L’uomo, la vita extraterrestre e l’universo in evoluzione

di George V. Coyne
18.07.2026
Per gentile concessione di
https://rivista.vitaepensiero.it

Tre sono gli argomenti principali che, insieme considerati, provano che l’universo, inteso come un tutto, è soggetto a evoluzione. Essi sono: a) la relazione di Hubble tra velocità e distanza delle galassie; b) le quantità di elementi leggeri presenti nell’universo; c) la radiazione cosmica di fondo alla temperatura di tre gradi assoluti. La migliore spiegazione di questi dati di osservazione è che l’universo, dopo uno stato iniziale, se pure ci fu un inizio, caratterizzato da densità e temperatura altissime, si sia andato continuamente dilatando e raffreddando. Dall’energia iniziale si formarono così la materia, le galassie, le stelle, l’uomo. In questo processo, l’emergere della materia organica in generale e dell’uomo in particolare, sembra aver richiesto una straordinaria serie di coincidenze o “sintonia fine” dello stesso processo evolutivo. Benché non si sia ancora trovata una spiegazione scientifica definitiva di tale “sintonia”, e perciò non ci sia ancora dato capire in che modo l’essere umano è legato all’evoluzione del cosmo, si possono tuttavia fare alcune considerazioni interessanti.

Cercherò anzitutto di esporre ciò che sappiamo sull’origine e sull’evoluzione dell’universo fisico, inteso come la matrice da cui è nata e si è sviluppata la vita. Non tratterò quindi delle origini e dell’evoluzione della vita in quanto tale, benché dovrò necessariamente riferirmi ad essa, poiché la sua comparsa nell’universo è un dato importante per comprendere la natura dell’universo stesso. Mi riferirò quasi esclusivamente alle cosmologie basate sul Big Bang, visto che l’argomentazione che esporrò tende piuttosto chiaramente nella direzione di questi modelli evolutivi, in opposizione a quelli delle cosmologie dello “stato stazionario”. Parlo di “cosmologie” del Big Bang, al plurale, dato che ne esistono diversi modelli i quali hanno in comune i seguenti aspetti: l’universo, dopo aver avuto inizio in condizioni di densità e temperatura altissime, si è andato continuamente espandendo e raffreddando. L’evoluzione è perciò una caratteristica ad esso intrinseca; quando si voglia dare una spiegazione sia del suo insieme, sia delle sue parti, non si può prescindere dalla sua evoluzione. Tenendo conto dell’età dell’universo, la comparsa della vita è un fatto relativamente recente che pone allo scienziato tre domande interessanti in termini di evoluzione: 1) è la vita un risultato inevitabile dell’evoluzione fisica dell’universo? (a questa domanda se ne collegano altre due: ha avuto origine per caso? può essere spiegata?); 2) esiste solo sulla terra?; 3) l’esistenza di esseri intelligenti e coscienti costituisce un fattore importante per l’evoluzione futura dell’universo?

La cosmologia del Big Bang

Cominciamo col descrivere gli elementi essenziali della cosmologia del Big Bang, per esporre poi i dati di osservazione che la convalidano. Circa quindici miliardi di anni fa tutta la materia e l’energia esistenti nell’universo, concentrate inizialmente in un volume estremamente piccolo e a temperatura altissima, cominciarono ad espandersi e raffreddarsi rapidamente. Concentrandoci per un momento sulle primissime frazioni di secondo, troviamo al principio solo energia, da cui ebbero origine i quark, ossia mattoni fondamentali della materia. Fu solo dopo un centomillesimo di secondo che si formarono i protoni e i neutroni. Dopo circa cento secondi ebbe termine la sintesi dei nuclei primitivi e si stabilirono le abbondanze relative (o percentuali) dei vari elementi.

A quell’epoca, l’universo era esteso più o meno come il sistema solare. In quei primissimi stadi il numero delle particelle atomiche e subatomiche era talmente grande che l’universo si presentava come una densissima nube opaca incapace di trasmettere energia. Man mano che esso continuava ad espandersi e raffreddarsi, le particelle elementari si univano per formare atomi e molecole, sicché – col ridursi del loro numero – la densità diminuì al punto che, dopo circa trecentomila anni, l’energia si rese indipendente dalla materia e l’universo divenne trasparente alla luce.

Diverse teorie cercano di spiegare la formazione delle galassie; dobbiamo però confessare francamente che su questo argomento sappiamo ancora troppo poco. D’altra parte conosciamo abbastanza bene come si formano e si evolvono le stelle. Il Sole e il sistema solare sono abbastanza giovani: hanno avuto origine infatti circa cinque miliardi di anni fa, e quindi circa cinque miliardi di anni dopo che si era formata la prima generazione di stelle. Fu precisamente in questa prima generazione che ebbe luogo la sintesi degli elementi che costituiscono la Terra e i pianeti simili ad essa: questi infatti, data la loro composizione chimica, non si sarebbero potuti formare nei primi stadi dell’evoluzione dell’universo, quando esistevano solo idrogeno ed elio. Il Sole continuerà a brillare per altri pipe cinque miliardi di anni, durante i quali continuerà a fornire costantemente l’energia che si libera nella fusione dell’idrogeno in elio. Alla fine, quando sarà esaurito l’idrogeno, si trasformerà in una stella gigante rossa che invaderà tutto il sistema solare.

Quanto all’universo, esso o continuerà ad espandersi e raffreddarsi indefinitamente o cesserà di espandersi per dare inizio a un processo inverso di contrazione e di riscaldamento. Per quanto sappiamo, possiamo dire solo che le condizioni dell’universo sembrano essere abbastanza prossime sia all’una che all’altra delle ipotesi; non sappiamo però quale si realizzerà.

Riflettendo ora su ciò che è avvenuto nell’universo a partire dal suo inizio, possiamo dire che c’è stata una continua trasformazione di energia in forme sempre più complesse di materia. All’inizio c’era solo energia; poi (vedi la famosa equazione di Albert Einstein) l’energia si è trasformata in materia dando origine a quark, atomi, molecole, galassie, stelle, pianeti, organismi prebiotici, e finalmente l’uomo. Noi siamo il risultato di un processo continuo di trasformazione dell’energia dell’universo in forme sempre più complesse di materia. Solo recentemente abbiamo cominciato a renderci conto che questo processo non è avvenuto sempre in modo deterministico e ordinato, ma che nello svolgersi di ogni fase del suo sviluppo ha avuto la sua parte anche il caso. Torneremo in seguito a trattare del problema delle nostre origini alla luce di queste nuove conoscenze.

A conferma del fatto che viviamo in un universo di tipo evolutivo e non in un universo stazionario, è utile confrontare gli oggetti più lontani dell’universo con quelli a noi più vicini. Infatti, poiché la luce viaggia a una velocità finita, osservare oggetti lontani significa anche osservare eventi lontani nel tempo e quindi è possibile scoprire come si è evoluto l’universo nel tempo. La cosa sembra facile in linea di principio. In realtà tutto è complicato dal fatto che più gli oggetti sono lontani, più essi sono difficili da osservare. Ma i grandi telescopi moderni e il telescopio spaziale hanno permesso di superare la difficoltà. Si è così osservato, per esempio, che ammassi molto lontani, ricchi di galassie, contengono galassie blu nelle quali è ancora in atto la formazione di stelle; ammassi vicini, invece, mostrano galassie rosse nelle quali non c’è traccia di stelle in formazione.

La vita nell’universo: alcune considerazioni

Come ho detto all’inizio, in questo articolo mi propongo di esporre le principali caratteristiche della cosmologia del Big Bang; dobbiamo prendere conoscenza della matrice da cui si è evoluta la vita. È ora il momento di localizzare in questo panorama l’emergere della vita e proporre alcune considerazioni. Oggi si ritiene che la vita sia comparsa, nelle sue prime forme microscopiche, intorno a tre miliardi di anni fa; cioè circa dodici miliardi di anni dopo il Big Bang e circa sette miliardi di anni dopo la formazione delle prime stelle. Perché ha impiegato tanto tempo ad apparire? Si ritiene che, per produrre le quantità di elementi chimici indispensabili alla vita, siano state necessarie tre generazioni di stelle. Infatti, gli elementi pesanti si creano per nucleosintesi solo all’interno delle stelle e solo quando le stelle muoiono essi vengono diffusi nello spazio per dare origine a una nuova generazione di stelle.

La durata della vita di una stella dipende dalla sua massa e può variare da parecchi milioni di anni per stelle di grande massa, a diversi miliardi di anni per stelle di piccola massa. È comunque certo che sono stati necessari circa dieci miliardi di anni di evoluzione stellare per produrre carbonio, azoto, ossigeno ecc. Ripeto che l’universo è per sua natura evolutivo e ha dovuto evolversi fino a diventare grande e vecchio prima che potessimo esistere noi. Sono stato tentato di dire: perché potessimo esistere noi; ma così avrei introdotto il concetto filosofico di finalità che, come tale, esula dal campo della scienza.

La comparsa della vita nell’universo pone naturalmente una serie di problemi scientifici ai quali, a mio parere, non è stata ancora data una soluzione adeguata. Tenendo conto che per l’emergere della vita era necessaria una particolarissima sintonia (fine tuning) delle costanti e delle leggi fisiche della natura, potremmo chiederci come mai essa abbia potuto apparire. La vita infatti sarebbe stata impossibile anche se una sola di queste costanti avesse avuto un valore differente.

Un caso interessante è il seguente: nel processo della nucleosintesi che si attua nelle stelle, uno degli stadi essenziali è la formazione del carbonio 12 a partire dall’elio. Due atomi di elio formano un atomo instabile di berillio 8. Tuttavia, alcuni atomi di berillio 8, prima di decadere catturano un altro atomo di elio per formare atomi di carbonio 12 in uno stato eccitato: atomi che passano allo stato fondamentale emettendo ciascuno un fotone. Ma la cattura di un atomo di elio da parte del berillio 8 è un processo di risonanza, nel senso che se il livello di energia del carbonio 12 eccitato fosse anche di poco differente, la quantità di carbonio 12 prodotta col detto processo sarebbe molto ridotta. E ciò avrebbe come conseguenza la riduzione degli elementi più pesanti indispensabili alla vita, come ossigeno, azoto ecc., che si formano negli stadi successivi del processo di nucleosintesi stellare. A quanto mi risulta, non esiste una teoria che spieghi perché il livello eccitato del carbonio 12 debba avere quel determinato valore. È però certo che, se non avesse quel preciso valore, noi non esisteremmo.

Ma noi ci siamo e la nostra esistenza è intimamente legata alla materia e all’energia dell’universo di cui siamo parte. I nostri atomi si scambiano continuamente con quelli dell’universo, tanto che ogni anno il 98% del nostro corpo si rinnova. Ogni nostro respiro mette in circolo miliardi e miliardi di atomi già riciclati nelle ultime settimane dal respiro di altri viventi. Nulla di ciò che ora forma i miei geni vi era presente un anno fa. Tutto viene rinnovato, rigenerato ogni momento attingendo a quella fonte di materia e di energia che è l’universo: la pelle si rinnova ogni mese e il fegato ogni sei settimane. Possiamo dire che, tra tutti gli esseri dell’universo, siamo i più riciclati!

Queste osservazioni mi riportano alle domande poste all’inizio: 1) la vita, nel quadro dell’evoluzione dell’universo fisico, doveva apparire necessariamente? è apparsa per caso? può essere spiegata?; 2) la vita esiste solo sul nostro pianeta?; 3) la vita, a livello dell’intelligenza e dell’autocoscienza, rappresenta un fattore importante per l’evoluzione futura dell’universo? Sono domande che ci porterebbero fuori dal campo delle scienze della natura. Preferisco tuttavia correre questo rischio ricapitolando le domande ora formulate in un’ultima, tendenziosa domanda: esistiamo solo per riciclare l’energia nella forma in cui ci viene fornita dall’universo, oppure siamo esseri speciali, nei quali esso trova la possibilità di passare dalla materia allo spirito?

(photo credit: NASA and the European Space Agency)

George V. Coyne

George V. Coyne è stato un astronomo e gesuita statunitense.