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Siamo tutti legati alle cose materiali perché crediamo che la materia sia sostanza e possa soddisfare la nostra vita. In molti casi poi ricorriamo agli oggetti materiali per colmare in un certo senso i vuoti che ciascuno di noi può sperimentare nel corso della vita.
Ma a differenza di quello che appare, la materia è vuota e la sua solidità è solo un’illusione. E se questa affermazione può assumere un significato da un punto di vista morale o metaforico, è certamente vera in senso scientifico.
La scienza, infatti, ci dice che la materia è prevalentemente vuota, o meglio, composta da spazio vuoto.
Il concetto classico di materia
Nella Grecia classica, la culla della nostra cultura e del pensiero filosofico e razionale, la materia è stata oggetto di dispute e contrapposizioni filosofiche e di pensiero. Nell’agorà greca ardeva il dibattito e il confronto tra le due correnti dell’idealismo e materialismo.
Da Platone ad Aristotele e Democrito
Tra i fautori della prima corrente emerge la figura di Platone (427-347 A.C.) secondo il quale il mondo esiste a prescindere della materia. La realtá (metafisica) esiste nella misura e nella capacitá che si ha di concepirla mentalmente attraverso tutte le costruzioni (idee, pensiero e parole) dell’intelletto umano.
Tra i principali sostenitori della seconda corrente figura sicuramente Aristotele (384-322 A.C.) secondo cui tutto si compone di materia, la materia è l’origine di tutto e la realtá stessa esiste in quanto materia.
La forma della materia è quella classica suddivisa nei suoi quattro elementi principali: terra, acqua, aria e fuoco.
Fu un altro greco, Democrito (460-370 A.C.), a intuire poi che la materia potesse suddividersi in parti infinitesimali. Egli partì dall’idea che una pietra si potesse tagliare con una lama in parti sempre più piccole sino ad arrivare a un granello di sabbia, impossibile da suddividere ulteriormente. È dalla sua intuizione che nacque poi il concetto di atomo verificato scientificamente dal chimico John Dalton (1766-1844).
Da Cartesio a Newton
Quasi 2000 anni dopo Democrito, Cartesio (1596-1650) nella sua opera “Principia Philosophiae” espose le sue idee sulla materia, lo spazio e il movimento. Egli immaginava lo spazio denso di particelle materiali in continuo movimento e collisione tra di loro. Pertanto, secondo la sua visione, lo spazio non potesse essere vuoto ma dovesse avere una estensione corrispondente al movimento delle particelle in collisione. Questa visione lo portava poi a immaginare l’universo infinito, senza bordi e senza centro, con una struttura a vortice di infiniti sistema solari.
Fu poi Isaac Newton (1642-1727) a dare un maggior senso scientifico alla materia con la sua scoperta della forza della gravità e dei concetti di massa e peso. In particolare, è la forza di gravità a determinare il peso di un oggetto a parità di massa che con cambia. Viceversa, se a cambiare è la massa allora la forza di gravità varia in modo direttamente proporzionale. Per completezza va anche aggiunto che la forza di gravità varia in modo inversamente proporzionale alla distanza di due oggetti qualsiasi. Maggiore è la distanza che li separa, minore è la forza di gravitazione.
Il concetto moderno di materia
Nella fisica classica o macroscopica per materia si intende qualsiasi oggetto che abbia una massa e che occupi uno spazio. Nella fisica quantistica o microscopica la materia è costituita da minuscole particelle, dette subatomiche perché costituiscono gli elementi fondamentali dell’atomo: protoni, neutroni ed elettroni.
Ma in senso generale cosa è un atomo?
Per dare un senso della misura pensiamo a un punto che termina una frase in una pagina stampata per esempio. Ebbene quel punto può contenere fino a 10 miliardi di atomi. Il nucleo dell’atomo è 100.000 volte più piccolo dell’atomo stesso e contiene tutta la sua massa.
Tutto e tutti siamo fatti di atomi.
Vediamolo in maniera progressiva e crescente:
- Un granello di sabbia di 3 grammi: 1019 atomi
- Un uomo di 60 kg: 1028 atomi
- Una stella della stessa massa solare: 1057 atomi
- Una tipica galassia con centinaia di miliardi di stelle: 1069 atomi
- L’universo osservabile: 1080 atomi (che rappresenta il più grande numero puro basato su stime e misurazioni in scienza).
Rutherford e gli elementi del nucleo atomico
È al fisico Ernst Rutherford (1871-1937) che si deve la scoperta degli elementi costitutivi del nucleo atomico: protoni con carica elettrica positiva e neutroni con carica neutrale circondati così per dire da una nuvola di elettroni con carica elettrica negativa.
Rutherford inoltre scoprì che quasi tutta la massa dell’atomo fosse concentrata nel nucleo con carica positiva. Il ruolo della nuvola di elettroni caricata negativamente invece è quello di mantenere il nucleo separato rispetto agli altri atomi.
Infatti, la carica negativa degli elettroni di un atomo respinge la carica elettrica degli elettroni dell’atomo vicino.
In altre parole, Rutherford mise in evidenza come la solidità della materia non fosse altro che un’illusione. Vale a dire che il 99,999999999…..% (50 volte 9) dell’atomo, ossia della materia, è formato dallo spazio vuoto.
Feynman e lo spazio vuoto
È celebre l’affermazione che Richard Feynman (1918-1988), uno dei piú grandi fisici teorici del secolo scorso nonché premio Nobel nel 1965, pronunciò in una sua lezione che tenne al California Institute of Technology nel 1959: “C’è un sacco di spazio laggiù in fondo”.
Egli in sostanza prefigurava come a livello microscopico la materia, ossia il complesso e la combinazione di atomi, fosse prevalentemente formata dallo spazio vuoto.
Ma quanto spazio vuoto c’è in un atomo, e più in generale, nella materia?
Prendiamo per esempio un atomo di idrogeno che rappresenta l’elemento chimico più leggero composto da un solo protone ed elettrone. Se per ipotesi ingrandissimo il nucleo fino alla dimensione di una palla di tennis, l’elettrone in dimensione corrispondente si situerebbe a 1,6 km di distanza. E questa distanza rappresenterebbe in prospettiva lo spazio vuoto in un solo atomo di idrogeno.
Abbiamo visto che un uomo si compone generalmente di 1028 atomi. Se in teoria volessimo rimuovere tutto lo spazio vuoto di cui si compongono gli atomi che ci formano, il nostro corpo si ridurrebbe a una particella di polvere. E continuando la stessa ipotesi di scuola, nel rimuovere lo spazio vuoto, tutta l’umanità si concentrerebbe nella dimensione di una zolletta di zucchero.
Una dimensione universale della vita
Teniamolo ben presente che la materia è fatta prevalentemente di vuoto e la sostanza che mostra è solo un’illusione. Quando colpiamo con la mano uno oggetto, il rumore che ne scaturisce non è dato dalla solidità dello scontro tra la mano e l’oggetto che colpiamo, bensì dalla forza elettrica degli elementi costitutivi degli atomi.
Ma allora se la materia è per lo più vuota, perché attribuirle tutta l’importanza che la società moderna ci propina?
Vivere in maniera più distaccata dalle cose materiali può esserci di aiuto a comprendere il vero senso della vita. D’altronde anche una vita eccessivamente basata su noi stessi può apparire fuorviante se poi anche noi, riducendoci da un punto di vista (bio)chimico, ci avviciniamo sempre più al vuoto.
Ma allora perché non vivere una dimensione più universale?
Questo darebbe un senso maggiore alla nostra presenza come parte di una umanità che non è in contraddizione o in contrasto con sé stessa. Il mondo potrebbe apparire più alla nostra portata e potremmo sperimentare persino una solidarietà di specie in vista di preservare la nostra esistenza nell’universo. D’altra parte, pur volendo il contrario, essere attaccati alla materia significa, come la scienza ci insegna, essere legati prevalentemente al vuoto e per colmare questo vuoto non c’è materia che tenga…