
Ora bisogna approfittarne, cavalcare l’onda e restituire a sapere-scienza-innovazione-sviluppo tecnologico il ruolo cardine che meritano e che devono avere nelle società e nelle economie avanzate, quali motori duraturi su medio e lungo termine di cultura diffusa, ma anche, pragmaticamente, di benessere collettivo, sociale ed economico. L’Italia, malgrado tutto, ha ottimi fondamentali, soprattutto costituiti dal grande capitale umano e dall’educazione primaria. È però prioritario investire massicciamente in scuola, università e ricerca, assumendo personale competente e meritorio secondo standard assoluti, e in parallelo dare il giusto credito a coloro che lavorano nel campo dell’educazione e della ricerca, a tutti i livelli. Gli uomini di domani, che dovranno affrontare le enormi sfide che il futuro ancora ci nasconde, sono i bambini e i ragazzi di oggi. La loro educazione e formazione sarà quindi di importanza capitale per la società tutta. Ed essa non potrà mai risolversi nell’acquisire nozioni dal caotico calderone in ebollizione che è la rete. Bisognerà investire nella cultura strutturata, in senso lato, e la scienza sarà sempre lì per fornire il suo contributo. Ruolo della scienza, forte del metodo scientifico – a tutt’oggi il più potente motore di conoscenza a nostra disposizione – è quello di procurare alla società, da una parte, gli sviluppi tecnologici e applicativi che la scienza sempre genera e, dall’altra, dei meccanismi di apprendimento e di conoscenza del mondo sempre più robusti ed efficienti. Come citiamo nel nostro libro, Isaac Asimov disse che anche se la scienza a taluni può far prefigurare criticità e nuovi problemi, non è certamente con l’ignoranza che potremo mai risolverli…
Perché possiamo definire la scienza un gioco intellettuale e materiale?
Sulla scala dell’esistenza di Homo sapiens è da pochissimo che abbiamo definito le regole del gioco della comprensione del mondo, un gioco così serio da sembrare un lavoro agli spetta‐ tori, ma non agli scienziati. Le regole sono severe, perché non si può vincere truccando con gli altri giocatori e con l’arbitro, la natura. Il divertimento, però, è assicurato e il premio arriva, alla fine, anche se solitamente a prezzo di grandi fatiche. Un altro tassello svelato, un indizio, forse una prova, il pretesto per un altro giro, fino al finale di partita. Come in un gioco di ruolo che si fa sempre più serio e impegnativo a mano a mano che si sviluppa, un gioco che cambia tutto ciò che ci circonda e anche noi, ma non le regole, quelle non mutano da centinaia di anni. Il potere di questa partita è immenso: trasformare la realtà, il mondo, auspicabilmente in meglio, per renderlo sempre più adatto alle nostre esigenze, per conoscerlo profondamente e modificarlo ancora e ancora.
Spesso (o quasi sempre) questo gioco mira a ottenere, se possibile, risultati concreti, ovvero applicazioni tangibili di quanto si è imparato. Molti guardano con sufficienza all’universo delle applicazioni pratiche, come se l’unica cosa importante fosse capire e svelare, ma sbagliano, in pratica e anche in teoria. In pratica, è fin troppo ovvio, in quanto la nostra società è figlia delle innumerevoli applicazioni della scienza. Ma si tratta di un errore anche sul piano meramente culturale. In ultima analisi, infatti, è soltanto il complesso delle applicazioni funzionanti che discendono da una data teoria che rappresenta la conferma più credibile di essa. Ed è questo forse il lato maggiormente interessante del gioco infinito della scienza: un’applicazione dopo l’altra e, se niente va storto, la teoria diviene sempre più attendibile.
Attraverso l’attività di ricerca si osservano i fenomeni che ci interessano, tentando di farsi una prima idea approssimata di come stiano le cose. Quando i concetti iniziali prendono forma e possono essere verbalizzati, si formula un’ipotesi, ovvero una proposta più chiara sulla natura degli eventi che stiamo studiando. Tale proposta sarà a sua volta oggetto di profonda riflessione e di discussione nella comunità scientifica, fino a che essa non assumerà una veste accettabile, tale da non contenere contraddizioni interne e che non contrasti troppo con quant’altro si conosca al momento. Il quadro esplicativo proposto prende allora il nome di “teoria”. L’uomo osservatore‐ricercatore‐scienziato ha inventato un’infinità di procedimenti e di artifici per raggiungere i suoi obiettivi conoscitivi, procedimenti che attengono sia alla logica sia alla matematica. Ma mentre queste discipline possono vivere e svilupparsi senza bisogno d’altro che della nostra intelligenza, l’edificazione delle scienze naturali, che hanno come scopo la comprensione di tutto quanto ci circonda, inclusi noi stessi, richiede anche dell’altro. Ragionando rigorosamente sulle proposte della nostra immaginazione si possono ottenere teorie mirabili. Ma per poter essere ragionevolmente sicuri della loro affidabilità, è necessario metterle alla prova dei fatti. Entra così in scena la sperimentazione, ovvero quella sequenza di osservazioni in grado di distruggere una teoria anche bellissima, oppure soltanto di metterla in questione o, talvolta, di corroborarla e renderla attendibile. Verrebbe da dire confermarla, ma sappiamo bene che ogni conferma sarà necessariamente provvisoria, mai definitiva, sempre vera fino a futura prova contraria. Le scienze naturali di oggi sono scienze sperimentali. Ma se una teoria non è confermata o è addirittura dimostrata essere sbagliata, allora si ricomincia, eseguendo altri esperimenti e traendo nuove conclusioni, ripetendo la procedura fino a convergere verso una soluzione accettabile. E così via, fin quasi all’infinito, almeno ipoteticamente. Il gioco della scienza, perché proprio di un gioco si tratta, intellettuale e materiale, è quindi potenzialmente infinito.
In che modo l’atto stesso del ricercare può cambiare il mondo?
In passato la filosofia procedeva assumendo la supremazia assoluta del momento “razionale” perché non aveva alternative. Invece, da quando ci siamo persuasi che occorrono le prove sperimentali per validare un’ipotesi teorica e abbiamo gli opportuni strumenti, il panorama è cambiato. Ma soprattutto si è intravisto il sottile legame che c’è tra l’esperimento (l’azione dell’uomo) e la modifica del mondo. Basti pensare all’enorme cambiamento che gli uomini hanno apportato al clima e all’ambiente del nostro pianeta. Tuttavia, non tutti i cambiamenti arrecati dall’uomo (e dall’erronea applicazione della scienza) sono stati altrettanto negativi. Guardando indietro, fin dagli albori della civiltà gli umani hanno modificato il suo ambiente. Oggi si parla addirittura della comparsa di una nuova era geologica, l’antropocene, definita dal grande impatto dell’uomo sulla natura – soprattutto ma non esclusivamente – in relazione ai cambiamenti climatici. A ben pensarci, non c’è stata alcuna scoperta scientifica che non abbia infine portato ad applicazioni pratiche capaci di generare cambiamenti, ancorché indiretti, soprattutto in fisica, chimica e biologia, permettendoci di non limitarci a osservare e interpretare la realtà che ci circonda ma di incidere pesantemente su di essa.
Qual è allora la relazione profonda tra osservare, studiare, sperimentare e modificare? A pensarci bene, questi quattro verbi non sono affatto separabili. Osservare è comunque modificare, studiare lo è ancora di più, ma gli effetti di queste operazioni possono essere quasi irrilevanti. Lo diventano quando entrano in gioco i grandi numeri. Quindi noi non studiamo il mondo allo scopo di modificarlo, ma lo studiamo modificandolo o, meglio, lo modifichiamo studiandolo. A questo punto anche la parola “studiare” comincia a perdere parte del suo significato, perché non lo si può fare senza modificare. Questa affermazione, piuttosto vaga nella quotidianità, ha acquistato una precisa connotazione scientifica e perfino filosofica con la nascita della fisica subatomica e della meccanica quantistica. Quest’ultima è la teoria che spiega in maniera eccellente (affidabile) tutte le manifestazioni del microcosmo, e ha le sue fondamenta su alcuni principi molto controintuitivi, a oggi tutti rigorosamente rispettati. Uno dei punti cardine della teoria è quello che l’osservatore, attraverso l’azione stessa della propria misura che agisce su un oggetto quantistico (un atomo o una particella), fa sì che esso piombi (collassi) in uno stato in particolare tra quelli in cui, per il principio di sovrapposizione, si trovava simultaneamente prima della misura. Questa fornisce la “realtà” all’oggetto. Scherzando ma non troppo Einstein disse: Ma la luna è ancora lì se non la osservo? Queste considerazioni ci portano a intuire che al livello più profondo della realtà naturale, l’azione stessa dell’osservare (studiare o esplorare) modifichi sostanzialmente la stessa. E badate, qui si parla di fisica, di fatti concreti e misurabili, non di ipotesi teoriche.
Anche dal lato delle scienze della vita, le cose sono andate allo stesso modo, forse in maniera ancora più visibile e intelligibile per la società. Negli ultimi secoli l’azione dell’uomo, nella sua continua opera di modifica del mondo descritta precedentemente, ha anche generato cambiamenti ad altre specie viventi, mutamenti che si sono realizzati a una velocità molto maggiore di quella propria della selezione naturale darwiniana. D’altra parte, molte delle cose che oggi chiamiamo naturali, naturali non lo sono affatto, secondo l’accezione comune. Non sono naturali il frumento, la mela, il cane e il gatto. Questo vuol dire che rispetto a un ipotetico stato fondamentale “di natura” – peraltro molto difficile da definire – molte delle cose con le quali conviviamo sono una versione “umanizzata” di altrettanti enti di natura. Per esempio, tutti sanno che il cane con tutte le sue diverse razze è il prodotto dell’opera dei nostri antenati, che hanno addomesticato e selezionato le razze originarie, ossia quelle con le quali avevano a che fare all’epoca. Ciò è accaduto sviluppando e attivando un processo di selezione “artificiale”, la quale fornisce risultati in tempi molto più brevi di quanto impieghi la natura. E ciò è naturalmente avvenuto per le specie animali e per quelle vegetali. In effetti, l’addomesticamento degli animali e la coltivazione delle piante possano essere a pieno titolo considerati tra i risultati più eclatanti delle applicazioni della conoscenza scientifica e tecnologica, attraverso l’attività di modifica della natura da parte dell’uomo.
Negli ultimi decenni, inoltre, l’uomo ha cambiato il modo di intervenire su animali e piante sostituendo all’incrocio e alla selezione artificiale una modificazione genetica, con l’introduzione di geni scelti che hanno l’effetto ultimo di aumentare la resa delle coltivazioni, il valore nutritivo dei frutti o la loro resistenza alle sfide ambientali. La procedura quindi non richiede più tempi lunghissimi ma si può realizzare rapidamente in laboratorio – o in un campo coltivato nei suoi pressi – mediante l’applicazione della genetica e in particolare dallo studio del DNA, quale veicolo di informazione biologica. Il risultato, nel primo o nel secondo caso, è però rigorosamente lo stesso: dal punto di vista del prodotto finale i due processi sono del tutto indistinguibili.
Che relazione esiste tra scienza e democrazia?
Il tema della “non democraticità” della scienza è stato ampiamente dibattuto di recente, risultando, in effetti, uno degli aspetti che maggiormente qualificano scienza e scienziati presso il grande pubblico. A questo proposito però bisogna essere chiari per evitare fraintendimenti. L’uomo di scienza è generalmente incline alla libertà propria e altrui secondo la cosiddetta etica scientifica. Il suo approccio verso la natura e la realtà oggettiva non può essere certamente condizionato o manipolato da imposizioni che vengano dall’alto o anche dal basso, dalla pancia della società. È impossibile cercare di decifrare i segreti della natura sotto dettatura o dittatura. E d’altra parte lo scienziato-cittadino non deve giudicare il prossimo e i suoi colleghi se non sulla base delle loro azioni scientifiche e non certo in virtù dei loro convincimenti sociali, politici o filosofici. La democrazia è la sola forma di organizzazione della cosa pubblica che permette alla scienza di avanzare e di farsi portavoce d’idee innovative dal punto di vista culturale e tecnologico, ma anche per il puro benessere della società nel suo complesso.
Il discorso della non democraticità è tuttavia circoscritto al meccanismo di acquisizione e determinazione della verità scientifica. Questa, che peraltro rimane tale solo fino a prova sperimentale contraria, si determina in maniera sì assolutamente non democratica. La vera e sola dittatrice è la natura che a poco a poco svela all’uomo i suoi segreti e le leggi che la governano. La correttezza di teorie o di risultati scientifici non si può asserire in conformità a maggioranze popolari ma solo sulla base delle regole condivise del metodo scientifico, attraverso la ripetibilità degli esperimenti, la conferma sperimentale delle ipotesi e la possibilità della loro falsificazione. Che sia la Terra a girare attorno al Sole e non il contrario non è un’affermazione che possa essere confutata da una pur sostanziale maggioranza demoscopica. Assumere il contrario porta implicitamente all’anarchica messa in discussione di risultati, scoperte e teorie, proprio come avviene oggi ad esempio per certa politica con le relative polemiche. “La tua è un’opinione, io ne ho una diversa” è il peggiore degli errori nei quali si può incorrere parlando di scienza. Eppure, manicheismo e relativismo hanno così permeato molti aspetti della nostra società da divenire in maniera strisciante automaticamente applicati anche al discorso scientifico. La validità scientifica e quindi medica dei vaccini non può essere decisa da argomentazioni politiche, sociali o da immotivati principi di precauzione ma solo dai risultati condivisi dalla ricerca scientifica.
Dobbiamo ammettere purtroppo che oggi il terreno è fertile per recepire meccanismi sbagliati. È forse la stessa società a chiederci di esemplificare la scienza secondo tali schemi. Vero o falso, giusto o sbagliato, ricerca della pecora nera, della voce fuori dal coro. Quello che ci si aspetta, anche quando la scienza arriva a un risultato consolidato, è sempre ascoltare la voce dissonante o opposta secondo una visione contorta di un’inesistente par condicio della scienza. Spesso la ricerca dell’opinione contraria è un elemento creduto addirittura necessario per costruire una conoscenza corretta, trasponendo alla produzione scientifica automatismi alieni alla scienza. E purtroppo sono spesso proprio le voci fuori dal coro, a prescindere, quelle che attirano i maggiori consensi, forse proprio perché l’uomo propende naturalmente a considerare vero ciò che desidera che sia vero. E poi, una spiegazione troppo articolata, prudente o dubbiosa di un risultato scientifico “ufficiale” può apparire ostica, poco appetibile o gratificante. Guaritori, guru, astrologi, cattivi politici e integralisti di ogni sorta forniscono sempre certezze falsamente rassicuranti e sempre semplicistiche. Il dubbio dello scienziato è ritenuto una sua debolezza e non già la sua forza, offrendo il fianco a critiche ingiuste. I suoi risultati non sono certi e quindi è lecito dissentire, magari a priori. A margine, è davvero curioso notare che nonostante tutto ciò l’uomo di scienza è sempre considerato nell’immaginario collettivo arido e arrogante portatore di tutte le certezze.
Le ragioni di tutto ciò sono complesse. In primo luogo, vi è spesso l’incapacità degli scienziati a divulgare i propri risultati al di fuori della ristretta cerchia dei colleghi. Un altro motivo è la mancanza di una vera e diffusa cultura scientifica nella società e infine vi sono ragioni che pescano nel profondo della psiche umana: l’uomo tende più facilmente a credere a un messaggio positivo di fantasia che a uno realistico, magari negativo, di carattere oggettivo o scientifico.
Come sarà la scienza del futuro?
La scienza si è sempre modellata in maniera dinamica sulle sfide che aveva dinnanzi, sia esse (prioritariamente) motivate dalla curiosità dei ricercatori, sia dallo stato dell’arte della conoscenza che naturalmente porta a priorità e a scelte investigative. Verosimilmente la scienza si evolverà come ha fatto a partire da Galileo, fermi restando i caposaldi che ne sono alla base: la ripetibilità dei risultati, il menzionato metodo scientifico, la significanza statistica di esperimenti e misure e così via. Ma, probabilmente, i meccanismi applicativi e operativi potranno evolversi e modificarsi in maniera oggi imprevedibile, in parallelo alla società, della quale scienza e scienziati sono un’emanazione. Per questo motivo, se predire il futuro è sempre un’impresa ardua, predire lo sviluppo della scienza è una missione forse impossibile. Tuttavia, entro certi limiti, realizzando estrapolazioni su tempi non molto lunghi, possiamo provare a immaginare come si evolverà la scienza, ma soprattutto quali saranno le direttrici di ricerca nei vari campi, ad esempio delle scienze dure e della vita. Nel nostro libro, assieme a Edoardo Boncinelli abbiamo giocato con la sfera di cristallo per quanto riguarda i nostri due campi di interesse: la fisica e la biologia, operando forzatamente delle scelte, arbitrarie e forse obbligate.
Nel campo della fisica, possiamo elencare delle linee di ricerca, finalizzate ai maggiori quesiti aperti, alla cui formulazione si è giunti mediante decenni di studi coerentemente condotti dalla comunità scientifica. Mi riferisco ad esempio agli studi presentemente condotti al CERN e negli altri laboratori di fisica delle particelle. Con l’LHC del CERN gli scienziati hanno rivelato la particella di Higgs, la chiave di volta del Modello Standard delle particelle elementari. Grazie a importanti misure di astrofisica e cosmologia conosciamo in maniera molto precisa le dosi del cocktail di materia‐energia dell’universo attuale. Abbiamo imparato molto sui neutrini, le particelle dotate di massa infinitesima che riempiono ogni angolo del cosmo. Si sono sviluppate conoscenze sui meccanismi di funzionamento dei vari esotici oggetti galattici ed extragalattici, la scoperta delle onde gravitazionali ha riportato la gravità al centro dell’interesse dei fisici, e così via in un impetuoso crescendo. Potremmo continuare a enumerare un’impressionante serie di scoperte e misure che hanno caratterizzato le ultime due‐tre decadi. La novità è che quest’accresciuta conoscenza si è potuta sviluppare attraverso un incrocio di studi interdisciplinari.
Se pensiamo al futuro, possiamo giocare ed elencare i desiderata nella speranza di vedere presto avverati i sogni degli scienziati, finalizzati al progresso della conoscenza umana della natura. La prima sfida riguarda appunto la frontiera delle alte energie, ossia della fisica oggi studiata all’LHC e, in un prossimo futuro, a una sua versione potenziata. Per esempio, potremmo riuscire ad avere la prova della validità della teoria della Supersimmetria tra particelle materiali e di energia, o magari della presenza in natura di altre dimensioni spaziali oltre alle quattro (incluso il tempo) che percepiamo con i nostri sensi, o anche ottenere indicazioni sperimentali sull’ipotetica «Teoria del tutto», che possa unificare ogni singola forza in natura e far convivere in un unico schema relatività di Einstein e meccanica quantistica. Una seconda sfida potrebbe essere quella di comprendere perché il nostro universo è apparentemente costituito di materia e non di antimateria. I grandi esperimenti di fisica del neutrino in via di realizzazione per il prossimo futuro negli Stati Uniti e in Giappone potrebbero definitivamente chiarire il mistero entro il 2030. Un’altra scommessa scientifica è scoprire la natura della materia oscura e cominciare a saperne di più sull’energia oscura, le due componenti quantitativamente più rilevanti del budget massa‐energia dell’universo, di cui sappiamo poco o nulla oltre al fatto che devono esserci, visti i loro effetti sulla materia nota e visibile. E poi, certamente una sfida eccezionale a cavallo tra fisica, astrofisica, biologia, sociologia, filosofia e perfino religione: dal 1992 sappiamo che esistono altri pianeti nella nostra galassia al di fuori del sistema solare, gli exopianeti. Identificare e caratterizzare tali pianeti, studiarne le eventuali atmosfere e infine provare l’esistenza della vita al di fuori della Terra costituirebbe senza dubbio la più grande scoperta dell’umanità.
Se poi pensiamo alle scienze della vita, alla biologia, alla genetica e alle neuroscienze, la lista della spesa è altrettanto ricca e ambiziosa. Nell’ambito dell’approccio di cercare l’ignoto dentro di noi, molti sono gli aspetti sconosciuti. Si tratta nel senso letterale del termine di un ignoto vasto e oscuro che si annida nella profondità del nostro cervello o anche nell’intimo della memoria genetica delle nostre cellule, nel loro DNA. Anche in questo caso, possiamo proporre alcuni esempi di grande interesse per la comunità scientifica e per il grande pubblico. Il primo aspetto riguarda la comprensione dei meccanismi dell’attitudine degli umani al linguaggio, cioè la possibilità di comunicare in maniera articolata con i nostri simili in maniera estesa e completa, potendo esprimere con uguale accuratezza ed efficienza sensazioni, ragionamenti, concetti astratti e informazioni pratiche anche in tempo reale. Un secondo formidabile obiettivo per la ricerca futura nel campo delle neuroscienze riguarda la comprensione dei meccanismi biologici della memoria. Su quest’argomento ne sono state dette di tutti i colori fin da quando l’uomo ha cominciato a riflettere sulla questione. Con tutte le scoperte fatte di recente nel campo delle neuroscienze, non meno progredito di quello della genomica, dobbiamo ammettere che al momento non sappiamo dire dove e come sono scritti i nostri ricordi. È chiaro che la sede della memoria sia il cervello e, un po’ più precisamente, la corteccia cerebrale, ma il meccanismo che è alla base di come i dati che diventeranno ricordi sono immagazzinati ci è pressoché ignoto. Un altro possibile desiderio del ricercatore nelle scienze della vita è quello di chiarire i meccanismi che sottintendono alla differenziazione cellulare degli organismi durante il loro sviluppo embrionale. Gli esseri viventi crescono partendo da una singola cellula, arrivando a costituirsi in un organismo composto da milioni o miliardi di cellule capaci di espletare i compiti più diversi e organizzate in strutture sempre più complesse quali i tessuti e gli organi. Come per l’esplorazione del cosmo esterno a noi, la lista dei desideri delle scoperte riguardanti l’universo dentro di noi non può non riconoscere che “l’interno” per antonomasia sia la nostra stessa mente. Nello specifico, il convitato di pietra delle neuroscienze è il concetto di coscienza o autocoscienza. Al problema della coscienza è di solito associato quello della libertà o del libero arbitrio. Quanto siamo liberi nelle nostre azioni e nei nostri pensieri? Quanto invece siamo costretti da una serie di condizioni biologiche e sociali? Una questione di enorme rilevanza anche se per sua natura offre il fianco a molteplici ipotesi, ancora oggi tutte difficilmente analizzabili in maniera scientifica e oggettiva. E infine, menzioniamo un argomento di cui si discute da lungo tempo, ma non per questo è meno appassionante, che è il meccanismo delle associazioni di idee. Anche in questo caso, le nostre conoscenze dei meccanismi di base sono molto limitate. Buona parte della genialità, creatività o originalità di alcune persone è dovuta alla capacità di associare tra di loro idee e concetti eterogenei. La scienza, emblematicamente, è proprio uno dei campi dove più si manifesta la proprietà di generare associazioni audaci o singolari, le quali possono condurre a idee nuove e anche innovative.
Antonio Ereditato è professore di Fisica delle Particelle Elementari all’Università di Berna e Direttore del Laboratorio di Fisica delle Alte Energie. Tra i suoi maggiori risultati scientifici, la scoperta del bosone di Higgs e quella dell’apparizione delle oscillazioni di neutrino. Per questi ultimi studi, nel 2016 ha condiviso il Breakthrough Prize per la Fisica. Nel 2018 è stato nominato Ufficiale dell’Ordine al Merito della Repubblica Italiana. Ha pubblicato per il Saggiatore Le Particelle Elementari (2017), Il Cosmo della Mente (2018), Guida Turistica per Esploratori dello Spazio (2019) e L’Infinito Gioco della Scienza (2020).