Fin dall’alba dei tempi l’uomo ha cercato di capire come sia fatto l’universo, prima ancora di imparare a scrivere e forse anche a parlare. I filosofi lo immaginano rotondo o infinito, piccolo o gigantesco. Fisici e matematici elaborano complesse teorie e gli astronomi inventano dei sofisticati strumenti per esplorarlo. Tutti possono immaginare l’universo, anche noi ! Perché?

Ammirando la volta stellata da un luogo privo di inquinamento luminoso viene spontaneo fantasticare: Perché il cielo è nero e non estremamente luminoso se pieno di stelle? E quante sono le stelle? E le galassie, come si sono formate? Gli scienziati sono riusciti a rispondere a gran parte di queste domande, ma da ogni risposta sono nate altre domande. E noi come ce lo immaginiamo l’universo? Astrofisici e cosmologi continuano a svolgere la concezione dell’universo. Grazie a nuovi osservatori astronomici, a satelliti sempre più perfezionati e a computer super potenti riescono a redigere mappe sorprendenti dell’universo osservabile. Man mano che gli studiosi svelano i misteri dell’universo, dall’infinitamente grande al mondo delle particelle, emergono sempre nuove domande. Ma come è iniziata questa storia?

Scuola di Atene – Raffaello Sanzio (1509-1511) Stanze Vaticane

Antica Grecia, 2600 anni fa. A quel tempo molti fenomeni erano interpretati miticamente, attraverso personaggi e vicende immaginari. Ancora oggi si conservano tracce di quelle tradizioni utilizzando come riferimento le costellazioni inventate dai popoli antichi per legare la Terra al Cielo dal punto di vista religioso. I filosofi greci iniziano ad indagare il mondo fisico e cercarono di comprendere le cause dei fenomeni. E se il Sole e la Luna girassero come due ruote? E se il cielo fosse come una calotta? Alcuni filosofi, i pitagorici, innamorati della matematica erano convinti che il mondo fosse perfetto e governato da leggi di natura che andavano semplicemente scoperte e interpretate.

Vignetta artistica dove viene associato ad ogni fenomeno naturale la relativa formula che meglio lo descrive

Descrivono allora un mondo ideale. Pensavano alcuni: e se il cosmo assomigliasse ad una sfera di cristallo? Altri invece, appartenenti alla scuola degli atomisti, sostenevano che la nostra Terra non sia l’unico mondo possibile, ma solo uno dei tanti. Mentre in Grecia quasi tutti gli studiosi abbracciano la teoria del cosmo sferico, in Cina due grandi scuole di astronomi litigavano sulla forma del cielo. È come una ciotola rovesciata? O ha la forma d’uovo? Nel medioevo, gli studiosi arabi sfruttavano le conoscenze scientifiche degli indiani, dei persiani e dei greci, mentre gli astronomi arabi copiavano il modello greco, ovvero quello geocentrico.

Il geocentrismo consiste nel collocare la Terra al centro di tutto. Gli scienziati arabi ed europei del medioevo immaginano un universo molto simile a quello di Aristotele (384-322 a.C.) e Tolomeo (100-175 circa). Secondo l’eliocentrismo invece, sviluppato secoli e secoli dopo, al centro dell’universo c’è il Sole. Copernico (1473-1543) propone che la Terra ruoti attorno al Sole e su se stessa. Se la Terra non è più immobile al centro dell’universo, diventa un pianeta come gli altri. E questo stravolge tutto : l’uomo non è più al centro, una posizione alquanto scomoda per chi si approcciava ai testi sacri come libri scientifici e non spirituali. L’idea è così sconvolgente che gli scritti di Copernico verranno diffusi solo dopo la sua morte.

Modello geocentrico a sinistra ed eliocentrico a destra. Da questo semplice sketch si può apprezzare come il primo sia particolarmente meno goffo rispetto al secondo, che rimane pur sempre un modello matematico straordinario.

Gli astronomi europei adottano l’universo di Copernico, ma rimettono in discussione la sfera delle stelle fisse. E se la sfera di cristallo fosse solo un’illusione? E se l’universo fosse infinito? E se ci fosse più di un universo? In Italia Galileo Galilei, profondo sostenitore dell’eliocentrismo, stravolge la concezione del mondo antico osservando per la prima volta con un cannocchiale gli astri e fondando le sue teorie su esperimenti scientifici. È la nascita della scienza moderna.

Litografia di Galileo Galieli che spiega il funzionamento del cannocchiale

Galileo acquista le prime lenti dall’Olanda e le perfeziona per osservare gli astri. Riesce a confermare che i pianeti sono dei mondi simili alla Terra e ruotano attorno al Sole. Galileo finisce per far spaventare la chiesa e viene costretto ad abiurare. Nella stessa epoca in Germania compare un altro personaggio curioso, Keplero (1571-1630), che propone una visione di universo armonica, matematica e musicale. Nel trattato scientifico Mysterium Cosmographicum cerca di dimostrare che per la creazione del mondo e la disposizione dei cieli, Dio  si è ispirato ai cinque solidi regolari che hanno goduto di così grande fama da Pitagora a Platone in poi: il cubo, il tetraedro, il dodecaedro, l’icosaedro, l’ottaedro. Keplero si interroga circa le cause del numero, delle dimensioni e dei moti delle orbite, e sostiene che questa ricerca sia fondata sulla corrispondenza tra i tre corpi immobili dell’universo : Sole (Padre), Stelle Fisse (Figlio) e Spazio Intermedio (Spirito Santo). Le leggi della struttura del cosmo vengono ricavate circoscrivendo e inscrivendo le orbite dei pianeti nelle varie figure solide, a partire dalla Terra, che è l’unità di misura di tutte le orbite.

Analizzando i dati di un altro astronomo, Tycho Brahe (1546-1601), scopre che le orbite dei pianeti non sono dei cerchi perfetti ma delle ellissi. Vengono elaborate quelle che tutt’oggi si studiano come Leggi di Keplero.

È un periodo storico molto importante, in Inghilterra viveva un personaggio geniale, si chiamava Isaac Newton (1643-1727), molto riservato, strano e solitario. A 25 anni lascia tutto per studiare la Bibbia dopo aver formulato una teoria che è rimasta in piedi per 400 anni fino all’avvento della Relatività Generale elaborata da A. Einstein (1879-1955). Formulò la legge universale della gravitazione, destinata a rivoluzionare la comprensione dell’universo, secondo la quale in natura esiste una forza che attrae un corpo all’altro, pianeti e oggetti. Gli studiosi europei adottano la fisica di Newton e con i nuovi telescopi, che vedono più lontano, comprendono come le leggi elaborate dallo scienziato inglese non hanno solo una valenza locale, ma regolano l’intero universo.

Nel corso dei secoli  numerose leggende hanno cercato una spiegazione per l’origine della Via Lattea, l’addensamento di stelle che si apprezza, come nella foto che segue, in ottimali condizioni di visibilità. Dal latte di Era che allatta Eracle nella mitologia greca al Gange etereo nella cultura indiana. Immaginata da Democrito e dagli astronomi arabi come una scia di stelle lontane, viene riconosciuta come tale da Galileo che la scrutava con il suo cannocchiale indagandone la natura scientifica.

Via Lattea fotografata da Ukumbi (Tanzania)

Fino agli inizi del XX secolo la comunità scientifica era convinta che la Via Lattea fosse l’unica galassia dell’universo, ma nel 1918 l’astronomo Shapely derivò la distanza degli ammassi globulari con il metodo delle Cefeidi (https://astronomiasite.wordpress.com/astroglossario/) stimando le dimensioni della galassia. Si aprì dunque la questione sulle distanze effettive degli altri corpi celesti che fino ad allora erano stati catalogati come Nebulae appartenenti alla Via Lattea. Il 26 aprile 1920 si tenne un meeting alla US National Academy of Sciences di Washington focalizzato sulle grandezze scala dell’universo. Il grande dibattito sulla natura e le dimensioni delle Nebulae faceva capo a due teorie:

• la Via Lattea è molto più grande delle dimensioni stimate finora e le nebulose a spirale fanno parte di essa;
• le Nebulae sono degli universi isola che gravitano esternamente alla Via Lattea.

Inizia così lo studio sistematico delle galassie. La controversia viene risolta nel 1923 utilizzando il telescopio da 2.5m del Monte Wilson in California e le osservazioni condotte da E. Hubble (1889-1953). Lo scienziato americano risolve alcuni punti luminosi nella Galassia di Andromeda (M31); si tratta di variabili Cefeidi grazie alle quali si riesce a confermare la natura extragalattica di questi oggetti. È la prima volta nella storia che l’uomo acquista consapevolezza di quanto sia vasto l’universo, abbattendo definitivamente ogni possibilità di trovarsi al centro di qualcosa.

Roberto Caione