In un suo recente articolo, su queste stesse pagine, Mario Capasso (leggi qui) ha spronato gli intellettuali a ritrovare l’energia per riportare il valore della cultura umanistica come struttura portante della società del futuro.
Qual è la più grande scoperta dell’uomo? La scoperta della struttura dell’atomo? La teoria della relatività? No, probabilmente la più importante innovazione è stata il linguaggio: è quest’ultimo che permette al nostro cervello di elaborare concetti, teorie, modelli e perfino teoremi che altrimenti non avremmo mai potuto raggiungere.
Il pensiero filosofico non è meno importante di una equazione fondamentale, anzi, possiamo argomentare che la straordinaria formulazione matematica rappresenti proprio il frutto di tale capacità di elaborazione dei concetti. Cultura umanistica e scienza sono due facce della stessa medaglia: forse potremmo interpretare questi due sostantivi rispettivamente come le conoscenze finora acquisite in qualsiasi ambito, e lo sforzo che l’uomo fa per incrementarle, giorno dopo giorno.
Orazio e poi Kant hanno sostenuto la saggia massima “sapere aude”, abbi coraggio di conoscere: non c’è distinzione nel cosa conoscere, quale frontiera della conoscenza perseguire. Crescere nel sapere significa aumentare le nostre capacità tecnologiche, organizzative, in altre parole migliorare la qualità della vita dell’uomo, il che non è oggettivamente di poco conto, ma anche accrescere la consapevolezza del mondo in cui viviamo, la ragione della nostra esistenza, del nostro ruolo nella natura, al fine di disciplinare più saggiamente il nostro convivere tra noi e con il nostro io più nascosto.
Immaginare che la scienza o le discipline STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) possano prescindere dalla cultura umanistica significa rinnegare la storia del pensiero umano e dello sviluppo delle civiltà. Ci sono linguaggi universali, come quello della matematica, che uniscono.
Il pensiero, l’elaborazione di concetti astratti, metafisici riguarda sia il mondo delle STEM sia l’ambito umanistico, letterario, filosofico o come lo vogliamo chiamare. La creazione di idee che siano o meno associabili a una formula matematica è un progresso nello sviluppo dell’umanità.
Insomma, la cultura non ha confini e può solo aiutare, chiunque abbia a cuore lo sviluppo sociale. Forse, uno dei principali problemi dell’integrazione culturale ed empatica della federazione di Stati europei nasce proprio dalla mancanza di una lingua comune così ben conosciuta e radicata tra tutti i cittadini di questo Continente da poter trasmettere una coscienza collettiva che ci faccia sentire parte di una comunità vera e coesa.
Un filo conduttore della natura è il gradiente, di qualsiasi tipo si tratti. Pierre Curie diceva che “è l’asimmetria che genera il fenomeno”. Un’asimmetria è la mancanza di simmetria di una forma geometrica, ma può essere anche immaginata come una differenza di un dato parametro e considerarla causa di un gradiente. Un gradiente indica una variazione di un qualsiasi parametro fisico o chimico.
Un gradiente però può essere anche la variazione di qualsiasi altro valore: economico, sociale, culturale. Più alto è il gradiente, maggiore è l’energia che questo determina. Più gradienti di parametri che agiscono insieme con tempi e tassi diversi e comportamenti non lineari determinano sistemi caotici, anche autorganizzati.
Per quasi 4 miliardi di anni, la Terra non ha avuto forme di intelligenza come le conosciamo noi, cioè un organismo dotato di cervello in grado di elaborare i dati provenienti dall’ambiente circostante. Per miliardi di anni la Terra è stata popolata per lo più da batteri, prima unicellulari e poi pluricellulari da oltre 1 miliardo di anni, ma è solo negli ultimi 600 milioni di anni che la vita ha cominciato a evolversi in organismi sempre più complessi, con famiglie, generi e specie animali e vegetali via via più numerosi e diversificati.
Un gradiente essenziale nella storia della Terra è stato quello del rapido aumento dell’ossigeno in atmosfera circa 2,2 miliardi di anni fa, trasformandola da ambiente riducente a ossidante. La vita, nelle sue forme più primitive aveva potuto svilupparsi in mare, dove l’acqua faceva da schermo alle radiazioni ionizzanti provenienti dal Sole.
Una serie di gradienti nel tempo hanno permesso alla vita di uscire dal mare e popolare le terre emerse dal Cambriano (541 milioni di anni) a oggi.
Da allora, gli organismi hanno accresciuto sempre più le proprie capacità intellettive fino alla nostra specie, aumentando il gradiente cognitivo.
Un flusso di corrente elettrica genera un campo magnetico, come codificato dalle leggi di Maxwell. Più è forte il gradiente elettrico e più ampio ed energetico è il campo magnetico. La forza generata da un gradiente magnetico può influire anche sull’evoluzione cellulare. La temperatura influisce sensibilmente sullo sviluppo della vita: le aree più calde della terra a basse latitudini hanno una biodiversità di gran lunga maggiore rispetto a quelle polari, cioè il gradiente termico controlla il numero di specie viventi.
Senza la tettonica delle placche non avremmo l’atmosfera e quindi la vita, così come senza il campo magnetico generato dai moti relativi interni al nucleo esterno fluido di ferro e nichel in convezione e il nucleo interno solido, l’atmosfera terrestre sarebbe molto probabilmente spazzata via dal vento solare, come è avvenuto su Marte. Il campo magnetico quindi è un ingrediente indispensabile per la vita perché protegge l’atmosfera che, a sua volta, assieme anche al campo magnetico stesso ci protegge dalle radiazioni ionizzanti provenienti dal sole. Dallo zero termico a -273°C ai milioni di gradi all’interno di una stella, la vita che conosciamo noi può svilupparsi in una finestra piccolissima, tra circa -20 e +120°C, oltre un centinaio di gradi, alle cui temperature estreme possono vivere solo organismi particolari, mentre il range entro cui vi è la stragrande maggioranza delle specie ha una finestra più ristretta di circa 50-60°.
Da un pianeta senza nessuna forma di ragionamento ed elaborazione dei dati, il sistema si è trasformato in una sorta di organismo pensante, dove l’”organismo” è la rete neurale data dall’attività cerebrale di tutti noi. Un pianeta Gaia in evoluzione permanente, dove, con un susseguirsi di gradienti, si sviluppano sistemi sempre più complessi.
Un genio rappresenta un gradiente di capacità cognitiva ed è in grado di alzare le conoscenze anche di coloro che non avevano raggiunto i suoi apici, come due corpi ravvicinati, uno caldo e l’altro freddo, mediano il calore, così un cervello in grado di elaborare le informazioni meglio degli altri, può alzare la conoscenza di coloro che non avevano tale intelligenza.
Darwin e Einstein ci hanno fatto leggere il mondo con una nuova percezione della realtà, prima sconosciuta e hanno aumentato il gradiente di conoscenza a livello mondiale, come un salto quantico, un aumento dello stato energetico degli elettroni a un livello più esterno. Dal deserto dell’intelligenza, a un mondo con capacità di elaborazione dei dati del mondo circostante: è stata un’enorme e costante crescita del gradiente cognitivo, quanto mai positiva.
Il genere Homo pare aver fatto la sua comparsa circa 2,5 milioni di anni fa, mentre l’Homo sapiens sembra aver iniziato a svilupparsi solo da circa 300.000 anni. Con lo sviluppo dell’agricoltura, la popolazione umana è progressivamente cresciuta e si stima che fino a 1000 anni fa il numero di esseri umani era al massimo di qualche centinaio di milioni, mentre solo nell’ultimo secolo si è triplicato, avvicinandosi ora agli 8 miliardi.
La storia della vita sulla Terra ci fa vedere che le specie che hanno un’improvvisa esplosione demografica sono prossime alla loro estinzione: stiamo dunque assistendo a un gradiente demografico esplosivo che non viene adeguatamente studiato in termini di sostenibilità delle risorse naturali e controllato per tutti i risvolti socio-economici. Più aumenta la popolazione, maggiore è la richiesta di energia per le coltivazioni, per la mobilità degli individui e delle merci, per la produzione di energia elettrica, per la climatizzazione degli edifici.
Lo sviluppo industriale e l’utilizzo dei combustibili fossili ha portato nel 2018 la concentrazione del gas serra CO2 in atmosfera a valori superiori alle 400 parti per milione, contro le 280 di pochi decenni fa. Valori così alti non si registravano da alcune decine di milioni di anni e il gradiente della CO2 sta contribuendo all’aumento della temperatura media del globo, con le conseguenze devastanti che conosciamo: clima con estremi violenti, siccità e alluvioni, innalzamento del livello del mare ipotizzato di quasi un metro nei prossimi 100 anni.
È un gradiente che l’uomo ha generato in tempi semi istantanei se confrontato con i tempi geologici e in grado di generare un mutamento climatico rapidissimo.
Se mi trovo in cima a un grattacielo ho un gradiente di energia potenziale gravitazionale; posso decidere di azzerare il gradiente in due modi, cioè scendendo lentamente le scale o prendendo l’ascensore, oppure lanciarmi nel vuoto.
In entrambi i casi annullo il gradiente, ma il risultato è ovviamente molto diverso, cioè l’energia disponibile può essere spesa gradualmente in modo utile e innocuo, oppure dissipata violentemente in modo disastroso, almeno in questo caso. Cioè il gradiente può essere considerato come un’energia a disposizione che può essere utilizzata in modo diverso a seconda del caso.
I gradienti, per essere utilizzati a fini energetici, devono infatti essere i più circoscritti e concentrati possibile. Per questo le maree, sia solide che liquide che dissipano una grande energia ogni giorno sono di limitato utilizzo proprio perché il gradiente che generano è diffuso su migliaia di km.
Per esempio, una centrale idroelettrica funziona proprio perché il gradiente gravitazionale viene consumato in modo rapido, concentrando l’energia in una caduta repentina dell’acqua dalla diga che fa girare le turbine. È un tipo di gradiente che possiamo definire “positivo” perché produce energia utile e rinnovabile.
Un esempio è il gradiente di temperatura nel sottosuolo che permette la generazione di una centrale geotermica che funziona tramite il moto di turbine attivate da vapori a temperatura anche di oltre 200°C: la coltivazione di energia dal sottosuolo riesce a produrre energia elettrica o a generare calore con il teleriscaldamento.
L’Italia è stata pionieristica in questo settore con i campi geotermici toscani nell’area di Larderello dove si producono quasi 1000 MWatt, l’equivalente di un reattore nucleare. Attualmente vi sono nuove generazioni di impianti a circuito chiuso che non emettono sostanze nocive in atmosfera e rappresentano una potenziale e importante fonte di energia pulita.
Le centrali atomiche utilizzano la fissione nucleare, che è il prodotto di un gradiente, per generare calore: riscaldando acqua e producendo vapore vengono attivate le turbine che a loro volta trasformano la rotazione in energia elettrica. In attesa della fusione nucleare, l’essere umano, per approvvigionarsi dell’energia necessaria al funzionamento delle nazioni, utilizza i gradienti naturali per ridurre i gradienti sociali. Tutto in accordo con il primo principio della termodinamica: l’energia non si crea né si distrugge, ma si trasforma.
Vi sono Stati dove vi è una grande concentrazione di materie prime o di giacimenti di idrocarburi che però non sono i maggiori consumatori degli stessi, come per esempio il Medio Oriente: questi gradienti determinano i mercati, la migrazione delle merci e delle risorse energetiche. Tali gradienti controllano buona parte dei rapporti tra le nazioni.
Un gradiente “negativo” è quello che si genera per esempio tra due popolazioni che per ragioni culturali o economiche non riescono più a parlarsi fino ad arrivare all’odio reciproco, che può esplodere in una guerra: la diplomazia ha proprio il compito di smussare gradualmente questo tipo di gradienti ed evitare l’evoluzione disastrosa in un conflitto bellico.
Un gradiente culturale “negativo” non è da confondere con le differenze di tradizioni, storia e lingua tra comunità o nazioni, tutte considerabili ricchezze da tutelare.
Il gradiente socio-economico si è dimostrato come fattore fondamentale nell’incidenza di determinate patologie, dove in genere sono le nazioni più ricche a soffrire minori patologie, dal diabete alle epatiti, ecc.. In particolare, c’è una diretta correlazione tra le nazioni che hanno maggiore disponibilità di acqua potabile e l’aspettativa di vita.
Per esempio, nei paesi più poveri si vive di meno rispetto a quelli più ricchi e questo gradiente comporta necessariamente un tentativo di migliorare le proprie condizioni economiche. Depressione post-parto o sviluppo di diabete sono maggiori dove il reddito medio pro-capite è inferiore. C’è un gradiente “sanitario” tra i ricchi e i poveri, sia all’interno delle nazioni in funzione dello stato sociale, sia tra nazioni diverse.
L’aumento del gradiente della salute genera un rischio maggiore per la salute dei cittadini che, secondo la World Health Organization, è la somma del rischio ambientale, della mancanza di istruzione, della qualità e quantità di cibo disponibile, della mancanza di lavoro, abitazioni e redditi poveri.
L’attenzione per i più deboli e poveri diminuisce il gradiente sociale interno a una nazione e tende a raffreddare le tensioni politiche di uno Stato. Tuttavia, sono ancora molto frequenti le differenze di salario tra amministratore di un’industria e operaio, un gradiente che diventa imbarazzante e generatore di tensioni sociali e comprensibili rivendicazioni sindacali quando questo rapporto supera addirittura 100.
La crescita demografica che in Africa dal 1950 al 2050 è prevista del 73%, in Europa è solamente dell’11%, a testimoniare come notoriamente la crescita economica comporti una minore crescita demografica. L’accoppiamento tra sovrappopolazione e povertà con l’opposto, genera il gradiente che regola in questi decenni la migrazione delle popolazioni dall’Africa all’Europa.
In sostanza, non c’è fenomeno sulla Terra fisica e probabilmente anche nei rapporti tra gli esseri viventi, che non sia innescato da una qualche forma di gradiente. La vita ha avuto una sua evoluzione descritta da Lamarck e Darwin, passando da forme unicellulari molto semplici a organismi pluricellulari incredibilmente sempre più complessi: probabilmente non c’è nulla nell’universo che abbia una funzionalità cognitiva e una rete così complicata e sofisticata come il nostro cervello: ci stiamo muovendo verso forme di vita sempre più articolate.
È stata dimostrata anche un’evoluzione della componente inorganica: per esempio all’inizio della formazione della Terra esistevano al massimo alcune decine di aggregazioni di elementi chimici e quindi di minerali. Nel corso dei 4,5 miliardi di anni, gli elementi si sono combinati in modo sempre più diversificato, arrivando a generare oltre 5000 specie di minerali.
La concentrazione di determinati elementi nella crosta può essere il prodotto di gradienti composizionali e di carica elettrochimica. Lo stesso vale per concentrazioni di minerali che possono essere legati anche all’accumulo di fluidi in un dato volume crostale. La natura esprime dunque la sua forza per la presenza di gradienti che lei stessa genera, ottemperando al secondo principio della termodinamica che l’entropia dell’universo aumenta.
Il grande scienziato Ettore Majorana si avvicinò alla fisica proprio per cercare di spiegare i suoi studi classici. Charles Darwin non è stato forse un grande ricercatore? Ha cambiato la nostra percezione della vita sulla Terra con la stessa procedura mentale e analitica che si utilizza per ricercare una nuova particella subatomica, come per ricostruire la storia o sviluppare pensiero filosofico, partendo dall’analisi dei dati, costruire una teoria e verificarla.
Carlo Doglioni – Professore ordinario di Geologia, Presidente dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia)
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