perché l'obiettivo  cattura i fotoni che lo colpiscono nella durata del tempo di esposizione. Tuttavia anche in una foto si percepisce la prospettiva, data dalle figure più grandi, che interpretiamo avanti rispetto alle altre meno nitide e via via più piccole. Ma tale interpretazione è tutta psicologica, dovuta all'accumulo di esperienze visive nel corso della vita.  Sulla retina dell'occhio invece  transita un flusso di fotoni sempre mutevole la cui successione temporale ci dà la percezione della terza dimensione.

Un fiume è composto da miliardi e miliardi di goccioline d'acqua che scorrono via incessantemente e non sono mai le stesse a lambire le medesime rive.

I quanti di luce provenienti dagli oggetti che ci circondano non viaggiano nello spazio vuoto, ma sono preceduti dai fotoni riflessi dalle particelle di polvere e di umidità presenti nell'aria. Queste particelle si frappongono come una barriera fra le immagini più remote e la retina dell'osservatore. Abbiamo tutti l'esperienza dei paesaggi che sfumano all'orizzonte e a volte spariscono nella foschia.

Per dare l'illusione della profondità ai loro dipinti, artisti come Piero della Francesca si cimentarono nella prospettiva geometrica, seguendo un calcolo matematico delle proporzioni fra oggetti più vicini e oggetti più lontani. Altri, come Leonardo, furono maestri nella prospettiva aerea, dove la rappresentazione tridimensionale dello spazio era affidata all'attenuazione cromatica delle immagini, che via via sfumavano in lontananza (montagne, fiumi, campagne, alberi ecc..).

Ambedue le tecniche offrivano una rappresentazione realistica della diffusione della luce, prima dell'avvento della fotografia. Con la fotografia oggi noi possiamo verificare come il fattore tempo determini la tridimensionalità delle immagini. Quella che resta impressa sulla pellicola è l'impronta della luce pervenuta durante il tempo di scatto dell'otturatore, che, nello standard, può andare da un secondo a 1/8000 di secondo. Tempo brevissimo per noi osservatori, ma non per la luce, che in un secondo percorre 300.000 km e in un ottomillesimo di secondo ne percorre 37,5. Durante il tempo di esposizione i fotoni raggiungono la pellicola, sovrapponendosi nello spazio bidimensionale.

Gli oggetti più vicini avranno la possibilità di proiettare una maggiore quantità di pacchetti di luce rispetto agli oggetti via via più lontani e nell'immagine risultante appariranno più grandi e più nitidi degli oggetti che si trovano più indietro nello spazio e di conseguenza più indietro nel tempo. Nel nostro apparato visivo avviene la stessa cosa, ma non una volta per tutte, come nella fotografia o come in un film, che non è altro che una sequenza di foto. Ai nostri occhi le informazioni pervengono in un flusso continuo, sono elaborate in successione dai centri neurali e quelle più vicine nel tempo verranno di conseguenza considerate più vicine nello spazio. Le proporzioni con le quali ci appaiono dipendono dalla quantità di fotoni che fanno in tempo a raggiungere la retina. L'abitudine a interferire fisicamente con la diffusione della luce, ci fa interpretare poi la terza dimensione anche nella fotografia.

L'orizzonte della vita

Quando c'è il sospetto che il nostro computer sia fatto oggetto da intromissioni estranee, mentre siamo connessi a Internet, gli esperti consigliano di staccare subito il modem e  l'alimentazione elettrica. Viene poi raccomandato di attendere qualche minuto, prima di riattaccare la spina. Perché quest'ultima raccomandazione? Per dare il tempo alla macchina di raffreddarsi. I dati provenienti dal modem al computer vengono elaborati all'interno di sofisticatissimi circuiti elettronici, dove si aprono e si chiudono centinaia di milioni di contatti al secondo, che potrebbero non interrompersi subito appena staccata la spina. Finché i circuiti non si raffreddano, la corrente residua in circolazione potrebbe conservare le informazioni non ancora elaborate. Riaccendendo subito il computer s'impedirebbe l'interruzione definitiva di quella corrente e il virus continuerebbe la sua azione dannosa.

Analogamente le informazioni inviate dalla retina al nostro cervello vengono elaborate tramite una miriade di contatti elettrici fra neuroni, che, a quanto risulta, sono gli ultimi a cessare di lavorare alla morte fisica del nostro corpo. Osservando i rettili o le anguille possiamo renderci conto di cosa stiamo parlando. Recidendo la testa a un'anguilla non si ottiene subito la sua morte definitiva. Bisogna attendere che si scarichi tutta l'elettricità residua nel suo fascio di neuroni, prima di vederla immobile, senza reazioni.

Anche i nostri neuroni cerebrali sono gli ultimi a morire. In punto di morte i muscoli dell'occhio s'irrigidiscono. Il globo oculare perde la mobilità necessaria a captare il flusso d'informazioni luminose che lo colpiscono in sequenza continua. Nella retina resta impressa un'ultima immagine bidimensionale, come quella catturata dall'obiettivo di una fotocamera. La corrente residua nei neuroni permette di elaborare  quest'ultima immagine, le cui forme e i cui colori si fondono nella loro luce originaria: la luce bianca del sole. Voglio chiamare questo istante "orizzonte della vita", in analogia all'orizzonte degli eventi di un buco nero stellare.  Prima che si spengano i neuroni, la coscienza si trattiene per un attimo  sull'orizzonte della vita, dopodiché c'è il salto nel buio e nessuno è tornato indietro per raccontarci cosa ci fosse al di là. 

Al dilà

Io posso dire di essere tornato indietro, dopo essermi affacciato per un istante all'orizzonte della vita, oltre il quale erano lì, tutti insieme, i mutamenti della mia esistenza, senza divisioni di spazio e di tempo.  Tutto si svolse nell'attimo in cui i cavi dell'l'alta tensione ai quali ero rimasto attaccato andarono in corto circuito e la potente variazione del campo elettromagnetico mi stava stroncando. Ho provato a dare un senso a questa che si potrebbe interpretare come un'allucinazione estrema. Ma non fu allucinazione, perché insieme a quanto era già nella mia memoria, rivissi episodi che non appartenevano più ai miei ricordi. Come quelli della mia prima infanzia alla Cartiera, quando aprivo il cassetto in basso alla credenza di legno scuro, per rubare i savoiardi messi lì da mia madre, dopo averli sfornati e fatti raffreddare. E non si trattò soltanto di una rivisitazione d'immagini, ma di una reimmersione in una vita vissuta con i cinque sensi. Di quei savoiardi ho sentito anche la fragranza, che riaffiora ancora quando ci penso. Nella Pasqua del '44 non avevo compiuto ancora 2 anni. Eppure, di quel giorno non solo rividi il soldato tedesco che mi prese in braccio porgendomi l'uovo lesso decorato tutto attorno con una greca rossa e blu. Ma riudii anche la sua voce che cantava: "Oh du lieber Augustin, Augustin, Augustin...." E quella volta che ero sul calesse di Giovannino affiancato da mio padre in bicicletta. Avrò avuto 3 anni. All'altezza della "Cannara" (antica costruzione sul fiume Marta, che fungeva da trappola per le anguille), incontrammo "Bannantino", un giovane contadino basso di statura dalla faccia simpatica. Raccolse una pigna caduta da uno dei pini al cancello d'ingresso e me la regalò. Di quella pigna ne ricordo ora non solo la forma e le dimensioni (enormi, fra le mie manine), ma l'appiccicosità e il profumo della resina.

Se un appunto posso fare alla misteriosa vicenda del tuffo nel passato è come mai oggi si siano ricollocati nella mia memoria soltanto alcuni episodi dimenticati perché lontani nel tempo, insieme ad altri più significativi mai caduti nell'oblio. Forse nel nostro inconscio avviene una selezione degli avvenimenti da riporre nei cassetti della memoria. Selezione basata su ciò che più amiamo ricordare, senza una logica apparente. Anche se non potrei considerare casuale la sovrapposizione dei ricordi, che come in un cerchio, legarono le immagini della mia infanzia a quelle di mio figlio Virgilio, allora di appena otto mesi, che quando piangeva riuscivo a calmare mettendo sul giradischi la Suite n. 2 in re minore di J. S. Bach.

Dovevo vivere e con questo imperativo tornai nel mondo dei viventi. E se non fossi più tornato indietro, sarebbe stata quella dimensione senza tempo ciò che noi chiamiamo "Aldilà"? E' possibile che il tempo sia soltanto la raffigurazione che la nostra mente assegna all'insieme dei mutamenti tutti qui, in un eterno presente?

Perché?

Il fatto di essere sopravvissuto alla tremenda e prolungata scarica di corrente potrebbe essere considerato il punto più interessante e misterioso di tutta la vicenda. Ma se si pensa a chi è sopravvissuto anche alla sedia elettrica, non è da considerare statisticamente impossibile un tale evento. Potrei trovare giustificazioni sul mio eccellente stato fisico al momento dell'infortunio. Cosa che non mi è mai interessata approfondire. Ho sempre invece cercato di capire il mistero di quell'andata e ritorno dall'orizzonte della mia vita, la luce bianchissima e il mio passato rivissuto tutto intero in un attimo. E poi, perché soltanto il mio passato e non quello più ampio, universale? E perché non anche il futuro? 

Finché restai appeso ai cavi dell'alta tensione potevo sentire soltanto le ondate di vibrazioni che squassavano il mio corpo e rimbombavano nel cervello. Ero immerso nell'oscurità più nera. La luce bianchissima apparsa alla fine, può essere attribuita  alla scintilla (in quel caso una fiammata) che accompagna l'interruzione di un campo elettrico. Che però io non avrei potuto vedere, perché se il senso della vista era neutralizzato dalla corrente che attraversava tutte le mie cellule, tanto più doveva rimanere oscurato dal picco elettromagnetico conseguente al corto circuito. E' invece plausibile che proprio quel picco di corrente abbia mandato a sua volta in corto circuito i neuroni cerebrali, che nell'estrema variazione del loro campo elettrico, hanno emanato quella scintilla, trasmessa al cervello come un lampo di luce bianca. Altra ipotesi è quella secondo cui l'ultima immagine posatasi sulle pupille dilatate dal rigor mortis abbia raggiunto il cervello decodificata dagli ultimi impulsi elettrici neuronali, come una luce bianca, somma di tutti i colori dello spettro elettromagnetico, giunti insieme al capolinea della coscienza.

Se la luce bianca sia apparsa prima o dopo la rivisitazione del mio passato non saprei dire. Nei miei ricordi li associo in contemporanea, come al risveglio da certi sogni, dove le immagini oniriche fanno tutt'uno con un evento reale improvviso e imprevedibile.  Vale qui l'esempio della finestra della camera da letto sbattuta da una folata di vento, che ci fa svegliare di soprassalto, a conclusione di un sogno nel quale magari stavamo viaggiando a zig-zag per schivare le macchine che ci venivano addosso nell'autostrada imboccata contromano. Nel sogno finiamo per schiantarci contro un camion e ci svegliamo pieni di spavento.  In realtà a svegliarci è lo schianto della finestra, non la botta del camion contro la nostra auto. Ma il sogno ci fornisce un antefatto la cui immediatezza ci appare inspiegabile. Soltanto la nostra abitudine a collocare gli eventi lungo un percorso temporale, ci induce a rifiutare che i due eventi, quello onirico (noi che viaggiando contromano in autostrada finiamo addosso a un camion) e quello reale (la finestra sbattuta dal vento) siano avvenuti contemporaneamente.  A rigor di logica la folata di vento dovrebbe aver preceduto il sogno con il quale abbiamo (a posteriori) assegnato  una storia all'evento improvviso della finestra che sbatte. Ma il fatto di essere indotti a ritenere che il sogno sia venuto prima, dimostra quanto sia arbitrario il nostro modo di assegnare agli eventi una sequenzialità temporale. Nella vita di tutti i giorni ci troviamo a classificare i fatti tra porzioni di tempo e di spazio. Uno spazio tridimensionale. Un tempo con passato, presente e futuro. Nell'incoscienza del sonno invece siamo svincolati dai condizionamenti di quella che noi chiamiamo realtà. I sogni non seguono la freccia del tempo. E ritengo  che lo stesso discorso valga in tutte le occasioni in cui la coscienza ci abbandona, come negli stati di epilessia, di coma o sull'orizzonte della nostra vita. 

La mente

Senza entrare nel merito di questioni già discusse fino alla nausea, quali il libero arbitrio, l'anima e l'intelligenza, cercheremo di chiarirci cosa intendiamo dire quando parliamo di coscienza. Filosofi e teologi si accapigliano da millenni su questi temi e spesso a noi viene richiesto soltanto un atto di fede. Ci servono invece risposte quanto più rigorose possibili, anche se non definitive, come è prassi nella ricerca scientifica. "La Scienza non prova, esplora", affermava Gregory Bateson (1904-1980), l'antropologo britannico che dedicò gran parte del suo lavoro allo studio della mente, ma che tuttavia si rifiutava di definire il significato di coscienza, perché, affermava "il fatto stesso di porsi domande sulla coscienza porta l'investigatore fuori strada, su una pista falsa".

Mentre per il neurobiologo cileno Francisco Varela (1946-2001) "la coscienza è un'emergenza che richiede l'esistenza di questi tre fenomeni o cicli: con il corpo, con il mondo e con gli altri.....è impossibile credere che in questo o in quel circuito cerebrale risieda la coscienza". Humberto Maturana (Santiago del Cile -1928) e Fransisco Varela hanno scritto: "Quando conosciamo la conoscenza, noi generiamo il nostro stesso essere", assegnando agli uomini una coscienza riflessiva. Secondo i due scienziati "la cognizione non è una rappresentazione ma la generazione di un mondo". Il fisico austriaco Fritjof Capra usa il termine "coscienza" per indicare "il livello della mente, o della cognizione, che è caratterizzato dalla consapevolezza di sé " (F. Capra: La rete della vita).

Giustappunto della mente dobbiamo parlare, se vogliamo farci un'idea della coscienza. La mente non è qualcosa che alberga nel nostro corpo, come l'anima cartesiana o come il mistico "soffio vitale". La mente, secondo Maturana e Varela, è un processo cognitivo proprio di ogni essere vivente, che sia vegetale o animale. E' il processo stesso della vita.  Possiamo dire che non c'è vita senza mente, come non c'è mente senza vita. Le interazioni di un organismo con il suo ambiente vanno tutte insieme a formare la sua mente. La mente quindi è un processo dinamico di cognizioni, che non è proprio soltanto di organismi dotati di cervello o di sistema nervoso. Anche un corallo, una medusa e un fiore possiedono una mente.  Nell'organismo umano, alle interazioni  materiali, chimiche e sensoriali si aggiungono quelle emozionali. Per questo la nostra mente è più complessa di quella di un albero e va studiata con maggiore cautela.

Nell'essere umano il processo mentale si sviluppa attraverso molteplici interazioni, esperienze, informazioni, sensazioni di natura fisica ed emozionale. A questo processo sono interessati i sistemi endocrino, nervoso,  immunitario, i cinque sensi e la proprietà riflessiva neurale. Tramite il processo cognitivo, per dirla con Maturana e Varela, ogni individuo produce se stesso. Per tale ragione non esistono due individui uguali.

Due gemelli monozigoti, fisicamente somigliantissimi, cresciuti in due ambienti diversi posseggono ovviamente due menti diverse. Ma anche se fossero cresciuti nello stesso luogo e si fossero sposati con due gemelle perfettamente somiglianti, avrebbero ugualmente sviluppato due sé differenti, perché i loro cinque sensi e i loro sentimenti avrebbero comunque concorso alla costruzione di due processi mentali differenti.

Proviamo a guardare un oggetto fermo, inanimato. Poi chiudiamo l'occhio sinistro e lo vedremo diverso. Apriamo l'occhio sinistro e chiudiamo il destro, lo vedremo ancora diverso. E' una semplice dimostrazione di come interagisce la luce con il nostro cervello. Ai nostri occhi giunge da angolazioni diverse, ma il cervello la decodifica sommando le due angolazioni. Stesso esperimento possiamo fare con l'udito. In un luogo affollato tappiamo alternativamente le nostre orecchie. Udremo per ogni orecchio un brusio differente. Con ambedue le orecchie udremo un brusio unico. Figuriamoci cosa vedrebbero e udrebbero dallo stesso punto di osservazione gli occhi e le orecchie di un'altra persona!  E il discorso riguarda anche gli altri sensi: Tatto, gusto e odorato. Tutte le informazioni e le interazioni con l'ambiente esterno che passano per i cinque sensi e per la sfera emozionale concorrono insieme a quel processo cognitivo peculiare di ogni essere umano.

Bateson elenca sei criteri per definire la mente:

1. Una mente è un aggregato di parti e componenti interagenti.

2. L'interazione delle parti con la mente è attivata dalla differenza.

3. Il processo mentale richiede un'energia collaterale.

4. Il processo mentale richiede catene di determinazione circolari (o più complesse).

5. Nel processo mentale gli effetti della differenza devono essere considerati come trasformate (cioè, versioni codificate) della differenza che li ha preceduti.

6. La descrizione e la classificazione di questi processi di trasformazione rivelano una gerarchia di tipi logici immanenti ai fenomeni.

A chi interessa un maggiore approfondimento sul tema consiglio la lettura di "Mente e natura" di Gregory Bateson Biblioteca Sientifica  5 - Adelphi. Io mi soffermerò brevemente sul secondo punto, dove si evidenziano maggiormente gli spunti originali del pensiero di Bateson. "L'interazione delle parti con la mente è attivata dalla differenza". Affinché un evento venga registrato  nel processo mentale occorre che si verifichi una variazione nelle interazioni abbastanza sensibile da farlo percepire come "notizia di differenza". Un organismo può adattarsi alle variazioni graduali e non accorgersi dei mutamenti che avvengono in tempi lunghi. L'esempio migliore che mi viene in mente è quello della cottura delle lumache. Le più saporite erano quelle che trovavamo abbarbicate attorno agli steli dei cardi maremmani. Erano piccolissime e una volta che si ritraevano all'interno del guscio diventava un'impresa estrarle con gli aghi o con gli stuzzicadenti. Ma mia madre le metteva in pentola con l'acqua fredda. Immerse nell'acqua a temperatura ambiente le lumache si sporgevano a corna aperte fuori dal guscio e così rimanevano fino al termine della cottura. Era un trucco che aveva imparato dalla Jole, la suocera di mia sorella Ivana, il cui piatto specializzato erano le lumache maremmane al sugo con la mentuccia e il peperoncino. Se fossero state immerse nell'acqua bollente, le lumache avrebbero accusato la brusca differenza di temperatura e si sarebbero immediatamente chiuse in difesa dentro il guscio. Non si accorgevano invece del graduale aumento  e non ricevevano il segnale di pericolo fin quando era ormai troppo tardi per potersi ritrarre.

La coscienza

"L'informazione consiste in differenze che producono una differenza", afferma Bateson, definendo così la mente: "...nel mondo delle idee occorre una relazione tra due parti, oppure tra una parte all'istante 1 e la stessa parte all'istante 2, per poter attivare una qualche terza componente che possiamo chiamare il ricevente. Ciò a cui il ricevente (ad esempio un organo di senso terminale) reagisce è una differenza o un cambiamento. "

La somma di tutti i mutamenti di cui siamo oggetto va a comporre quella che noi chiamiamo mente. Il meccanismo delle differenze che attiva il processo cognitivo e forma la mente è lo stesso che attiva la coscienza. La coscienza non fa che rilevare tali mutamenti nell'istante in cui avvengono o prelevarli dai cassetti  della memoria, dove sono stati registrati in precedenza dalla mente.

La coscienza è lo specchio delle differenze mentali.

Il cervello si occupa di posizionare lo specchio (la coscienza) su quelle zone della mente che più ritiene utili focalizzare, offrendoci la consapevolezza di sapere.  Durante il sonno il cervello non riposa, si limita soltanto a oscurare la coscienza. E non lo fa alla maniera di un relè che disattiva ogni contatto, ma piuttosto come un drappo più o meno scuro gettato sullo specchio della mente. E' dimostrato che quanto più riusciamo ad oscurare quello specchio, tanto  più efficace risulterà il riposo nel sonno. Abbiamo tutti l'esperienza di addormentarci con il cervello impegnato su temi non risolti, ragionamenti e calcoli di vario tipo. Al risveglio abbiamo la sgradevole sensazione  di non aver dormito bene. Io quando ho poco tempo a disposizione e tanto bisogno di riposare faccio in modo d'inibire ogni contatto con la coscienza seguendo un metodo orientale appreso non ricordo più su quale libro. Mi distendo supino con le spalle e la testa appoggiate su un unico piano, gambe leggermente divaricate, braccia lungo i fianchi, gomiti allargati di qualche grado e mani con le palme rivolte verso il basso. Poi procedo seguendo un percorso che possiamo  suddividere in cinque fasi:

1. Annullo ogni collegamento mentale con i quattro arti, come se non possedessi né gambe né braccia e il corpo galleggiasse nell'aria.
2. Distendo tutti i muscoli facciali e il cuoio capelluto.
3. Lascio che il respiro entri e fuoriesca liberamente dalle narici e dalla bocca semiaperta, senza cercare di controllarlo.
4. Con gli occhi chiusi cerco di non immaginare niente. Una leggerissima sensazione di piacere mi avverte che i muscoli oculari sono completamente rilassati.
5. Questa fase è la più difficile, ma la più importante: annullare ogni pensiero.  Come spiritelli dispettosi i pensieri affiorano da ogni parte, li cacci dalla porta e ti rientrano dai muri. Ci vuole un po' di pazienza e un  rilassamento totale. Ci si può arrivare in otto secondi, come mi succede in situazioni ottimali, o in vari minuti. Ma una volta svuotata la testa di ogni accenno di pensiero si piomba nel sonno più ristoratore che io conosca.

In tali occasioni posso sperimentare uno stato di totale distacco della coscienza dal processo mentale, con il quale continua invece a dialogare il cervello, anche se non ne ho consapevolezza.

Il cervello

Il nostro cervello è sempre all'opera (anche nell'incoscienza del sonno), per provvedere a tutte le nostre necessità: la respirazione, la circolazione del sangue, la digestione eventuale ecc. e mantiene un contatto permanente con la mente. Ho un episodio da raccontare, molto istruttivo a riguardo. All'età di 13 anni frequentavo la scuola media a Montefiascone, dieci chilometri distante da Marta, il mio paese, dal quale facevo il pendolare con l'autobus che partiva alle sette del mattino. Alla fine delle lezioni, a noi studentelli che venivamo da fuori restavano una o due ore di attesa alla fermata del mezzo di ritorno, che partiva alle due del pomeriggio. Veniva allora un sacerdote ad allontanarci dai pericoli della strada. Ci accompagnava nel giardino del Seminario, dove potevamo usare tutti i giochi dei seminaristi, a quell'ora in mensa o a riposo nelle loro stanze. Il nostro gioco preferito era il Giro d'Italia, un circuito ricavato nella terra argillosa compressa, con tanto di curve e salite. Vinceva chi riusciva a mandare per primo al traguardo la propria biglia di vetro, spinta a colpi di dito medio (un colpo ciascuno a turno).  Un giorno trovammo nel giardino un nuovo Giro d'Italia costruito dai seminaristi. Era più elaborato degli altri e il percorso terminava sulla cima di una montagna, davanti alla porta del castello che sovrastava la vetta. Nessuno di noi riuscì a terminare quel giro, perché, giunta alla porta del castello, la biglia tornava indietro rotolando ancora giù dalla montagna. Tirammo le conclusioni che i seminaristi dovevano essere dei campioni se avevano scelto un traguardo tanto difficile. Quella notte sognai il giardino del Seminario e i giovani seminaristi intenti a scavare una galleria sotto al castello. La pista continuava dietro la montagna e scendeva giù a valle terminando in zona pianeggiante. All'indomani, mentre ci incamminavamo verso il Seminario, raccontai il sogno ai miei amici e grande fu la sorpresa quando trovammo quel Giro d'Italia completato così come l'avevo sognato.  Il mio cervello durante il sonno aveva continuato a dialogare con la mente per dare una risposta logica a un problema che mi si era presentato in giornata.

Nei momenti in cui la mente non riceve dall'esterno stimoli apprezzabili al punto da essere registrati come informazioni (segnali di differenza, cambiamenti d'intensità acustica o luminosa ecc.) il cervello si trova nelle condizioni ottimali per prodursi in quelle astrazioni apparentemente scollegate dal mondo cosiddetto reale, che nel sonno si palesano sottoforma di sogni. Se mentre dormiamo la mente s'imbatte in una significativa interazione con l'ambiente, come il fracasso di un oggetto che cade a terra, la puntura di un insetto, un richiamo verbale ad alta voce, un treno che passa, uno spruzzo d'acqua fredda, ecc...,  a quel punto il cervello libera dall'oscurità lo specchio della mente,  per riflettere quell'interazione ambientale. Lo specchio della mente che si attiva nei mutamenti mentali per permetterci di agire - reagire fisicamente agli stimoli esterni è ciò che io intendo per coscienza.

I neuroni specchio

Nei primi anni '90 del secolo scorso, un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Neuroscienze dell'Università di Parma, Giacomo Rizzolati, Leonardo Fogassi, e Vittorio Gallese, studiando la corteccia motoria del cervello per capire i processi elettrochimici dei neuroni associati  ai comandi della mano e della bocca, fecero una scoperta di portata storica. Esperimenti condotti sulle scimmie e poi sull'uomo portarono alla scoperta, in determinate zone del cervello, di gruppi di neuroni che essi stessi chiamarono "neuroni specchio". E' grazie a questi neuroni che riusciamo a immedesimarci nelle azioni e nelle emozioni altrui. Riusciamo a capire e a imitare gli altri, ma non solo. Con pochi indizi riusciamo a capire un'intenzione e a prevedere l'azione conseguente.

A me, che in autostrada viaggio normalmente nella corsia di mezzo, è capitato di chiedere come si possano percorrere centinaia di chilometri nel mezzo a un fiume di macchine che frenano, sorpassano, fanno zig-zag, senza mai urtarsi (gli incidenti possiamo classificarli come eccezioni statisticamente rare). La lezione sui neuroni specchio mi ha dato una risposta plausibile: l'automobilista, in ogni istante di guida, riesce a interpretare i movimenti che lo circondano e a prevedere in tempo reale le intenzioni che determineranno le future variazioni del movimento globale. Contemporaneamente i neuroni sono pronti ad attivarsi nei comandi delle azioni appropriate da eseguire. A mio parere i neuroni specchio giustificherebbero anche la coscienza che abbiamo chiamato specchio della mente. Durante la guida ci troviamo in presenza di continue differenze che interferiscono con la nostra mente e mantengono attiva la coscienza. Il cervello presiederebbe la regia dirigendo l'attenzione della coscienza sui mutamenti più significativi. I neuroni specchio si attiverebbero di riflesso ad ogni mutamento ambientale prima ancora che sia la nostra razionalità a decidere il da farsi.

Abbiamo descritto la mente come un processo cognitivo individuale. Ora immaginiamo questo processo mentale come la ripresa di un film lunga tutta una vita. Una ripresa che si svolge all'interno di noi stessi. I gruppi di neuroni che attengono alla vista inquadrano le scene, i gruppi di neuroni che attengono all'udito registrano i suoni, quelli del gusto i sapori e così via. Potremmo considerare i gruppi di neuroni specchio come la pellicola sulla quale vengono impresse tutte le riprese, che in ogni momento della vita possiamo rivedere. In questo contesto il cervello avrebbe il ruolo di regista tuttofare, che manovra cinepresa e proiettore. Filma tutto ciò che c'è da filmare e, in caso di necessità o di richiesta dell'individuo, posiziona il proiettore sugli spezzoni di film da visionare. Nell'attimo in cui la vita dovesse abbandonarci, il cervello terminerebbe ogni ripresa. Interrotte le vie di comunicazione con tutti gli organi sensoriali, il nostro regista rivedrebbe l'intero film, che i gruppi di neuroni gli mostrerebbero per un'ultima frazione di secondo prima di abbandonarci.

Questa del film lungo una vita rivissuto in una frazione di secondo (più esattamente in un infinitesimo spazio di tempo) non è un'ipotesi paradossale. Il film che è in noi, la mente, non ha sequenza temporale, è tutto qui, adesso. Soltanto quando la coscienza è attiva a noi succede di misurare le distanze temporali fra il prima e il dopo, mettendo in fila gli eventi, perché è necessario che sia così nella dimensione in cui ci troviamo, la terza dimensione. L'unica che possiamo intuire e comprendere. Ma quando la mente è scollegata dalla coscienza, come durante il sonno, essa ci appare senza limiti dimensionali e temporali. Abbiamo già accennato ai sogni che motivano un brusco risveglio. Lo schianto di una finestra sbattuta dal vento interrompe il nostro sonno e capita di svegliarci da un sogno dove quello stesso schianto lo avevamo attribuito a un incidente avvenuto dopo lunghe manovre in autostrada. Nell'istante in cui la finestra sbatte facciamo in tempo a imbastirci sopra un sogno, che fornisce un antefatto al fracasso che provoca il risveglio. Un'ultima testimonianza: la mia nipotina Francesca, all'età di tre anni, sfruttava ogni occasione per dormire nel letto grande dei nonni e quando potevamo, io e mia moglie l'accontentavamo, pur sapendo quanto fosse irrequieta nel sonno. Uno scricciolo che si metteva di traverso e a forza di spinte a destra e a sinistra quasi ci sbatteva fuori dal letto. Una notte stavo sognando di essere capitato in un paese sconosciuto dove venivo avvicinato da alcuni brutti ceffi che, armi alla mano mi chiedevano il portafoglio. In un primo tempo cercavo di tergiversare, poi mi davo alla fuga e il bandito con la pistola sparò. Il colpo mi raggiungeva al fianco e mi svegliai quasi senza fiato, per scoprire che il colpo al fianco era dovuto a un calcio dell'adorabile nipotina. A quel calcio io avevo fatto precedere un sogno che  giustificasse l'improvviso dolore al fianco. A dimostrazione che negli stati d'incoscienza non esiste un prima e un dopo. La nostra mente è come una vasca, per riempire la quale sono stati necessari tanti secchi d'acqua. Immergendoci nella vasca non veniamo bagnati prima dall'acqua del primo secchio versato, poi da quella del secondo e così via. Ma veniamo semplicemente bagnati dall'acqua della vasca, il cui volume è la somma di quella versata un secchio dopo l'altro.

La freccia del tempo

Il processo cognitivo segue una freccia temporale che va dalla nascita alla morte dell'individuo (c'è chi lo fa partire addirittura appena dopo il concepimento). Non possiamo immaginare un percorso inverso o un'immissione di dati tutti insieme. Nella nostra dimensione spazio-temporale non può che essere così. Ma il nostro cervello non sembra subire limitazioni di questo genere. Può pescare fra gli eventi del passato, può guardare nel presente e può crearsi un'immagine del futuro. Con il pensiero si può essere contemporaneamente a piazza del Duomo a Milano e al Sambodromo di Rio de Janeiro. Possiamo andare indietro nel tempo per aprire i cassetti della memoria e programmare il futuro. Mentre viaggiamo con il pensiero il cervello prosegue imperterrito nelle sue funzioni manageriali: ordina al cuore di pompare, ai polmoni di respirare, al pancreas di produrre insulina, al fegato di produrre colesterolo, ai reni di filtrare il sangue. Insomma, mentre impegna alcuni gruppi di neuroni a soddisfare i nostri pensieri, non smette un attimo di trasmettere al corpo gli ordini necessari per mantenerci in vita.

Nel frattempo la mente prosegue il suo aggiornamento in direzione → Passato→Presente. Ma il processo cognitivo non matura in un organismo statico. Ogni miliardesimo di secondo il corpo umano medio cambia mille miliardi dei suoi atomi. I mille miliardi di atomi che ogni miliardesimo di secondo subentrano a dare il cambio ad altrettanti atomi, ne assumono in eredità le cognizioni accumulate fino a quel momento e non ci sarà frazione di tempo, anche inferiore al miliardesimo di secondo, in cui l'intero organismo vivente si trovi in condizioni di staticità. Al cessare della vita, s'interrompe il processo di aggiornamento mentale. Ciò che siamo stati dovrebbe apparirci tutto insieme, nell'unico attimo in cui il cervello non ha più altri impegni. Un ultimo flash illumina la mente intera, poi il buio. Io penso che sia andata così in quel settembre del 1970, quando mi affacciai all'orizzonte della vita.

E la freccia del tempo dove la mettiamo? Se ci sono voluti 28 anni per fare una mente, ne dovrebbero trascorrere altrettanti per rivedere tutto. Se non vogliamo considerare la tesi animistica secondo la quale la mente è separata dalla materialità del corpo nel quale alberga, dobbiamo risolvere questo dilemma.

Che il tempo esista, nessuno lo mette in discussione. Il nostro destino segue la freccia passato→ futuro, ne siamo convinti e, come abbiamo già detto,  non può che essere così, nella nostra dimensione spazio-temporale.  Non siamo tuttavia in contraddizione se diciamo che il tempo esiste per noi, ma potrebbe non esistere in una realtà più ampia.

Per capirci meglio, proviamo a immaginare come vedrebbe il mondo Mr. Linea, l'omino di Osvaldo Cavandoli. Occupa lo spazio di una sola dimensione. Potrebbe essere convinto che il mondo reale sia tutto lì, nella sua linea. Ma lo schermo in cui si muove è fatto di due dimensioni e il televisore che contiene lo schermo ne ha tre. Nella terza dimensione ci siamo anche noi e possiamo manipolare sia il televisore che lo schermo, cosa che non può fare Mr. Linea. Può misurare le porzioni di spazio percorso avanti o indietro e il tempo necessario a muoversi nell'unica dimensione a lui possibile. Ma non può interferire con l'ambiente attorno al televisore, uscendo dallo schermo.   La sua storia è fatta di mutamenti spazio-temporali lungo una sola linea. La nostra storia si muove in tre dimensioni. Abbiamo ragione di dire che l'omino si sbaglia se crede che tutto il mondo sia in quella linea, ma noi siamo sicuri che il mondo reale sia questo in cui ci muoviamo? L'Universo conosciuto è caratterizzato dallo spazio-tempo, ma non è escluso che faccia parte di altre dimensioni, dove non ha senso parlare di spazio e di tempo. Come riteniamo limitato il mondo di Mr. Linea, dovremmo considerare limitato anche il nostro mondo, se accettiamo l'ipotesi di più dimensioni a noi sconosciute. Siccome la moderna scienza ci dice che questa non è una mera ipotesi, prepariamoci a mettere in discussione tutte le nostre certezze. Compresa la freccia temporale, che consideriamo orientata dal passato verso il futuro soltanto per compiacere le nostre condizioni di esseri viventi, abituati a incasellare i mutamenti (preferisco usare questo termine piuttosto di "eventi") uno dietro l'altro, dal passato al presente.

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