Coscienza molecolare: L’intima connessione e la reciproca trasformazione tra noi e l’universo

Di Françoise Tibika

Una vera e propria guida passo a passo che, partendo dalle leggi e dai processi che costruiscono la nostra realtà, spiega come tutte le molecole siano in realtà guidate da una sbalorditiva coerenza. Esse infatti sono in costante comunicazione tra loro per memorizzare e trasmettere informazioni sia a livello intracellulare sia attraverso grandi distanze. Coscienza molecolare svela il mistero di come avviene questa comunicazione, un mistero che ha sconcertato biologi, chimici e fisici quantistici per più di un secolo. Utilizzando sia le leggi fondamentali della termodinamica sia le recenti scoperte nel campo della fisica quantistica e della biologia molecolare, Françoise Tibika spiega come ogni atomo dell'universo sia intrinsecamente collegato a tutti gli altri atomi attraverso i ricordi e le informazioni che racchiude. Pensieri, sentimenti e stati d'animo sono profondamente legati all'attività di ciascuna delle nostre molecole e proprio come siamo soggetti a una costante trasformazione da parte delle molecole che ci circondano, così le nostre molecole trasformano in continuazione la vasta rete di cui siamo parte. Rivelando le intime connessioni tra mente e materia, Coscienza molecolare spiega che la comunicazione cosciente esiste ovunque, fin nelle molecole stesse di cui noi e l'universo siamo costituiti.

• Lingua: Italiano
• Editore: Edizioni il Punto d'Incontro
• Data di uscita: 21 gen 2015
• ISBN: 9788868201661

Anteprima del libro

attraversarlo?

PARTE I

CHE COS’È LA MATERIA?

Capitolo 1.

TUTTO SI MUOVE

Nel 1827 il botanico scozzese Robert Brown (1773–1858) stava osservando al microscopio particelle di polline sospese nell’acqua. Come altri prima di lui, notò il loro continuo e caotico movimento, che non si arrestava mai. Quel moto non poteva essere spiegato dalla convezione o da altro fenomeno fisico noto precedentemente osservato. In un primo momento, Brown ritenne di aver finalmente trovato un’espressione dell’energia vitale e considerò quel moto una caratteristica del mondo vivente. Man mano che continuava la sua ricerca, però, si rese conto che il movimento si manifestava con qualsiasi tipo di particelle, provenienti o no dal regno vivente. Secondo le sue osservazioni, il movimento di una particella sospesa in un fluido era osservabile fino a quando le sue dimensioni non eccedevano i pochi decimi (in qualche caso pochi centesimi) di millimetro.

Soltanto all’inizio del ventesimo secolo furono scoperte le origini di questo misterioso fenomeno, noto oggi come moto browniano. L’interpretazione venne data nel 1905 da Albert Einstein (1879–1955), che conosciamo meglio per la sua teoria sulla relatività: tuttavia, la sua spiegazione del moto browniano fu essenziale per provocare il crollo definitivo della teoria nonatomica che aveva predominato nella scienza fin dall’età aurea della civiltà greca.

Einstein dimostrò, con un ragionamento matematico, che il moto casuale delle particelle sospese nell’acqua era dovuto alla collisione con particelle ancora più piccole, rappresentate dalle stesse molecole del liquido (che, come vedremo, sono composte di atomi). Queste molecole d’acqua, in continuo movimento casuale, spingevano le particelle più grandi (per esempio di polline) che incontravano nel loro percorso, come automobiline da autoscontro. Tale interpretazione era rivoluzionaria perché presupponeva la presenza di atomi sulla cui esistenza, come vedremo, all’epoca non vi era ancora unanime consenso, e che per la prima volta venne stabilita in modo incontrovertibile. Gli atomi erano necessari a spiegare il fenomeno, quindi la loro presenza non poté più essere negata.

Pertanto, possiamo concludere che la materia è in continuo movimento, sia essa viva o no. Gli atomi della pagina che state leggendo si muovono, come anche quelli dell’aria, del cervello, del cuore o di una pietra. Viviamo in un mondo in cui nulla si ferma mai, e tutto è in costante agitazione. Non è necessario munirsi di microscopio per osservare il moto browniano. Il fumo di una sigaretta, composto da corpuscoli infinitesimali, rimane sospeso in aria e non precipita come acqua che esce da un rubinetto perché le leggerissime particelle di fumo sono urtate dagli atomi dell’aria in moto costante. La loro velocità può essere molto alta; a temperatura ambiente la velocità atomica dell’aria può raggiungere i 960 chilometri orari. Tuttavia, non percorrono grandi distanze, in quanto collidono continuamente tra loro e, in media, compiono un percorso quasi nullo, poiché la loro traiettoria viene continuamente modificata.

Questo movimento degli atomi è legato alla temperatura: più questa è alta, più veloce è il moto, e viceversa. Quando la temperatura scende, gli atomi rallentano e si attraggono a vicenda. Pertanto, quando un gas si raffredda, i suoi atomi si muovono di meno e si avvicinano gli uni agli altri. Ecco perché a una certa temperatura il gas si trasforma in un liquido, e a temperature ancora inferiori si solidifica. In un solido gli atomi sono molto vicini, ma si muovono ancora. In teoria, se fossero sufficientemente raffreddati, sarebbero così strettamente compressi gli uni contro gli altri da essere immobilizzati. I calcoli mostrano che la temperatura alla quale si verificherebbe tale fenomeno è -273°C, chiamata zero assoluto. La teoria ci dice che non è possibile raggiungerla, perciò un atomo assolutamente immobile non può esistere. Al di sopra di tale temperatura teorica la materia si muove, e più si muove, più le sue molecole si allontanano, come se il vuoto che le separa si espandesse, in modo simile alla gomma riscaldata dal sole.

Capitolo 2.

LO STRANO MONDO VUOTO DEGLI ATOMI

La chimica ci insegna che la materia è composta da entità chiamate atomi. Il concetto di atomo come unità di base della materia (dal greco atomos, che non può essere scisso) risale al quinto secolo a.C. Venne suggerito per la prima volta da Leucippo e diffuso dal suo discepolo Democrito. Democrito propose due principi per la formazione dell’universo: il pieno (atomos) e il vuoto, in cui le particelle della materia si muovono, indistruttibili e in numero infinito, troppo piccole per essere visibili. Questa teoria, che non era altro che una congettura, venne confutata un secolo dopo (il quarto a.C.) dal più autorevole dei filosofi greci, Aristotele, per il quale la materia era una massa senza soluzione di continuità e il vuoto non esisteva. Dalla morte di Aristotele, il suo pensiero ha dominato la filosofia naturale per quasi due millenni, e pertanto la teoria atomica venne respinta, anche se mai del tutto dimenticata.

Il motivo per cui il grande filosofo rifiutasse la teoria atomica, che pure appare plausibile semplicemente sbriciolando tra le dita un pezzo di pane secco, rimane un mistero. Fu dovuto a una profonda intuizione, o a ragioni del tutto diverse? In realtà, un moderno psicologo potrebbe affermare che, essendo Aristotele rimasto orfano all’età di dodici anni, una disgrazia che lo traumatizzò per tutta la vita, l’idea del vuoto lo terrorizzava. In altre parole, la teoria atomica potrebbe essere stata dimenticata per più di duemila anni perché Aristotele temeva il vuoto. Mi permetto di esporre questa fantasia soltanto per sottolineare il fatto che anche dietro i massimi studiosi c’è un essere umano con la sua storia, i suoi tabù, i suoi miti e le sue paure.

In ogni caso, l’esistenza degli atomi continuò a essere messa in discussione fino all’inizio del ventesimo secolo. Come ho affermato in precedenza, fu la spiegazione data da Einstein al moto browniano a porre (momentaneamente?) fine a questa polemica (ho scritto momentaneamente perché come la teoria atomica, che non fu mai del tutto dimenticata, così nemmeno quella della continuità della materia è stata mai del tutto respinta).

Oggi riteniamo che la materia sia fatta di atomi composti da entità ancora più piccole: protoni con carica positiva, elettroni con carica negativa, e neutroni assolutamente privi di carica. Potremmo aggiungere che gli elettroni sono particelle fondamentali che appartengono alla famiglia dei leptoni, a differenza dei protoni e dei neutroni, che sono composti da quark, ma una dettagliata classificazione e caratterizzazione di tali basilari particelle (il numero delle quali aumenta ogni volta che viene costruito un acceleratore di particelle più potente dei precedenti) non è necessaria in questo contesto. Ci limiteremo a elettroni, protoni e neutroni.

Gli atomi sono talmente piccoli che perfino i microscopi più sofisticati, attualmente capaci di ingrandire un milione di volte, non ci consentono di vederli. La loro presenza può essere desunta solo indirettamente, osservando gli effetti da essi prodotti. Possiamo dire che il diametro di un atomo è dell’ordine di un decimilionesimo di millimetro; in altre parole, 10 milioni di atomi allineati in fila entrerebbero in un millimetro.

Al centro dell’atomo protoni e neutroni, legati insieme, formano il nucleo. Date le leggi dell’elettromagnetismo, le quali affermano che cariche identiche si respingono, sorge la questione di come i protoni possano stare insieme al centro dell’atomo malgrado le loro cariche identiche. In realtà, esiste un’energia molto più potente della forza elettromagnetica. Viene definita interazione forte, e si trova unicamente nel nucleo atomico. Essa è circa cento volte più potente della forza di repulsione tra i protoni, e quindi riesce a tenerli insieme.

L’interazione forte e la forza elettromagnetica sono due delle energie attualmente riconosciute in grado di agire sulla materia. Le altre due sono la gravità e quella che si chiama interazione debole. Insieme, rappresentano i quattro diversi tipi di collante che la natura utilizza per costruire l’enorme edificio che chiamiamo universo. Esse saldano la materia e impediscono al nostro universo di crollare. In loro assenza, nulla risulterebbe coerente, e il nostro mondo non sarebbe altro che fine polvere dispersa nel vuoto cosmico. La gravità ci incolla alla Terra e ci impedisce di sollevarci in aria e di essere portati via dal vento. Essa fa girare la Terra sul proprio asse e la mantiene nella sua orbita; fa girare anche i pianeti di tutte le galassie e dà al nostro cosmo l’aspetto di un ingranaggio ben lubrificato. L’interazione debole ci è molto meno familiare delle altre tre, perché non la sperimentiamo direttamente nella vita quotidiana. Essa tiene insieme particelle che si separano unicamente nel corso di alcune reazioni atomiche. Si definisce debole perché, nonostante la sua origine nucleare, è molto attenuata rispetto a quella