Le Tre Moderne Teorie Scientifiche Che Hanno Rivoluzionato La Visione Del Mondo

Cari ragazzi (in particolare, quelli di 3° B),

pubblico integralmente, per gentile concessione dell'amico Giuseppe Nicosia a cui va il mio sentito ringraziamento, un articolo che rappresenta un'ottima sintesi sulle più importanti teorie scientifiche che hanno modificato profondamente la nostra visione del mondo:

1) La Teoria del Big Bang;

2) La Teoria della relatività;

3) La Teoria dell'Evoluzione delle specie.

Noi tratteremo approfonditamente la prima e la terza teoria nel corso del secondo quadrimestre, ma accenneremo anche alla seconda. Per quanto riguarda la Teoria del Big Bang, su Scientifcando è già presente un bellissimo articolo del nostro caro amico Federico Bo, scritto appositamente per il nostro blog, nell'aprile scorso. Molti di voi non l'hanno sicuramente letto per cui vi invito a farlo perché ne vale veramente la pena.

Ma veniamo all'articolo in questione.

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La Scienza ha cambiato la storia del genere umano, soprattutto negli ultimi quattro secoli, da quando essa è diventata sperimentale. Sperimentale significa che ogni ipotesi formulata tramite un'intuizione dell'intelletto o tratta da un'evidenza osservativa, viene verificata sperimentalmente allo scopo di confermare o confutare l'ipotesi.

In questo modo la scienza ha cominciato ad andare veloce, molto veloce, nello scoprire i misteri del mondo che ci circonda.

Alcune delle teorie che sono state formulate nel corso di questi ultimi secoli, hanno profondamente cambiato la nostra visione del mondo.

Ecco quali:

1) Teoria del Big Bang

La teoria del Big Bang è una delle più famose teorie scientifiche che siano mai state formulate. Il nome, dal significato evidente, ha provocato un fraintendimento piuttosto radicato.

Questa teoria fu formulata negli anni '30 del secolo scorso e fu suggerita da alcune osservazioni astronomiche. Edwin Hubble scoprì infatti che le galassie presentavano uno spiccato "spostamento verso il rosso" nei loro spettri luminosi.

Spostamento verso il rosso significa che la galassie si allontanano.

Tale spostamento era più grande all'aumentare della loro distanza da noi. Questo significa che la distanza tra le galassie aumenta al passare del tempo e ciò automaticamente suggerisce che, in un'epoca remota, risalente a circa 15 miliardi di anni fa, tutta la materia dell'Universo fosse concentrata in un solo punto. Il Big Bang corrisponderebbe all'istante iniziale da cui scaturì l'Universo, l'esplosione iniziale.

Il nome Big Bang, come dicevo all'inizio, ha originato un fraintendimento. Di solito si crede che il Big Bang sia stata un'esplosione che è avvenuta in un certo istante e in un certo punto di uno spazio vuoto. In realtà è stato un evento che ha letteralmente generato lo spazio e il tempo.

Il Big Bang quindi non è stato un'esplosione nello spazio, ma un'esplosione dello spazio. Prima del Big Bang non esisteva né spazio né tempo, quindi non sarebbe possibile nemmeno definire un "prima", visto che il tempo ha avuto inizio proprio con il Big Bang.

 
Il Big Bang immaginato da un artista.

2) Teoria della relatività

Anche questa è una delle teorie scientifiche più conosciute al mondo. Si tratta di una teoria davvero molto particolare, anche perché porta la firma di un uomo altrettanto famoso: Albert Einstein.

 Una foto di Albert Einstein, nel 1905  

Questa teoria così rivoluzionaria si basa su due semplicissimi postulati:

1) Le leggi della fisica sono le stesse per tutti gli osservatori in moto inerziale.
2) La velocità della luce nel vuoto è costante in ogni sistema di riferimento.

Per moto inerziale si intende un movimento a velocità costante.

Da questi semplici postulati si generano delle conseguenze davvero soprendenti. Se ci muoviamo a velocità basse, come quelle che osserviamo nella nostra quotidianità, lo spazio e il tempo ci appaiono come delle quantità "rigide" e immutabili, quasi assolute. Siamo portati a pensare che un orologio che si trova su un aereo segni il tempo esattamente come lo segna un orologio che si trova fermo a terra. Oppure ci sembra ovvio che un metro su una automobile in corsa sia uguale ad un metro che si trova fermo in casa.

In realtà queste convinzioni non sono esatte.

Quando le velocità cominciano ad avvicinarsi a quella della luce, gli orologi in movimento tra di loro non segnano affatto il tempo allo stesso modo. Anche i metri in movimento tra loro non hanno più la stessa lunghezza.

Si tratta della dilatazione del tempo e della contrazione delle lunghezze.

 La formula matematica della "dilatazione del tempo",  c è la velocità della luce.

La dilatazione del tempo consiste nel fatto che il tempo scorre più lentamente per un orologio che si muove ad alta velocità rispetto ad un altro.

La contrazione delle lunghezze invece consiste nel fatto che la lunghezza di un oggetto è minore se si muove ad alta velocità rispetto ad un altro.

Forse uno degli effetti più noti e sconcertanti della dilatazione del tempo è il cosiddetto "paradosso dei gemelli".

Supponiamo che uno di due gemelli, dell'età di trenta anni, parta con un'astronave e che faccia un viaggio tra le stelle a una velocità prossima a quella della luce. L'altro gemello invece resta sulla Terra ad aspettarlo. E lo aspetta per 50 anni. Quando il gemello torna lui avrà quindi 80 anni ma, sorpresa, dall'astronave non vedrà scendere un vecchietto, ma un energico quarantenne! Sulla Terra sono passati 50 anni, sull'astronave solo 10.

Dalla formula presentata prima si può ricavare con facili calcoli che questo avviene quando la velocità dell'astronave è circa il 98% della velocità della luce.

Se ci avvicinamo ancora di più alla velocità della luce, l'effetto diventa ancora più marcato. Se arriviamo al 99,99% della velocità della luce, ad esempio, 100 anni sulla Terra li vedremmo passare in un solo anno sull'astronave. In questo caso chi sta sull'astronave al ritorno troverebbe tutti gli amici e parenti trapassati da un bel po'.

Ovviamente raggiungere simili velocità non sarà facile nemmeno in un futuro remoto, perché si frappongono non solo ostacoli tecnologici, ma anche limiti fisici che non mi dilungherò a descrivere.

E' sottinteso che la velocità della luce, non solo non si può superare, ma nemmeno raggiungere.

3) Teoria dell'evoluzione delle specie

Un'altra teoria tanto nota quanto misconosciuta: la teoria dell'evoluzione delle specie viventi. Trae il suo nome dal trattato "L'origine delle specie" di Charles Darwin, pubblicato il 24 novembre del 1859.

 
Un ritratto di Charles Darwin della fine degli anni '30 del 1800.

La credenza, in gran parte di origine religiosa, che le specie viventi, compreso l'uomo, fossero state create contemporaneamente, fu superata da questa teoria. Essa rappresenta un tentativo di spiegare l'esistenza di una grande varietà di forme viventi con una teoria che avesse una valenza scientifica.

La prima formulazione di Darwin e le successive modifiche costituiscono un argomento molto vasto, ma a noi interessa solo vedere i punti chiave.

Cosa significa evoluzione delle specie?

Significa che nel corso del tempo le specie viventi hanno subito delle variazioni. Lo dimostrano i ritrovamenti fossili, che ci hanno mostrato che in epoche remote esistevano animali, piante e insetti che oggi non esistono più. Uno degli esempi più eclatanti è quello dei dinosauri. La maggior parte degli esseri viventi attualmente esistenti invece non erano presenti in epoche remote.

Se si va indietro nel tempo si scopre che all'inizio la vita sulla Terra era unicellulare, poi si sono sviluppati i primi esseri formati da molte cellule. In queste epoche la vita dipendeva dal mare e non c'era nulla nelle terre emerse. La conquista della terra era appena cominciata. Le prime creature che poterono mettere piede sulla terraferma furono gli anfibi, poi i rettili, i dinosauri, le piante, gli insetti e infine un elenco interminabile di altre forme viventi.

Si potrebbe dire che le specie viventi nel corso di 3 miliardi di anni si siano modificate partendo da forme semplici e unicellulari alle forme complesse e super specializzate come quelle attuali.

Nel frattempo molte specie sono comparse, hanno trascorso la loro più o meno lunga esistenza e sono scomparse, estinte, sostituite da altre che hanno perpetrato la vita su questo pianeta.

La domanda è questa: le specie si evolvono l'una dall'altra oppure nascono e scompaiono senza alcuna correlazione reciproca?

Le prove scientifiche mostrano che la prima ipotesi è quella giusta. Ma se le specie si evolvono l'una dall'altra, e quindi in un certo senso sono tutte un po' imparentate tra loro, come avviene questa evoluzione?

 Avviene secondo due meccanismi:

1) La selezione naturale

2) Deriva genetica

 La selezione naturale è un meccanismo che favorisce le specie più adatte all'ambiente in cui vivono.

La deriva genetica invece è una variazione, puramente casuale, dei geni della specie che possono subire così dei cambiamenti che le possono favorire o sfavorire nell'ambiente in cui vivono.

La combinazione di questi due meccanismi, ha prodotto, con il passare delle ere, tutta la immensa varietà di specie viventi che conosciamo.

Una variazione genetica casuale può favorire alcuni individui di una specie nella sopravvivenza. Questi individui trasmetteranno questa variazione ai loro discendenti. Con il passare del tempo tutti gli individui con questa caratteristica sopravviveranno, gli altri lentamente (o anche rapidamente) si estingueranno

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Consulta:

- L'incredibile viaggio del genere umano

- L'evoluzione dell'uomo

- L'Evoluzione Umana E L'Homo Sapiens Di Casa Nostra

- Il Learning Object: L'universo e la sua nascita