Introduzione

"Come un insetto caduto nella ragnatela, rimasi invischiato in quella trappola mortale, con la mano destra attaccata ai cavi dell'alta tensione e la sinistra appiccicata alla lunga scala metallica appoggiata al muro. All'inizio cercai rabbiosamente di staccarmi, ma non riuscivo a scollare nessuna delle due mani. La sinistra sembrava fosse saldata alla scala e la destra, piuttosto che ubbidire alla mia volontà, mi tirava verso l'alto, catturata da un campo magnetico che sembrava risucchiare tutto il mio corpo. La mia pelle, le mie ossa, le mie viscere vibravano  con la stessa frequenza della corrente che le attraversava, mentre un ronzio alternato martellava le mie tempie. Cercavo disperatamente di liberarmi, ma la lotta che stavo facendo era tutta interna ai miei pensieri. Non poteva essere lotta fisica, anche se credevo di reagire con tutte le mie forze. Quella potenza invisibile aveva neutralizzato ogni muscolo, scollato ogni nervo dalla  volontà. Ero ormai alla consapevolezza della fine, quando mi sentii catapultato all'interno di una luce bianchissima e contemporaneamente rivissi il mio passato, tutto in un istante". (Una storia vera - introduzione).   

Nessuno è riuscito a capire (e io per primo) come sia stato possibile sopravvivere a quella prolungata scossa. Eppure non è mai stato quel prodigio a incrementare la mia voglia di capire. La cosa più misteriosa e degna di essere capita ritengo sia quell'attimo in cui ho rivissuto i 28 anni della mia vita. E per cercare di capire ho consultato una enorme quantità libri e riviste di scienze, di religione e di filosofia. La Filosofia arricchiva le mie argomentazioni, ma non poteva che offrirmi risposte aleatorie. La religione ha il passepartout per ogni dilemma. Un dio infinitamente misericordioso deciderebbe vita e morte, felicità e sofferenze, alla stregua di un dittatore universale. "Non si muove foglia che dio non voglia", è il detto che ne consegue e fornisce a tutti il monito di non stare a cercare risposte altrove. Troppo facile! La Scienza invece non chiede atti di fede, chiede soltanto di mantenere viva la curiosità, la voglia di capire. Le sue risposte possono essere paragonate ai gradini di una scala, dove non se ne intravede mai l'ultimo. Una risposta per ogni gradino di conoscenza, cui fanno seguito altre domande a imporre altri gradini da superare. Ho scelto di percorrere il sentiero scientifico e ho scoperto la bellezza del dubbio. Mi avevano insegnato che la felicità si ottiene nella Fede, ma se la Fede mi chiede di non cercare risposte al di fuori di quelle divine, la sua non può chiamarsi Felicità, ma Estasi, Sazietà del pensiero. Ho invece raggiunto vette di felicità tramite il Dubbio, figlio dell'Angoscia, generatore di Verità aperte ad altre soluzioni, dove ognuno ha la possibilità di congetturare. Il cammino della conoscenza è quello che offre le maggiori soddisfazioni a uno spirito inquieto. Non è la Fede nella Verità ultima a nutrire il nostro spirito, ma il Dubbio generatore di domande.

Forse non capirò mai come sia possibile rivedere tutta la vita in un istante e tornare per raccontarne l'esperienza. Ma non mi chiedo più se sia proprio questo il fine della mia ricerca. E vorrei che non si spegnesse mai la mia sete di conoscere.

E' con gioia che mi accingo a divulgare con parole mie quanto appreso da pubblicazioni scientifiche non sempre alla portata di tutti. Alcuni concetti sono miei personali, ma non li ritengo indiscutibili.

Dimensione zero

Nessuno si spaventi o inorridisca se tratterò in maniera ultradivulgativa ("all'amatriciana", potrei dire) argomenti di natura scientifica sui quali hanno lavorato le menti più brillanti della storia dell'umanità. Alla fine del libro fornirò una bibliografia, per chi volesse approfondire le materie trattate. Nessuno comunque tema di annoiarsi, perché nei misteri della natura è scritto il romanzo più avvincente che si possa immaginare.

Avrei voluto cominciare subito con gli argomenti più stringenti, per rispondere al primo quesito: "Cosa accade nel cervello umano ai confini della vita?", ma avrei percorso scorciatoie che avrebbero fatto sembrare troppo semplicistici i miei ragionamenti e nel contempo non ci avrebbe guadagnato in bellezza tutto il romanzo che mi accingo a scrivere.

Fig. 1

Cominciamo allora dall'inizio, cominciamo da zero. Dalla dimensione zero.

Non potendo immaginare un mondo a dimensione zero (ma questo è solo un nostro limite) lo ipotizziamo tutto compresso in un puntino. Pensiamo a un contorsionista aggomitolato in un contenitore di poche decine di centimetri cubi. Diciamo che è riuscito a incurvarsi in una maniera per noi proibita, ma non impossibile umanamente. Per entrare in un puntino  l'Universo deve avere avuto un grado d'incurvatura infinito, quindi inimmaginabile. Figuriamoci ora di voler mettere nella nostra valigia per le vacanze non soltanto gli abiti e gli effetti personali, ma anche tutte le cose alle quali non vorremmo rinunciare: tutti gli elettrodomestici di casa, gli armadi, il divano preferito, il televisore, il computer, la lavatrice, il frigorifero, il box doccia, il bidè (che fuori d'Italia è difficile avere), la bicicletta ecc. Per stipare il tutto  nella resistentissima valigia occorrerà un'enorme forza di pressurizzazione.  Per ridurre l'Universo in un infinitesimo puntino si è pensato a una forza gravitazionale infinita.

Più precisi non possiamo essere, ma si pensa che questa sia stata la situazione a zero dimensioni. Poi 13,7 miliardi di anni fa (la data è più o meno sicura) per una ragione che non sappiamo, per un motivo aperto a tutte le ipotesi, non esclusa quella divina (la scorciatoia più facile), il puntino esplose e l'Universo cominciò a espandersi velocemente in tutte le direzioni, così come si srotolerebbe il contenuto pressurizzato della nostra valigia, una volta aperta.  L'esempio figurativo finisce qui, perché l'espansione del contenuto della valigia terminerebbe quando tutti gli oggetti tornerebbero alla loro forma originale, mentre l'espansione cosmica, a distanza di quasi 14 miliardi di anni, non è ancora terminata e c'è chi pensa che debba andare avanti all'infinito. Anche se sta prevalendo l'idea di un'evoluzione dell'Universo dal Big bang al Big crunch,  ossia di un'espansione limite, oltre la quale avverrebbe un'inversione di rotta in direzione di un ricompattamento dell'Universo in un puntino senza spazio e senza tempo.

Dopo un centesimo di secondo dalla nascita l'Universo aveva una temperatura di cento miliardi di gradi centigradi (un miliardo di volte più caldo dell'acqua bollente)... e fiat lux! Dopo tre minuti la luce predominava, insieme ai Neutrini, Antineutrini, Elettroni e Antielettroni, su tutti gli altri componenti decisamente minoritari, fra i quali una piccola quantità di Protoni e Neutroni, non ancora rinserrati nel nucleo. Cento secondi più tardi la temperatura scese a un miliardo di gradi e finì così la libera uscita di Protoni e Neutroni, che furono catturati nel nucleo (per questo hanno il comune soprannome di "Nucleoni") da una forza irresistibile.  Espandendosi l'Universo si raffreddava fino al punto (centinaia di migliaia di anni più tardi) da rendere possibile agli Elettroni di unirsi ai nuclei per formare atomi di idrogeno e elio. Gas che la forza gravitazionale cominciò ad addensare, preparando la materia  che dopo cento milioni di anni andò a costituire le prime stelle. Ci vollero ancora 9 miliardi di anni prima che nascessero il Sole e la Terra. Quindi il nostro pianeta ha meno di 5 miliardi di anni. Per essere pignoli, i geologi gli danno un'età di 4,6 miliardi di anni.

Secondo le ultime osservazioni scientifiche, prima dell'inizio dei tempi la forza di gravità era infinitamente attrattiva, per diventare improvvisamente repulsiva grazie a un evento che vorremmo tanto conoscere. La forza gravitazionale repulsiva durò un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo. Il tempo sufficiente per permettere un'espansione accelerata dell'Universo, che raggiunse una dimensione pari a 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 di volte quella che aveva un attimo prima, dopodichè il campo gravitazionale tornava ad essere attrattivo. Mentre l'Universo continuava la sua espansione. Questo ci dice la Teoria Inflazionaria dell'Universo e dobbiamo crederci, perché si basa su osservazioni, esperimenti e calcoli matematici. Troppo lunghi da descrivere, ma ci possiamo fidare.

L'espansione dell'Universo somiglia a un  fuggi fuggi generale di galassie che si allontanano una dall'altra, come farebbe una folla,  alla quale venisse annunciato che fra le centinaia di persone presenti nella piazza c'è un appestato. Si pensava che l'espansione avesse subìto un rallentamento ad opera dell'attrazione gravitazionale, sempre più diluita nel tempo, ma comunque presente e attiva. Oggi sappiamo  invece che l'Universo è tornato a espandersi in maniera accelerata. Con il telescopio di Hubble nel 2004 si è potuta fotografare la transizione dalla decelerazione all'accelerazione, avvenuta circa cinque miliardi di anni fa.

Solo per curiosità diciamo che la vita, sotto forma di aminoacidi, apparve sulla Terra meno di 4 miliardi di anni fa e le prime cellule animali si formarono 630 milioni di anni fa. In tutto questo maestoso succedersi di eventi, l'uomo, o meglio il primate a lui più vicino, arrivò appena 70 milioni di anni fa. Infine, l'Homo sapiens sapiens, l'uomo moderno,  può vantare un'età compresa tra i 35.000 e i 10.000 anni. Un neonato, a confronto, ma abbastanza presuntuoso da pensare che tutto questo po' po' di universo fosse stato preparato per lui e che potesse disporne a piacimento.

Si fa presto a dire Gravità

Dietro le quinte di questo meraviglioso palcoscenico cosmico c'è sempre stata e ci sarà la Gravità. Questa forza è talmente presente nella nostra vita quotidiana che noi non ci facciamo neanche caso, come non facciamo caso al nostro respiro. Sappiamo che attrae ogni corpo in direzione del centro della terra. Per causa sua camminiamo con i piedi al suolo, fatichiamo a pedalare in salita e siamo costretti a frenare in discesa. Se tiriamo una pietra in aria dobbiamo allontanarci dalla sua traiettoria prima che ci ricada sulla testa. Non ci vuole Newton per capire come mai una mela matura cada dall'albero verso il basso anziché verso l'alto. E' ovvio no? No che non è ovvio, se giganti della scienza come Galileo  hanno dedicato al fenomeno della gravitazione tanti dei loro studi. Newton creò un'apposita legge a riguardo e Einstein addirittura ci costruì sopra la più rivoluzionaria delle teorie:  la Teoria  Generale della Relatività.

Tutti i corpi  hanno una forza di attrazione proporzionale alla loro massa. Per esempio, la forza di gravità del sole è maggiore di quella della Terra e la Terra attrae di più della Luna. Un camion possiede più attrazione di un'automobile, una moto ne ha più di una bicicletta e così via, anche se non ce ne accorgiamo a causa della trascurabile massa di questi corpi. Secondo la legge gravitazionale di Newton la forza di attrazione fra due corpi dipende dalle loro masse (quello più pesante attrae quello più leggero) e dalla distanza fra di essi. Diminuisce o aumenta in base al quadrato della loro distanza. Se la distanza aumenta del doppio, la gravità diminuisce quattro volte (2 x 2 = 4), se aumenta del triplo la gravità diminuisce di nove volte (3 x 3 = 9) ecc. Succede l'inverso quando la distanza diminuisce.

Questa legge è universalmente valida, ma definisce soltanto un aspetto della gravità e non ci dice in cosa consiste questa forza. Einstein andò oltre. La sua Teoria della Relatività Generale afferma che la forza di gravità dipende non solo dalla massa, ma anche dall'energia e dalla pressione e agisce anche sulla luce e sul tempo.

Per intanto prendiamo degli appunti sulla gravità, la cui natura verrà meglio compresa dopo la necessaria presentazione di altri elementi della rivoluzione einsteiniana:

a) IL MOTO ACCELERATO PROVOCA LA CURVATURA DELLO SPAZIO E DEL TEMPO

b) IL TEMPO E LO SPAZIO POSSONO PIEGARSI E DISTORCERSI PER TRASMETTERE LA FORZA GRAVITAZIONALE.

c) LA GRAVITA' E' UNA CONSEGUENZA DEL FATTO CHE LO SPAZIO-TEMPO E' INCURVATO (DISTORTO) DALLA DISTRIBUZIONE DELLA MASSA E DELL'ENERGIA IN ESSO PRESENTI

Alcune cose però vanno dette subito, per non restare troppo nel vago.

Tutti i corpi in movimento tendono a seguire un percorso rettilineo nello spazio. La Terra, se non incappasse nel campo gravitazionale del sole, che incurva lo spazio attorno a sé, tirerebbe dritta per la sua strada. Stesso discorso vale nel rapporto Terra-Luna. 

Ogni corpo in moto accelerato provoca attorno a sé una curvatura dello spazio-tempo e un campo gravitazionale.

Viaggiando in auto possiamo sperimentare questo effetto. Se acceleriamo improvvisamente ci sentiremo schiacciare contro lo schienale del sedile, se deceleriamo bruscamente o freniamo, ci sentiremo spinti verso il volante. Affrontando una curva a destra ci sentiremo attratti verso sinistra. Curvando a sinistra verremo attratti a destra. E' l'effetto della forza di gravità creata dal cambiamento di moto e di direzione della nostra auto. Nel linguaggio della fisica ogni cambiamento di moto si dice accelerazione.

Se dovessimo viaggiare con la nostra auto su un terreno perfettamente  liscio e pianeggiante, sempre alla stessa velocità, senza mai accelerare o decelerare, né curvare,  non proveremmo alcuna attrazione gravitazionale, fatta eccezione per quella terrestre.

La Gravità è la Curvatura dello Spazio-Tempo. Come un cane che si morde la coda, la massa incurva lo spazio e lo spazio costringe la massa a muoversi nelle sue incurvature. Possiamo dire che la curvatura dello spazio-tempo e la gravità sono la stessa cosa.

Fig. 2

Spazio-Tempo

Prima di perfezionare le sue ricerche sulla gravità Einstein accertò che la luce viaggia costantemente a 300.000 chilometri al secondo  e che a quella velocità non esiste il tempo (esattamente sarebbero 299.792,5 km/sec., ma noi diremo sempre trecentomila, per comodità)  La luce quindi non invecchia mai. Un fotone uscito dal big bang (dall'origine dell'Universo), a distanza di 13,7 miliardi di anni non è invecchiato di un solo secondo. L'elisir dell'eterna giovinezza, tanto ricercato dagli antichi alchimisti (ma non è ancora detto che l'uomo si sia arreso) si può trovare in un raggio di luce. Poterlo cavalcare ci renderebbe immortali. Peccato che solo la luce può viaggiare alla velocità della luce!

Secondo Einstein tutti gli oggetti nell'Universo (noi compresi) sono sempre in moto nello spazio-tempo alla velocità della luce. Ma intendiamoci bene: ho detto nello SPAZIO-TEMPO, che non è lo spazio tridimensionale che tutti conosciamo, ma lo spazio quadridimensionale, dove la quarta dimensione è data dal TEMPO. 

Fig. 3

Ricapitolando: un puntino ha zero dimensioni, una linea ha una dimensione, un poligono ne ha due, un cubo ne ha tre, un cubo nel tempo ne ha quattro. Se infatti vogliamo essere realisti (con il senno di oggi),  osservando un oggetto, non possiamo dire di vedere lo stesso oggetto dopo un istante e dopo un istante ancora. Anche la nostra faccia non è la stessa che guardiamo allo specchio, perché mentre l'immagine della nostra faccia raggiunge lo specchio, torna riflessa ai nostri occhi e viene elaborata dal cervello, trascorrono alcune frazioni di secondo, impercettibili, ma tanto reali da farci dire che la percezione dell'immagine non è istantanea. Mentre raggiunge la nostra retina, noi ci siamo spostati più  in là nel tempo.

Ci siamo un pochino invecchiati. Quando diciamo quarta dimensione diciamo quindi spazio+tempo. Non uno spazio statico tridimensionale come quello che riteniamo di occupare, ma lo spazio dinamico che occupiamo realmente nel tempo.

Un buon esperimento può essere quello di  osservare un cubetto di ghiaccio. Appena tolto dal frigo ci appare come un solido nelle sue tre dimensioni spaziali: altezza, larghezza e profondità. Poi comincia a sciogliersi e tutti i suoi spigoli si smussano, si arrotonda, si scioglie e rimpiccolisce a poco a poco fino a sparire in una piccola pozza d'acqua. Attraverso l'osservazione di questi mutamenti abbiamo avuto la prova che il cubetto non ha mai stazionato in tre sole dimensioni, ma ha seguito sempre una quarta dimensione, che è il tempo. Ha viaggiato nello spazio-tempo.  Ma c'è di più. Tutti gli oggetti nella stanza e la stanza stessa sono invecchiati insieme a quel cubetto. La nostra stanza è un comune spazio a tre dimensioni. Le sue pareti e tutto ciò che sta dentro sono esposti al trascorrere del tempo. Ma non è che il tempo attraversi la stanza come una folata di vento. E' la stanza medesima, con tutto ciò che contiene, a muoversi nel tempo, alla stessa maniera di quel cubetto di ghiaccio, che in un certo numero di minuti-secondi ha attraversato una intensa quantità di mutamenti, la cui enumerazione chiamiamo tempo. Se avessimo filmato l'esperimento con una videocamera a 299.792 scatti al secondo(assolutamente impossibile in realtà), avremmo avuto a disposizione un'infinità di fotogrammi, nessuno identico all'altro, che tutti insieme avrebbero rappresentato l'immagine della quarta dimensione del cubo.

Lo spazio non è statico, ma in continuo mutamento. Questo incessante evolversi che chiamiamo tempo è la dimensione in più che va ad aggiungersi alle tre spaziali. Dopo Einstein non esistono più uno spazio statico e un tempo uguale per tutti. Esiste lo spazio-tempo. E, giusto per complicare le cose, non possiamo dire che il tempo sia uguale per tutti, ma la sua misura dipende dal punto di osservazione e dalla velocità con la quale si muovono gli osservatori stessi. Ipotizziamo di abitare all'interno di un grande orologio sospeso oltre l'atmosfera terrestre. Due o più osservatori che viaggiassero nei paraggi a velocità e in direzioni diverse, non vedrebbero le lancette dell'orologio poste nella medesima posizione. Per noi potrebbero segnare le 12,30, ma per chi si avvicina a noi (a velocità prossima a quella della luce) potrebbero segnare le 12,20 e  chi si allontana (sempre a velocità prossima a quella della luce) potrebbe leggere le 12,40. Nel primo esempio ho usato il cubetto di ghiaccio, perché le sue configurazioni cambiano in uno spazio di tempo più o meno breve  (a seconda della temperatura ambiente) e quindi più facili da osservare. Ma se si fosse trattato di un cubo di marmo non sarebbe cambiata la dinamica della quarta dimensione, anche se avremmo potuto percepire i vari mutamenti di configurazione soltanto  a distanza di migliaia o milioni di anni. Nel secondo esempio ho parlato di velocità prossime a quella della luce, perché a velocità inferiori non potremmo registrare diversità significative, anche se sempre e comunque due o più osservatori in movimento, a velocità e direzioni diverse, non possono condividere la medesima dimensione tempo.

E' bene soffermarci ancora un po' su questo argomento, perché è il più ostico di tutti. Vivere in un mondo a tre dimensioni e farsi un'idea della quarta dimensione è altrettanto difficile come per il pesciolino rosso è difficile capire il funzionamento del mondo al di fuori dalla sua vasca.

Si fa presto a dire Velocità

Seduti nella nostra auto a motore spento, noi non ci facciamo caso ma stiamo viaggiando continuamente in linea retta,  a una velocità pazzesca, quella della luce. Ci stiamo muovendo nel tempo a 300.000 Km al secondo. Appena accendiamo il motore e ci mettiamo in marcia non facciamo altro che muoverci nello spazio a tre dimensioni (mentre stiamo già viaggiando nella dimensione tempo a 300 mila Km/sec).  Se potessimo spingere la nostra auto alla velocità di 200.000 Km al secondo potremmo pensare di muoverci nello spazio-tempo a 500.000 Km/sec (200.000+300.000=500.000) e invece no, la nostra velocità sarà sempre e comunque di 300.000 Km/sec. Questo perché con il nostro moto nello spazio non facciamo altro che sottrarre un'identica porzione di velocità al moto nel tempo. Le due velocità sommate faranno sempre 300.000 Km/sec, che andiamo a 100 all'ora o a velocità supersonica.

Fig. 4

Nella mia professione di Conduttore di generatori di vapore (fuochista) ho avuto a che fare quotidianamente con la dinamica dei fluidi, esperienza che mi ha facilitato la comprensione del moto relativistico.

Non sto qui a spiegare come funziona un venturimetro o un iniettore di vapore per l'alimentazione delle caldaie. Un attrezzo che tutti possiamo avere a portata di mano si presta bene come esempio: la canna dell'acqua a getto regolabile.

Fig.5

In ogni recipiente chiuso la pressione di un fluido si distribuisce equamente su ogni centimetro quadrato della superficie interna. In un'autoclave tenuta in pressione a 3 kg/cm²  l'acqua contenuta preme contro la superficie interna con la forza di 3 chilogrammi per ogni centimetro quadrato. Quando apriamo il rubinetto, la pressione assume due caratteristiche: STATICA e DINAMICA. La pressione statica è quella che già premeva contro la superficie dell'autoclave e che ora si distribuisce anche per il tubo.  La pressione dinamica è quella che spinge l'acqua in direzione dell'uscita del tubo. Se la pressione dinamica ha il valore di 1 kg/cm², vuol dire che quel chilogrammo lo ha sottratto alla pressione statica, alla quale ora ne restano due. Sommate le due pressioni, il valore torna comunque a 3 kg/cm² Se all'estremità del tubo abbiamo un regolatore del getto, possiamo ridurre il diametro del tubo. Vedendo l'acqua schizzare più lontano siamo portati a pensare che la pressione sia aumentata. Infatti il getto diventa più impetuoso, anche se più sottile. Ma quella che aumenta è soltanto la pressione dinamica e tutto a spese della statica, che diminuisce in pari misura. Se nella strozzatura del tubo dove agisce il regolatore la pressione dinamica raggiunge 2,5 kg/cm², quella statica sarà di 0,5 kg/cm² e la pressione totale farà sempre 3 kg/cm², esattamente come la pressione nel resto del tubo, nella sezione del rubinetto e nell'autoclave. Possiamo stringere quanto vogliamo il regolatore, ma la pressione dinamica non potrà mai eguagliare e tantomeno superare la pressione totale. Proprio come avviene nello spazio-tempo, dove  il moto nello spazio sottrae velocità al moto nel tempo, ma non potrà mai eguagliare o superare la velocità della luce.

Sappiamo ora che muovendoci nello spazio provochiamo una diminuzione di moto nel tempo.

Come restare giovani

A questo punto credo che siamo pronti per metabolizzare un'altra notizia:

Viaggiando si vive più a lungo.

Il tempo rallenta per chi si muove e vive più a lungo chi riesce ad andare più veloce.

La Scienza non permette di mettere il suo timbro di convalida se le teorie non vengono avvalorate da più sperimentazioni o da prove di laboratorio. La Teoria della Relatività, difficile da comprendere, è stata sottoposta a innumerevoli esami e ancora oggi risulta valida. Una prova di laboratorio è stata fatta con i muoni. Il muone è una particella atomica dalla vita brevissima: si disintegra nel tempo medio di due milionesimi di secondo. Ma sottoposta in laboratorio a un'accelerazione pari al 99,5 % della velocità della luce, la sua vita media aumenta di dieci volte. Un uomo che viaggiasse a una velocità simile, vivrebbe in media 700 anni. Bisogna comunque dire che sarebbero 700 anni del nostro tempo di osservatori fermi. Mentre quell'uomo li vivrebbe come 70 del suo tempo e farebbe le stesse cose che si possono fare in 70 anni di vita. Se dovesse tornare al punto dove lasciò i suoi parenti all'inizio del viaggio, li troverebbe morti e sepolti da più di 600 anni. Ma se ci fosse ancora un sopravvissuto, si metterebbero a litigare sulla realtà del tempo trascorso. Ognuno dei due rivendicherebbe l'esattezza del proprio calendario e non si accorgerebbero di avere ragione entrambe.

Una prova più alla portata di tutti è stata fatta nel 1971 da Joseph Hafele, della Washington University e Richard Keating, dell'Osservatorio navale statunitense. Misero  alcuni orologi atomici al cesio (i più precisi che si possano avere) su un aereo della Pan Am, lasciando altrettanti orologi identici a terra. Dopo aver fatto il giro del mondo gli orologi sull'aereo furono confrontati con quelli rimasti a terra e si constatò che segnavano alcune centinaia di miliardesimo di secondi in meno rispetto agli altri. (da "La trama del cosmo" di Brian Greene - edizioni Einaudi). La differenza potrebbe sembrare irrisoria soltanto perché irrisoria è la velocità di un aereo rispetto a quella della luce, ma è una conferma concreta delle teorie di Einstein.

Se il pilota di quell'aereo avesse avuto un fratello gemello monozigota controllore di volo, ad attenderlo in aeroporto, lo avrebbe trovato più vecchio di qualche centinaia di miliardesimi di secondo. Poca roba, ma sarebbe bastato a quest'ultimo per potersi chiamare fratello maggiore.

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.

Finora abbiamo parlato di masse. Masse che si muovono nello spazio, che attraggono altre masse, che deformano lo spazio attorno a sé. Non abbiamo parlato dell' Energia, che è l'alter ego della Massa.

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.