Stephen Hawking

Nascita ed evoluzione della vita nell'universo

Stephen Hawking, il più grande scienziato contemporaneo, in questo straordinario articolo, ci guida alla comprensione di come la vita sia apparsa nell'universo, del modo in cui si è evoluta la vita intelligente e discute se esistono o meno altre forme di vita nell'universo.
L'umanità sta per entrare in nuova fase della sua evoluzione !

 
 


traduzione dall'inglese, immagini e note (ndt) di Ugo Spezza


Stephen Hawking (08-01-1942) è un matematico britannico e il più grande astrofisico vivente. E' famoso per i suoi studi sulla cosmologia, in particolare sui buchi neri. Ha scritto il best-seller "Dal Big Bang ai buchi neri", e con Roger Penrose: "La natura dello spazio e del tempo" e molti altri saggi. Ha detenuto fino a pochi mesi fa la cattedra lucasiana di matematica all'università di Oxford, cattedra che fu di Isaac Newton.


Premessa

In questa lezione tratterò, anche facendo uso di speculazioni, dello sviluppo della vita nell’universo e, in particolare, lo sviluppo della vita intelligente sulla Terra. Ciò include ovviamente anche la razza umana, anche se dobbiamo rilevare che parte del suo comportamento, durante la storia dell’uomo sul nostro pianeta, è stato abbastanza irresponsabile nei confronti della sopravvivenza della propria specie. Due domande verranno qui discusse:

  • Quale è la probabilità che altrove nell’universo esistano altre forme di vita?

  • Come può evolvere la vita nel futuro?

E’ una questione di comune esperienza che nell’universo la materia e l’energia, col passare del tempo, aumentino sempre di più il loro stato di disordine e caos. Questa osservazione si concretizza in termini fisici con una legge: la cosiddetta "seconda legge della termodinamica". Questo ci dice che l'importo totale del disordine nell'universo, altrimenti detto Entropia, con il passare del tempo tende ad aumentare sempre.
Tuttavia, tale legge si riferisce soltanto alla quantità "totale" di disordine. L'ordine all’interno di un singolo corpo può aumentare, a condizione che l'importo del disordine nei dintorni di esso aumenta di una maggiore quantità stabilizzando il processo. Questo è proprio ciò che accade in un essere vivente. Si può pertanto definire la vita come:

« un sistema ordinato che possa opporsi alla tendenza al disordine, e possa riprodursi, cioè generare nuovi e simili (ma non identici) sistemi ordinati. »

Per fare queste cose, il sistema deve convertire energia in qualche nuova forma organizzata, come il cibo, la luce del sole, o energia elettrica, in energia disorganizzata, ad esempio sotto forma di calore. In questo modo, il sistema nel suo complesso è in grado di soddisfare l'esigenza che l'importo complessivo dell’aumento del disordine resti costante, mentre, allo stesso tempo, aumenta lo stato di ordine nel singolo organismo e nella sua prole. (ndt: questo spiega perché la vita, composta sostanzialmente da esseri che producono ordine dal disordine (estropia), non vada in nessun modo a invalidare la seconda legge della termodinamica, o legge di entropia)

Un essere vivente è composto genericamente di due elementi: una serie di istruzioni che indicano come il sistema può sostenere e riprodurre se stesso, e un meccanismo per eseguire tali istruzioni. In biologia, queste due parti sono chiamate rispettivamente "geni" e "metabolismo". Ma vale la pena di sottolineare che tale sistema non richiede necessariamente un substrato biologico. Ad esempio, un virus informatico è un programma che può fare copie di se stesso nella memoria di un computer, e si trasferirà ad altri computer non appena né avrà la possibilità.
Così vediamo che esso corrisponde esattamente alla definizione di "sistema vivente" che ho dato appena prima. Anche se, come accade con i virus biologici, abbiamo di fronte una forma di vita piuttosto degenere, perché contiene solo le istruzioni (i geni), ma non possiede alcun metabolismo interno. Eppure i virus sono in grado di riprogrammare il metabolismo della cellula biologica ospite (o del computer ospite in ambito informatico).

Alcuni scienziati hanno messo persino in dubbio che i virus possano essere classificati come una forma di vita, perché sono solo parassiti, e non possono esistere indipendentemente dal loro ospite. Ma se così fosse, allora la maggior parte delle forme di vita, incluso l’uomo, sarebbero dei parassiti, poiché si nutrono, per poter sopravvivere, di altre forme di vita e dipendono quindi da entità vitali esterne. Penso quindi che i virus dovrebbero essere considerati vita. Forse questo ci dice qualcosa circa la natura umana, unica forma di vita che abbiamo creato finora è che talvolta risulta distruttiva. Tornerò comunque a parlare di creazione della vita e di vita elettronica nel seguito di questo documento.
Quello che noi normalmente descriviamo come "vita" si basa su catene di atomi di carbonio, e pochi altri atomi, come azoto o fosforo. Si può speculare se si potrebbe ottenere la vita con qualche altra sostanza chimica di base, ad esempio con il silicio; però il carbonio sembra essere l’elemento chimico più adattabile e versatile da un punto di vista chimico. Il fatto che esista un elemento chimico come il carbonio, con le particolari proprietà che esso possiede, richiede che le costanti fisiche nell’universo, come la scala QCD, il valore della carica elettrica, e anche la dimensione dello spazio-tempo siano esattamente definite. (ndt:  la scala QCD descrive la "Interazione forte", una delle quattro forze fondamentali della natura, responsabile della coesione dei protoni e dei neutroni all'interno del nucleo atomico).

 

Il Principio Antropico

Se le condizioni nell’universo non fossero state adatte alla vita noi non saremmo qui e non ci staremmo chiedendo perché le costanti fisiche sono quelle che sono. Se questi valori fossero stati leggermente diversi, il nucleo di atomi di carbonio non sarebbe rimasto stabile, o addirittura gli elettroni sarebbero crollati sul nucleo dell'atomo. A prima vista, sembra incredibile tali costanti siano così finemente precise e definite. Forse questa è la prova, che l'universo è stato appositamente progettato per produrre la razza umana? Tuttavia, si deve prestare attenzione in merito a tali argomenti, a causa di ciò che è noto come il Principio Antropico.
Questo si basa sulla verità lapalissiana, che se l'universo non fosse stato adeguato per la vita, non ci saremmo chiedendo il motivo per cui è così finemente regolato. Si può definire il Principio Antropico nelle sue due versioni: quella forte e quella debole.


Principio Antropico "forte": Osservando gli innumerevoli universi concepibili applicando le leggi fisiche del nostro universo, ma distinti da esso per i valori attribuiti alle costanti fisiche fondamentali, solo una frazione piccolissima avrebbe potuto dare luogo a un universo abbastanza stabile da permettere la lenta evoluzione della vita intelligente. Pertanto, se non si vuole dare una rilevanza ingiustificata a un insieme altamente improbabile di valori per le costanti fisiche fondamentali, bisogna ritenere che "L'universo deve possedere quelle proprietà che permettono alla vita di svilupparsi in qualche stadio della sua storia."

Il principio antropico "forte" afferma quindi che esistono molti universi ed ognuno di essi presenta differenti valori delle costanti fisiche. Solo in pochi e rari di questi universi i valori delle costanti fisiche permettono l'esistenza di atomi di carbonio, elemento costitutivo dei sistemi viventi. Dal momento che stiamo vivendo in uno di questi universi, non dobbiamo stupirci che le costanti fisiche siano così finemente sintonizzate tra loro da consentire l'esistenza di forme di vita. Se non fosse stato così, non saremmo qui. Il Principio Antropico "forte" tuttavia non è molto soddisfacente. Date le costanti fisiche, che cosa si può dedurre dal fatto che la vita esiste qui e ora? Quale significato logico si può attribuire alla esistenza di tutti gli altri universi? E se questi sono isolati dal nostro come è possibile che ciò che avviene al loro interno possa influenzare la realtà del nostro universo?


Principio Antropico "debole": Solo la contemporaneità di molte straordinarie coincidenze nelle leggi fisiche e specificamente nei valori delle costanti fisiche fondamentali della natura rendono possibile l’evoluzione della vita e la vita intelligente.

In questo documento adotterò pertanto quello che viene comunemente definito Principio Antropico “debole”, accettando come dati di fatto, i valori delle costanti fisiche presenti nel nostro universo. Cercherò altresì di esaminare, in base a questo, quali conclusioni si possono trarre dal fatto che esiste la vita su questo pianeta, in questa fase della storia del cosmo.

 

Dal Big Bang alla vita

Non esisteva ancora il carbonio quando l'universo ha avuto inizio nel Big Bang, circa 13.7 miliardi di anni fa. La materia era così calda che era in forma di particelle elementari: protoni e neutroni. Nei primi 200 secondi dopo il Big Bang il numero di protoni e neutroni era identico. Tuttavia, a seguito della sua espansione, l’universo si sarebbe raffreddato. Un minuto dopo il Big Bang, la temperatura sarebbe scesa a circa un miliardo di gradi, un centinaio di volte maggiore della temperatura del nucleo del sole. A questa temperatura, i neutroni cominciano a decadere in protoni.

Ma se questo fosse stato tutto ciò che è accaduto, l’evoluzione dell’universo avrebbe prodotto solo l'elemento chimicamente più semplice: l'idrogeno, il cui nucleo è costituito solo da un unico protone ed un unico elettrone. Tuttavia, alcuni dei neutroni ebbero collisioni con dei protoni, e si trovarono insieme a formare il secondo degli elementi più semplici: l’elio, il cui nucleo è costituito da due protoni e due neutroni. Ma gli elementi più pesanti, come il carbonio o l'ossigeno, non si sono formati nelle prime fasi dopo la nascita dell’universo. È impossibile immaginare che si possa costruire un sistema vivente, formato solo di idrogeno ed elio, e comunque l’universo neonato era ancora troppo caldo affinché gli atomi potessero combinarsi in molecole. Ma l'universo avrebbe continuato ad espandersi, e a raffreddarsi.

Alcune regioni in seguito avrebbero avuto una densità più elevata di altre. L'attrazione gravitazionale della materia extra in quelle regioni, avrebbe potuto rallentare la loro espansione e, eventualmente, fermarla del tutto. Si sono andate quindi a formare, per collasso gravitazionale, galassie e ammassi stellari, a partire da circa due miliardi di anni dopo il Big Bang. Alcuni delle nuove stelle neonate sarebbero state molto più massicce del nostro Sole e di conseguenza anche molto più calde (ndt: la maggiore massa provoca una maggiore compressione gravitazionale e quindi un maggior calore nel nucleo).
Quindi queste stelle super-massicce avrebbero consumato il loro nucleo di idrogeno (e successivamente elio) molto velocemente producendo elementi più pesanti, come carbonio, ossigeno, e ferro. Il ciclo di vita di queste stelle sarebbe dovuto essere limitato a poche poche centinaia di milioni di anni contro i nove miliardi di anni di vita media del nostro Sole. Alla fine della loro vita, queste stelle super-massicce sono esplose come supernove, disperdendo gli elementi più pesanti (carbonio, ferro e ossigeno) per lo spazio circostante, ciò avrebbe poi consentito di formare la materia prima per la nascita di nuove stelle e pianeti.

Gran parte delle stelle della nostra galassia sono troppo lontane da noi e tale distanza non ci permette di vedere direttamente se hanno pianeti nella loro orbita. Ma alcune stelle, chiamate Pulsar, emanano impulsi di onde radio ad intervalli regolari. Se si osserva una lieve variazione del tasso di emissione radio in una di loro, questo viene interpretato come l'indicazione che il flusso di onde radio è stato disturbato da un pianeta che orbita intorno ad essa. I pianeti che girano intorno alle pulsar quasi sicuramente non sono in grado di ospitare vita, poiché tale tipo di stella emette una energia e una radiazione che avrebbe ucciso qualsiasi essere vivente.
Ma, il fatto che molte pulsar osservate hanno rivelato di avere pianeti in orbita suggerisce, ragionevolmente, che almeno una parte delle duecento miliardi di stelle nella nostra galassia, può, statisticamente, avere pianeti entro la sua orbita. Sul nostro pianeta le condizioni necessarie per la vita esistono da circa quattro miliardi di anni dopo il Big Bang. La complessa molecola a doppia elica del DNA nel sistema solare si è formata circa tre miliardi e mezzo di anni fa, ovvero circa nove miliardi di anni dopo il Big Bang, a partire dal gas contaminato dai resti della esplosione di precedenti stelle supernove.

La Terra è formata in gran parte di elementi pesanti, tra cui il ferro, carbonio e ossigeno. In qualche modo, alcuni di questi atomi sono pervenuti a combinarsi in forme molecolari sempre più sofisticate fino ad ottenere il DNA. Questa è la famosa macromolecola polimerica a forma di doppia elica, scoperta da Crick e Watson, in visione al nuovo sito del Museo di Cambridge. Ciò che collega le due catene a forma di elica sono coppie di acidi nucleici.
Ci sono quattro tipi di acido nucleico, adenina, citosina, guanina, e timina. Temo che il mio sintetizzatore vocale non è ottimale per pronunciare i loro nomi; ovviamente non è stato progettato per biologi molecolari!

L'adenina su una catena è sempre affiancata da una timina sull'altra catena, e una guanina è sempre affiancata da una citosina. Pertanto, la sequenza degli acidi nucleici su una catena definisce una unica, e complementare, sequenza sull'altra catena. Le due catene possono quindi separarsi e agire come modelli per creare ulteriori catene. Questo processo consente alle molecole di DNA di riprodurre l'informazione genetica, codificata nelle loro sequenze di acidi nucleici. Sezioni di tali sequenze possono essere usate per la creazione di proteine e altre sostanze chimiche, in modo che possano eseguire le istruzioni codificate in sequenza ed assemblare così la materia che consente al DNA di riprodurre se stesso.

I quattro acidi nucleici presenti nel DNA: adenina associata con timina, citosina associata con guanina. Non si sa come apparve per la prima volta una molecola di DNA.

La probabilità che una molecola tanto complessa come il DNA derivi da combinazioni casuali della materia inorganica è davvero scarsa. Alcuni scienziati hanno pertanto suggerito che la vita sulla Terra sia venuta da altrove, e che vi sono semi di vita galleggiante sparsi per la nostra galassia.

Tuttavia, sembra improbabile che una molecola complessa come il DNA possa sopravvivere a lungo nello spazio aperto (ndt: date le temperature estreme e le radiazioni ionizzanti a cui sarebbe sottoposta). E anche se potesse, ciò non ci sarebbe di aiuto per spiegare l'origine della vita, perché il tempo a disposizione, per la formazione del carbonio è solo poco più del doppio dell'età della Terra.

La possibilità che si formi una molecola delicata come il DNA, capace di riprodurre se stessa, è estremamente improbabile. Tuttavia, in un universo così grande, con un infinito numero di stelle, ci si potrebbe aspettare che ciò si possa verificare in alcuni sistemi stellari, anche se gli stessi risulterebbero enormemente distanti tra loro. Il fatto che la vita sia sopravvenuta sulla Terra, tuttavia, non è sorprendente o improbabile. Si tratta di una semplice applicazione del principio Antropico debole: se invece la vita fosse apparsa anche su qualche altro pianeta, al contrario, ci sarebbe invece da chiedersi il motivo per cui ciò si è verificato.

Se la comparsa della vita su un pianeta è un evento molto improbabile, ci si deve aspettare che essa richieda un lungo periodo di tempo per verificarsi. Più precisamente, ci si dovrebbe attendere che la vita appaia giusto in tempo per la successiva evoluzione verso esseri intelligenti (come noi), prima che il Sole porti a termine il suo ciclo di vita. Tale ciclo è di nove-dieci miliardi di anni, dopo di che il Sole si gonfierà in una gigante rossa e sommergerà la Terra con un'onda d'urto mortale. Una forma di vita intelligente, dovrebbe quindi sviluppare la capacità di viaggio spaziale, ed essere in grado di fuggire verso un altro pianeta di un’altra stella prima della catastrofe. Il resto della vita sulla Terra, quella animale e vegetale, sarebbe invece condannata.

Vi sono evidenze fossili che vi fosse già qualche forma semplice di vita sulla Terra circa tre miliardi e mezzo di anni fa. Questo può essersi verificato solo 500 milioni di anni dopo che la Terra era divenuta un pianeta stabile (ndt: cessazione del vulcanesimo attivo e delle piogge di meteore) e che si fosse raffreddata abbastanza poiché la vita potesse svilupparsi. Ma la vita avrebbe potuto richiedere 7 miliardi di anni per evolversi fino al punto di sviluppare evolutivamente esseri intelligenti come noi che possano interrogarsi sull'origine della vita stessa. La probabilità di sviluppo della vita su un determinato pianeta è pertanto molto bassa, considerando che sulla Terra tale processo ha richiesto solo 1/14 del tempo totale a disposizione.

La precoce comparsa della vita sulla Terra, suggerisce che c'è una buona possibilità di generazione spontanea della vita, se le condizioni sono adeguate. Forse c'è un continuo assemblaggio di forme semplici di vita che poi portano fino al DNA. Una volta comparso il DNA, tale forma evoluta di vita dovrebbe aver completamente sostituito le precedenti forme.
Non sappiamo quali siano queste forme anteriori all’epoca del DNA. Una possibilità è che si tratti di forme di vita semplici basate solo su RNA. Questo acido nucleico è simile al DNA, ma ha una struttura più semplice, e non presenta la doppia elica. Brevi sequenze di RNA, possono riprodurre se stesse proprio come il DNA, e quindi esso potrebbe eventualmente aver sostituito il DNA nelle prime fasi della vita. Non si può costruire un acido nucleico in laboratorio, partendo dalla non-vita inorganica, anche se semplice come l’RNA. Ma dato che sono trascorsi 500 milioni di anni dopo la formazione della Terra, e che gli oceani ne coprivano la maggior parte, vi potrebbe essere una ragionevole probabilità che l’RNA potesse essere comparso casualmente come combinazione di alcuni processi chimici particolari.

Quando il DNA riproduce se stesso questo processo produce diversi "errori" casuali. La quasi totalità di questi errori sono di tipo distruttivo per la forma di vita (ndt: mutazione recessiva), altri sarebbero di tipo neutro e non producono effetti significativi sui geni.

Tali errori avrebbero potuto contribuire ad una progressiva deriva genetica, che sembra verificarsi in tutte le popolazioni, mentre alcuni rari errori sarebbero stati favorevoli allo sviluppo di nuove specie, meglio adattabili (ndt: mutazione dominante).

Questo è il principio su cui opera la selezione naturale secondo Darwin.

Il processo di evoluzione biologica è un processo molto lento a partire. Ci sono voluti ben due miliardi e mezzo di anni per far apparire i primi esemplari di vita multicellulare e un altro miliardo di anni ancora perché l’evoluzione abbia prodotto in sequenza le forme note come pesci, i rettili ed infine i mammiferi. Ma poi il processo evolutivo sembra aver accelerato. Ci sono infatti voluti solo un un centinaio di milioni di anni per far si che dai primi mammiferi si sviluppasse l’uomo. Un motivo potrebbe essere è che i pesci contengono già la maggior parte degli organi dei mammiferi ed i mammiferi, come i primati, hanno strutture biologiche molto simili alle nostre, quindi il processo deve essere passato attraverso una complessa fase di raffinamento.

 

Una accelerazione del processo evolutivo

Ma con la razza umana, l'evoluzione ha raggiunto una fase critica, paragonabile per importanza a quella della comparsa della prima forma di vita basata su DNA. Tale fase ha visto lo sviluppo del linguaggio, e in particolare della lingua scritta. Questo ha permesso che le informazioni potessero essere trasmesse, di generazione in generazione, in un modo diversificato dalla informazione genetica codificata attraverso il DNA. Non c'è stato alcun cambiamento rilevabile nel DNA umano, dal punto di vista biologico-evolutivo, negli ultimi diecimila anni di storia. Ma la quantità di conoscenze tramandate di generazione in generazione è cresciuta enormemente.
La molecola del DNA contiene circa 10^8 bit di informazione. La Biblioteca universitaria di Cambridge: 10^13 bits. Il DNA degli esseri umani è costituito da circa tre miliardi di acidi nucleici. Tuttavia, gran parte delle informazioni codificate in questa sequenza, è ridondante, o inattivo. Quindi, la quantità totale di informazioni realmente utili da un punto di vista evolutivo nei nostri geni, è probabilmente qualcosa come un centinaio di milioni di bit (ogni singolo bit di informazione equivale ad un “si” o ad un “no”). Un tipico romanzo potrebbe contenere due milioni di bit di informazioni. Quindi, la quantità di informazione codificata nel DNA di un essere umano é pari a circa cinquanta romanzi. Una grande biblioteca nazionale può contenere fino a cinque milioni di libri, o, se vogliamo, una decina di miliardi di bit. Quindi, la quantità di informazioni, tramandata nei libri, è superiore di un fattore 100.000 rispetto a quella codificata nel DNA.

Ancora più importante, è il fatto che le informazioni nei libri, possono essere modificate e aggiornate molto più rapidamente. Ci sono voluti molti milioni di anni per l’uomo affinché evolvesse dai primati. Durante tutto questo tempo, le informazioni utili nel nostro DNA, sono probabilmente cambiate di pochi milioni di bit. Quindi, il tasso di evoluzione biologica negli esseri umani, è quantificabile a circa un bit per ogni anno. Per contro, in una grande biblioteca vi sono circa 50.000 nuovi libri pubblicati in lingua inglese ogni anno e ciò corrisponde ad un ordine di grandezza di circa un centinaio di miliardi di bit di nuove informazioni ogni anno che passa. Naturalmente, la maggior parte di queste informazioni è incongrua e priva di valore, quindi non direttamente utilizzabile per lo sviluppo di una forma di vita. Ma, anche così, il tasso al quale le informazioni utili possono essere aggiunte nel corso dello sviluppo evolutivo sono milioni, se non miliardi, di volte superiori rispetto ad un sistema informazionale basato sul DNA.

 

Una nuova fase evolutiva per l’umanità

Ciò significa che siamo entrati in una nuova fase dell’evoluzione. In un primo momento, l'evoluzione procedette attraverso la selezione naturale, operando da mutazioni casuali. Questa fase darwiniana, è durata circa tre miliardi e mezzo di anni, e ha prodotto alla fine noi, esseri che hanno sviluppato il linguaggio per lo scambio di informazioni. Ma negli ultimi diecimila anni, siamo stati in quella che potrebbe essere chiamata, una fase di trasmissione "esterna" dell’informazione (ndt: vedi successivo grafico).

In questo periodo, il cumulo di informazioni biologiche (interne), trasmesse alle generazioni successive tramite il DNA, non è cambiata in modo significativo. Al contrario la massa di informazioni (esterne) codificata nei libri e in altre forme di stoccaggio dell'informazione è cresciuta enormemente. Alcuni pensano che il termine "evoluzione" si applichi solo per le informazioni "interne" trasmesse attraverso il materiale genetico, e si oppongono all’idea di una informazione tramandata in modo "esterno". Ma io penso che questo punto di vista è troppo ristretto. Noi siamo più che i nostri soli geni !

L’uomo attuale, strutturalmente, non è né più forte né più intelligente dei primi ominidi che vivevano nelle caverne. Quello che davvero ci distingue da loro, è la conoscenza che abbiamo accumulato nel corso degli ultimi diecimila anni, e in particolare, nel corso degli ultimi tre secoli. Credo che sia legittimo avere una visione più ampia che comprende, assieme ai dati del DNA, anche le informazione "esterna" per considerare l'evoluzione della razza umana.

La scala temporale dell'evoluzione umana nel periodo di trasmissione "esterna” dell’informazione corrisponde alla scala temporale dell'accumulo di informazioni. In origine si trattava di una scala graduata le cui unità equivalevano a centinaia o migliaia di anni, ma oggi gli intervalli di evoluzione significativi si sono ristretti a 50 anni o addirittura meno. D'altra parte, il cervello umano (con il quale esaminiamo queste informazioni) si è evoluto solo sulla lenta scala temporale darwiniana, che richiede invece, per mutazioni significative, intervalli di centinaia di migliaia di anni.

Questo fattore sta oggi creando seri problemi. Nel 18° secolo si narra di un uomo che era stato in grado di leggere tutti i libri scritti fino a quel momento. Oggi però una tale impresa sarebbe impossibile: anche considerando un uomo dalla lettura molto rapida, che leggesse un libro al giorno, gli ci vorrebbero circa 15.000 anni affinché riuscisse a leggere tutti i libri in una biblioteca nazionale. Senza considerare tutti gli altri libri scritti in tale intervallo di tempo. Questo ha fatto sì che oggi ogni persona non può essere che padrone di una piccolissima fetta della conoscenza umana. Le persone sono costrette a specializzarsi in settori ristretti ed ancora in ulteriori sotto-settori. È probabile che questo metodo di condivisione dell’informazione risulti una importante limitazione in futuro.

 

Una evoluzione auto-diretta

Certamente non possiamo continuare a lungo con il tasso di crescita esponenziale delle conoscenze che abbiamo ereditato dagli ultimi trecento anni di sviluppo tecnologico. Una limitazione e un pericolo ancora maggiore per le generazioni umane future è che abbiamo ancora l'istinto, in particolare gli impulsi aggressivi, che avevano i nostri antenati uomini delle caverne (ndt: in quanto non siamo geneticamente e strutturalmente diversi da essi). Una aggressività che si è estrinsecata nella forma di soggiogare o uccidere altri uomini, prendere le loro donne e requisire il loro cibo, ha certamente determinato un enorme vantaggio per la sopravvivenza dell’uomo arcaico. Ma oggi un tale retaggio comportamentale potrebbe distruggere l'intera razza umana, e gran parte del resto della vita sulla Terra. Una guerra nucleare, è ancora il pericolo più immediato, ma ce ne sono altri, come il rilascio di virus geneticamente modificati dalla biotecnologia avanzata. Oppure una destabilizzazione ambientale dovuta ad un massivo effetto serra.

Non c'è più il tempo per aspettare l'evoluzione darwiniana per renderci più intelligenti e migliorare la nostra natura. Ora stiamo entrando in una nuova fase, che potrebbe essere chiamata “self design evolution” (evoluzione auto-diretta), in cui saremo in grado di cambiare e migliorare autonomamente il nostro DNA come mostra il progetto che ha consentito di mappare l’intera sequenza genomica del DNA umano. Il costo affrontato per questo progetto, pari a circa tre miliardi di dollari, sembra molto, ma questi soldi sono invece da considerare bruscolini rispetto a un progetto di tale importanza. Una volta che avremo letto il libro della vita, noi potremo davvero iniziare a scrivere delle correzioni in esso. In un primo momento, questi cambiamenti saranno limitati alla riparazione di difetti genetici, come la fibrosi cistica, o la distrofia muscolare. Questi sono controllati da singoli geni, e quindi saranno abbastanza facili da individuare e correggere. Altre qualità, come l'intelligenza, sono probabilmente controllate da un gran numero di geni. Sarà molto più difficile trovare le relazioni operative tra i vari geni in questo settore. Tuttavia sono certo che nel corso del prossimo secolo, gli scienziati saranno in grado di scoprire come modificare l'intelligenza umana e regolare al meglio gli istinti recessivi come quello dell’aggressività umana nelle future generazioni.

Le previsioni fatte nel passato non riescono a concepire cosa l’ingegneria genetica sarà in grado di fare con l’uomo. Molte persone non saranno in grado di resistere alla tentazione di migliorare le caratteristiche umane, ad esempio la capacità intellettive e della memoria, la resistenza alle malattie, e la durata della vita (ndt: ipotesi portate avanti dal movimento transumanista). Una volta che questi superuomini appariranno, ci potrebbero essere grandi problemi politici, con l'uomo non-potenziato, che non sarà in grado di competere. Presumibilmente, quest'ultimo si estinguerà, oppure resterà confinato in nicchie divenendo ininfluente per la nuova società. Parimenti, ci sarà una successiva gara per l’auto-progettazione di esseri umani che continueranno a migliorarsi a velocità crescente.

Se questa gara verrà condotta in modo avveduto e riuscirà ad eliminare il rischio di auto-distruzione essa sarà successivamente seguita da una successiva gara alla diffusione e colonizzazione di altri pianeti, persino di quelli appartenenti ad altri sistemi stellari. In quest’ultimo caso tuttavia, un viaggio spaziale tanto lungo, sarà molto difficile che si realizzi per le attuali forme di vita basate su strutture biologiche a base di DNA. Il naturale ciclo di vita di tali esseri (ndt: compreso l’attuale homo sapiens) è davvero breve, rispetto al tempo necessario per un simile viaggio. Secondo la teoria della relatività, nulla può viaggiare più veloce della luce. Ne consegue che il viaggio di andata e ritorno per il sistema stellare più vicino (ndt: Alpha Centauri a 4.3 anni luce dal Sole) durerebbe almeno almeno otto anni, e, se dovessimo raggiungere il centro della nostra galassia, impiegheremmo almeno un centinaio di migliaia di anni.

Nella fantascienza, per superare questa evidente difficoltà, si ricorre alla velocità “warp” (ndt: nella Star Trek) o viaggi multi-dimensionali. Ma non credo che questi sistemi saranno mai realizzati in futuro, indipendentemente da quanto la vita possa diventare intelligente. Nella teoria della relatività, se si riuscisse a viaggiare più veloce di luce, al tempo stesso si potrebbe anche viaggiare indietro nel tempo. Ciò porterebbe a delle contraddizioni, inconcepibili filosoficamente, come quella che delle persone potrebbero tornare indietro nel tempo e incontrare il loro “se stesso” e perfino cambiare il corso degli eventi futuri. Stiamo ancora attendendo di vedere uno sbarco di turisti dal futuro, curiosi di vedere le nostre vecchie e pittoresche forme di vita e lo loro mode attempate (ndt: qui Hawking parla in senso sarcastico).

Potrebbe essere possibile utilizzare l'ingegneria genetica, per rendere la vita basata sul DNA capace di sopravvivere indefinitamente, o almeno per un centinaio di migliaia di anni. Ma un modo più facile, che è sicuramente più alla nostra portata, sarebbe quello di costruire ed inviare a colonizzare lo spazio macchine-robot intelligenti. Queste potrebbero essere davvero progettate per durare abbastanza a lungo per affrontare un viaggio interstellare. Quando esse fossero pervenute nei pressi di una nuova stella potrebbero atterrare su uno dei suoi pianeti in orbita, e reperire qui le materie prime per la costruzione di nuove macchine-robot, le quali potrebbero a loro volta partire per la colonizzazione di stelle ancora più lontane. Queste macchine-robot sarebbero da considerare una vera nuova forma di vita, basata su componenti elettronici e meccanici, piuttosto che su macromolecole chimiche. Esse potrebbero sostituirsi alla vita basata sul DNA, così come il DNA si è sostituito a forme di vita biochimiche precedenti nella scala evolutiva.

Questa forma di vita meccanico-elettronica dovrebbe essere anche capace di auto-progettazione. Così sembra che il periodo di trasmissione "esterna" di informazioni nella fase dell’evoluzione, sarà stato solo un breve interludio, tra la fase darwiniana di tipo biologico e quella nuova, meccanico-elettronica.

Ciò è mostrato in questo diagramma, il quale ovviamente non è in scala, poiché non è possibile mostrare un periodo di diecimila anni sulla stessa scala di miliardi di anni. Se si pensa al periodo durante il quale verrà applicata questa fase di auto-progettazione questo impone una riflessione.

Questa fase potrebbe portare instabilità e distruggere la vita stessa o magari entrare in un vicolo cieco evolutivo. Ma se ciò non avviene, la vita dovrebbe essere in grado di sopravvivere oltre la morte del Sole, stimata tra circa 5 miliardi di anni, migrando e colonizzando altri pianeti in altri sistemi stellari.

La maggior parte delle stelle entro 14 miliardi di anni da oggi avranno bruciato tutto il loro combustibile interno e si saranno quindi spente. L'universo si approssimerà ad uno stato di completo disordine seguendo la seconda legge della termodinamica. Però Freeman Dyson ha dimostrato che, nonostante questo, la vita potrebbe adattarsi alle sempre minore fornitura di energia e quindi potrebbe, in linea di principio, continuare ad esistere per sempre.

 

Esiste vita extraterrestre nell'universo?


Perchè la Terra non è ancora stata visitata da extraterrestri? Le 4 possibilità:

  1. La probabilità che si sviluppi la vita su un pianeta simile alla Terra è estremamente bassa.

  2. La possibilità che appaia la vita su un pianeta simile alla Terra presenta buone probabilità di verificarsi. Però la probabilità che dalla vita organica semplice si evolvano forme di vita intelligenti è estremamente bassa.

  3. La possibilità che la vita intelligente si evolva dalla vita organica semplice ha una buone probabilità di verificarsi. Però la vita intelligente, raggiunto un certo grado di sviluppo va incontro alla autodistruzione.

  4. Esistono numerose forme di vita intelligente nell'universo e nella nostra galassia ma esse non possono o non vogliono comunicare con noi.

Esaminiamo ora la possibilità di incontrare forme di vita aliene durante la fase esplorativa della nostra galassia. Se la scala dei tempi per la comparsa della vita sulla Terra è corretta, vi dovrebbero essere molte altre stelle, i cui pianeti siano in grado di ospitare forme di vita. Alcuni di questi sistemi stellari potrebbero essersi formati anche 4 miliardi di anni prima della nostra Terra. Ma allora, se è così, per quale motivo la nostra galassia non è stata attraversata da una ondata di colonizzazione di sonde robot (ndt: sonde Von Neumann) capaci di auto-progettazione o da forme di vita biologiche extraterresti? La nostra Terra sarebbe dovuta esser già stata visitata e persino colonizzata.

Metto da parte i fenomeni UFO, visti come avvistamenti di presunte astronavi contenenti esseri provenienti dallo spazio. Penso che qualsiasi visita di una civiltà extraterrestre, sarebbe stata oltremodo più evidente degli sfuggenti UFO, e probabilmente anche abbastanza sgradevole per noi.

Dunque, qual è la spiegazione del motivo per cui non siamo stati ancora visitati? Una prima possibilità da considerare è che le attuali teorie in merito alla comparsa della vita sulla Terra sono sbagliate. Forse la probabilità che la vita organica appaia spontaneamente dal mondo inorganico è talmente bassa che la Terra risulta l'unico pianeta contenente vita nella galassia, o forse l’unico nell’intero universo osservabile.

Una seconda possibilità è che vi è stata una ragionevole probabilità di formazione di sistemi di produzione autonoma della vita nell'universo: esseri mono e multi-cellulari. Però la maggior parte di queste forme di vita non si sia evoluta una forma di vita intelligente. Siamo abituati a pensare alla vita intelligente come una conseguenza inevitabile di un processo di evoluzione. Ma il Principio Antropico dovrebbe metterci in guardia a diffidare di tale argomento. È più probabile che l'evoluzione sia un processo casuale, con la vita intelligente che si presenta come un isolato risultato di un gran numero di possibili tentativi. Non è scontato che l'intelligenza possa rappresentare un così grande valore nella lotta per la sopravvivenza a lungo termine della vita. Batteri e altri organismi monocellulari, continuerebbero infatti a sopravvivere, anche se il resto della vita sulla Terra fosse spazzata da qualche nostra insana azione (ndt: come una guerra nucleare o un danno biotecnologico globale).

Se si esamina la cronologia della scala evolutiva si vedrà che l'intelligenza risulta uno sviluppo improbabile per la vita sulla terra. Ci è voluto davvero moltissimo tempo, ben due miliardi e mezzo di anni, affinché la vita si sia potuta evolvere dai primi organismi monocellulari ai più complessi organismi multi-cellulari, necessari precursori per una forma di vita abbastanza evoluta da poter poi portare alla nascita della vita intelligente. E’ un periodo di tempo che rappresenta una buona parte del tempo totale a disposizione prima che il Sole termini la sua vita. Questo argomento è quindi coerente con l'ipotesi che la probabilità che dalla vita organica semplice possano svilupparsi forme di intelligenza è molto bassa. Se le cose stanno davvero così dovremmo aspettarci di trovare molte altre forme di vita nella galassia, però le stesse sarebbero per lo più forme semplici di vita organica, mentre sarebbe oltremodo improbabile trovare vita intelligente.

 

Catastrofi cosmiche e cataclismi

Un altro modo, in cui l’evoluzione potrebbe non riuscire a sviluppare forme di vita intelligente e che questo processo potrebbe essere interrotto da un asteroide o cometa che dovesse entrare in collisione con il pianeta. Abbiamo di recente osservato la collisione di una cometa, la Schoemaker-Levi, con il pianeta Giove.

(1) La cometa si avvicina a Giove e viene spezzata in frammenti dalla forza gravitazionale del pianeta gigante. (2) L'impatto sulla densa atmosfera gassosa del pianeta produce esplosioni grandi quanto l'intera Africa. (3) Le esplosioni, evidenziate con una telecamera all'infrarosso di un telescopio in Spagna, hanno prodotto una energia pari a 6 miliardi di megaton (750 volte l'intero arsenale nucleare mondiale).

Essa si è divisa, prima di arrivare all’impatto, in una serie di enormi palle di fuoco. E' il pensiero va alla collisione di un corpo asteroidale, peraltro nemmeno così grande, avvenuto sulla Terra 65 milioni di anni fa e che è stato responsabile dell'estinzione dei dinosauri.

A questo cataclisma solo alcuni tra i primi mammiferi, animali di piccole dimensioni, sono sopravvissuti, ma qualcosa di grande come un essere umano, sarebbe quasi certamente stato spazzato via. E' difficile dire con quali probabilità queste collisioni possano verificarsi, ma una ragionevole indicazione potrebbe quella di un impatto ogni venti milioni di anni. Se questa cifra è corretta, significherebbe che la vita intelligente sulla Terra si è potuta sviluppare solo perché negli ultimi 65 milioni di anni non vi sono più state collisioni di questo tipo. Altri pianeti nella galassia, in cui la vita era in fase di sviluppo potrebbero non essere stati così fortunati e non aver avuto modo di sviluppare vita intelligente poiché il lungo periodo necessario a che avvenisse è stato interrotto da una di queste terribili collisioni (ndt: è disponibile su questo sito un completo articolo che tratta dei danni degli impatti asteroidali).

Una terza possibilità è che vi sia una ragionevole probabilità che dalla vita organica evolvano esseri intelligenti e che essi sviluppino una fase di trasmissione "esterna" della informazione. A quel punto però qualcosa nel sistema diventa instabile e la vita intelligente va incontro alla autodistruzione (ndt: su questo sito vi è un articolo che tratta proprio questa ipotesi). Si tratterebbe invero di una conclusione molto pessimista e mi auguro vivamente che essa si dimostri falsa.

 

Il principio di precauzione

Ma torniamo ancora al nostro discorso di partenza: Perché non siamo stati ancora visitati da esseri extraterrestri? Vi è invero una quarta possibilità, ed è quella che prediligo: ci sono altre forme di vita intelligente nell’universo, ma esse sono molto distanti e difficilmente individuabili. Oggi è operativo il famoso progetto S.E.T.I. (Search for Extra Terrestrial Intelligence) per la ricerca di forme di intelligenza extraterrestre.

Si tratta di un progetto che fa uso di grandi schiere di radiotelescopi per scansionare le frequenze radio che ci pervengono dallo spazio, ed esaminare quelle che presentano segnali intellegibili prodotti da civiltà aliene. Ho pensato che questo è un progetto che vale la pena di sostenere, anche se è recentemente è stato limitato a causa di mancanza di fondi. Ma se un giorno pervenisse davvero un messaggio radio dallo spazio proveniente da una civiltà aliena dovremmo invero diffidare a rispondere a tale messaggio, almeno fino a quando non ne sapremo di più su coloro che lo hanno inviato. Un contatto con una più avanzata civiltà potrebbe portare a delle conseguenze identiche a quelle che ebbe il contatto degli abitanti originari nelle Americhe (Maya, Indiani ecc.) con l’uomo bianco portato da Cristoforo Colombo. E’ evidente che questo contatto non ha affatto giovato a queste civiltà.

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Nota: questo articolo del Prof. Stephen Hawking, tradotto e portato per la prima volta sul web da Futurology.IT, è stato autorizzato alla pubblicazione dalla sig.ra Judith Croasdell, assistente del Prof. Hawking. Quindi tale testo non può essere copiato e incollato su un altro sito web o supporto cartaceo o multimediale senza la diretta autorizzazione dell'autore di questo sito. Si ringraziano Fabio A. (www.estropico.org) e Marco Mainoldi per le utili indicazioni e i link web forniti.


Commento di Marco Mainoldi: è interessante notare, dopo aver letto la lezione del prof. Stephen Hawking, come molte menti eccelse (Kurzweil, Bostrom, Vinge, Minsky, per citane alcuni) siano giunte alle stesse conclusioni: siamo entrati in una fase di autoevoluzione "Self desing evolution" e tutto questo pensiero che in U.S.A. è molto più sentito e popolare, ha delle ragioni che nascono da lontano. Ho trovato un libro edito in italia da Bompiani nel 1949 "introduzione alla stupidità umana" di Walter B. Pitkin. (il libro fu scritto nel 1939) L'autore dopo aver descritto e analizzato vari episodi politici ed economici dell'epoca nota alla fine la prevalenza della stupidità umana e vede come unica via di salvezza la ragione basata su fatti concreti espressa soltanto dalla scienza.
Una piccola sintesi delle sue conclusioni:
" Ecco dunque la mia profezia. Ciò che oggi chiamiamo la rivoluzione industriale non è che la prima fase del tentativo dell’uomo di affrancarsi dalla propria incompetenza animale: è la fase di approccio alla conquista della Superenergia. Ci troviamo oggi all’apice di questa fase. Il mondo attende qualcosa di nuovo, che lo liberi dalle doglie crapulari del potere e della sovrapproduzione. Di che cosa abbiamo bisogno? Di una maggiore acutezza e di sensibilità, anzitutto: di una maggior sensibilità di esperire sensazioni in grande scala e di minuta struttura, così da essere più pronti nelle reazioni a qualunque cambiamento degli eventi umani. Solo così possiamo soverchiare la finora invincibile stupidità della specie: solo così potremo abolire lo sconcio degradante del bruto insensibile che non vede e non ode. E non possiamo aspettare di far ciò mediante l’Evoluzione, che è troppo lenta, ottusa, erratica. Dobbiamo scegliere noi stessi la giusta direttrice escogitando macchine che intensifichino in noi quella qualunque sensibilità che ci sembri meritevole di sviluppo e profittevole. Così potremo allargare i nostri orizzonti, percependo cose prima impercettibili e che ci stimoleranno a reagire. Gradatamente impareremo che il mondo reale è qualche cosa di radicalmente diverso da quello che ci rivelano i nostri nudi organi del senso; troveremo che tutte le filosofie, tutti i codici morali, tutti gli atti politici basati su ingenuo empirismo devono essere inesorabilmente scartati come dimore poggianti sulle sabbie dell’illusione. " Walter B. Pitkin (1878 – 1949).

Commento di Ugo Spezza: Rileggendo a mente fredda l'articolo del grande Stephen Hawking ho notato una sezione del testo il cui pregnante significato mi era sfuggito durante l'enfasi della traduzione; la frase è questa:

« Le previsioni fatte nel passato non riescono a concepire cosa l’ingegneria genetica sarà in grado di fare con l’uomo. Molte persone non saranno in grado di resistere alla tentazione di migliorare le caratteristiche umane, ad esempio la capacità intellettive e della memoria, la resistenza alle malattie, e la durata della vita. Una volta che questi superuomini appariranno, ci potrebbero essere grandi problemi politici, con l'uomo non-potenziato, che non sarà in grado di competere. Presumibilmente, quest'ultimo si estinguerà, oppure resterà confinato in nicchie divenendo ininfluente per la nuova società. Parimenti, ci sarà una successiva gara per l’auto-progettazione di esseri umani che continueranno a migliorarsi a velocità crescente. »

Se si pensa a questa citazione non può non venire in mente la prospettiva Archeofuturista declamata da Guillame Faye. Hawking pensa che l'homo sapiens biologicamente non modificato nel futuro avrà grossi problemi a rapportarsi con gli uomini che avranno deciso di optare per il "potenziamento" personale. Questi uomini potenziati, definibili come Cyborg, potrebbero effettivamente presentare delle caratteristiche che fanno pensare al famoso overhuman (superuomo) declamato nella filosofia di Friederich Nietzsche. Essi disporrebbero non solo di capacità fisiche superiori ma, nel caso che le loro menti venissero interfacciate ad intelligenze artificiali, anche capacità cognitive ed intellettive superiori, capacità che gli permetterebbero sicuramente di prendere posizioni di leader nella nuova società iper-tecnologizzata che si verrà a creare.  Faye, ideologo francese della "nouvelle droite" nel suo libro "Archeofuturismo" ipotizza proprio una situazione del genere, egli preannuncia una rapida decadenza delle attuali società basate sull'egualitarismo e sulla globalizzazione, sostituite da una nuova elite di overhuman che possa salire al potere. Ne conseguirà una società non egualitaria in cui ci saranno esseri umani di serie A, B e C e la tecnologia avanzata resterà nelle mani della elìte. Questa è una prospettiva tutt'altro che fantascientifica, essa potrebbe portare a conflitti su scala globale e ritengo sia il caso di approfondire questo argomento in un prossimo scritto.