Nel centenario della nascita di Italo Calvino, uno dei più grandi scrittori italiani del secolo scorso, vogliamo raccontare, senza la pretesa di essere esaustivi, il suo rapporto particolare con la scienza, in particolare l’astronomia.

Calvino è narratore, saggista, intellettuale; è uno sperimentatore di linguaggi e stili e tutta la sua produzione letteraria può essere letta come un continuo dialogo tra letteratura e scienza. Il suo rapporto con la scienza è riconosciuto da più parti. Il logico e matematico Gabriele Lolli, nel suo Discorso sulla matematica, suggerisce a chi vuole creare matematica proprio i sei canoni indicati nelle Lezioni americane di Calvino: leggerezza, rapidità, esattezza, visibilità, molteplicità e coerenza. Sono canoni essenziali per una scrittura moderna, secondo Calvino, ma anche per il creatore di scienza. 

Questo legame si rafforza nelle dichiarazioni dell’autore ne La sfida del labirinto, pubblicato sul “Menabò”, rivista fondata e diretta da Calvino stesso e da Elio Vittorini, dove si sostiene che l’atteggiamento scientifico e quello poetico coincidano, perché entrambi sono atteggiamenti di ricerca e progettazione allo stesso tempo, di scoperta e invenzione. Per Calvino, infatti, il labirinto rappresenta la conoscenza umana e la letteratura, al pari della scienza, è lo strumento, il mezzo conoscitivo.
Secondo l’autore la letteratura italiana raggiunge il suo apice proprio quando incontra la filosofia naturale in Dante, Ariosto, Leopardi, che Calvino chiama poeta lunare, e persino in Galilei.

Occorre quindi seguire un percorso in cui scienza, filosofia e letteratura si intrecciano per dipanare l’opacità del mondo e vincere la sfida del labirinto.
In questo senso si inserisce l’opera più dichiaratamente scientifica di Calvino, Le Cosmicomiche, un insieme di racconti in cui l’autore interpreta e rende visibili alcuni temi e concetti della scienza contemporanea, principalmente astronomici, raccontandoli in chiave fantastica.

Quello che la Luna dice

©Wellcome/Wikipedia

Protagonista de Le Cosmicomiche è il vecchio Qfwfq che, come scrive l’autore, ha l’età dell’universo. Il primo racconto è La distanza della Luna. Per questo racconto Calvino prende spunto dalla teoria della recessione lunare di George Howard Darwin, matematico e astronomo inglese, figlio del più celebre Charles Darwin.

G. Darwin fu il primo a proporre l’idea secondo cui la Luna si sta progressivamente allontanando dalla Terra: oggi sappiamo che la recessione lunare è reale, avvalorata da evidenze geologiche nei sedimenti degli antichi estuari e dal fenomeno delle maree.

Per capire in che modo le maree siano responsabili dell’allontanamento della Luna dalla Terra dobbiamo pensare alla gravità. Maggiore è la massa di un corpo celeste, maggiore sarà l’attrazione gravitazionale che questo esercita: la massa della Luna è circa un centesimo di quella terrestre, più piccola certo, ma non trascurabile! Essa, quindi, è in grado di esercitare sulla Terra un’attrazione gravitazionale che provoca la compressione delle masse d’acqua oceaniche a 90 gradi rispetto all’asse Terra-Luna e di conseguenza il sollevamento delle stesse lungo quest’asse, creando sulla superficie una vera e propria protuberanza. È questa massiccia protuberanza d’acqua ad attrarre gravitazionalmente la Luna. Inoltre, la Terra ruota intorno al proprio asse in circa 24 ore, mentre la Luna ruota intorno al nostro pianeta in quasi 28 giorni. Ne consegue che la protuberanza sulla Terra si trova sempre un po’ più avanti rispetto alla Luna, tendendo a trascinare la Luna e aumentandone la velocità di rotazione. Per il principio di conservazione del momento angolare, a velocità maggiore corrisponde un aumento delle dimensioni dell’orbita: il risultato è che la Luna si allontana dalla Terra di 3,8 cm all’anno.

La superficie visibile della Luna e la sua “faccia nascosta”;  ©NASA LRO/Jatan Mehta

E la Terra? Se consideriamo il sistema Terra-Luna come chiuso, e in buona approssimazione lo è, il momento angolare totale deve conservarsi. Allora la Terra perderà parte del suo momento angolare, rallentando a sua volta: il giorno diventa man mano più lungo!

Ma è esistito un tempo in cui, come scrive Calvino, la Luna era così vicina che bastava andarci proprio sotto con la barca, appoggiarci una scala a pioli e montar su? No, a oggi la teoria più valida sulla nascita della Luna sostiene che il nostro satellite si sia originato in seguito a uno scontro, avvenuto durante la nascita del sistema solare, tra la Terra e un pianeta delle dimensioni simili a Marte. Appena formata doveva essere già abbastanza lontana da rendere vano l’uso di qualsiasi scala a pioli!

Le prove di questa ipotesi si trovano nella composizione chimica delle rocce lunari, come quelle riportate, per esempio, dal programma Apollo pochi anni dopo la scrittura de Le Cosmicomiche. Per saperne di più sull’origine del nostro satellite bisognerà attendere la raccolta di nuovi campioni con il programma Artemis, che ha l’obiettivo di riportare un uomo e per la prima volta una donna sul suolo lunare entro il 2030!

Piccola curiosità: se la Luna girasse in modo retrogrado, perderebbe momento angolare e invece di allontanarsi si avvicinerebbe, finendo per schiantarsi sul nostro pianeta. Qualcosa di simile a quanto sta succedendo tra Nettuno e il suo satellite Tritone.

Dall’origine dell’Universo a oggi

Calvino scrive Le Cosmicomiche circa sessant’anni fa. Rileggendole oggi, si può apprezzare come alcune teorie siano ancora attuali o - all’opposto - come alcune non siano più accettate dalla comunità scientifica, come nel caso della teoria dello stato stazionario, presentata in Giochi senza fine. In questo racconto un giovane Qfwfq e il compagno di giochi Pfwfp si sfidano a biglie con atomi di idrogeno senza mai smettere, sfruttando la continua creazione di nuovi atomi, fino a creare nuove galassie.

Quello che viene presentato da Calvino come un gioco tra i due amici non è nient'altro che la teoria cosmologica proposta agli inizi degli anni Cinquanta da Fred Hoyle, Hermann Bondi e Thomas Gold per spiegare il funzionamento dell’universo. I tre astrofisici cercavano di conciliare le recenti osservazioni di un universo in espansione con la visione di un cosmo immutabile ed eterno.

Nel modello stazionario, infatti, la densità dell'universo in espansione rimane invariata grazie a una continua creazione di materia, in accordo con il principio cosmologico perfetto, che assume che l'universo osservabile sia sempre lo stesso, in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo. Questa teoria viene messa in crisi dai dati osservativi sui quasar, che dimostrano che l’universo doveva essere molto diverso nel passato, e dalla scoperta della radiazione cosmica di fondo.

Oggi, quindi, la teoria accettata dalla comunità scientifica per descrivere l’evoluzione dell’universo è quella del Big Bang. Era già in voga ai tempi in cui Calvino scrisse Le Cosmicomiche e infatti Qfwfq ne parla in Tutto in un punto. Nel racconto viene riscritto, in chiave moderna, il mito dell’origine dell’universo. È interessante notare come Calvino cerchi di descrivere come si vivrebbe in una singolarità: vengono descritte azioni semplici e quotidiane come quelle di impastare e cuocere il pane e, nota made in Italy, di cuocere le tagliatelle. Calvino include inoltre, in un tempo così ancestrale, anche la paura del diverso: tema ancora oggi di estrema attualità. In un posto dove il diverso per definizione matematica non può esistere, queste personalità spiccatamente umane riescono comunque a individuarlo.

Tornando alla cosmologia, il modo in cui la teoria del Big Bang ha avuto scientificamente la meglio dagli anni Sessanta, costituisce un esempio di come funziona il metodo scientifico in un campo in cui gli esperimenti sono quasi sempre impossibili: ci si affida alle predizioni e si cercano così le prove della validità delle teorie. Un esempio di predizione sono le percentuali di elementi previste dalla teoria del Big Bang.

L’idea delle tagliatelle della signora Ph(i)Nko da il là all’espansione iniziale di questa singolarità, guidata dal fenomeno dell’inflazione cosmologica. In appena 10 minuti la materia si organizza in atomi: Idrogeno (H) circa il 75%, Elio (He) circa il 25%, isotopi di questi due e una piccolissima percentuale di Litio (Li). Analizzando zone dell’universo non contaminate da altri elementi di origine stellare, ritroviamo con sorprendente precisione queste percentuali, tranne qualche piccola discrepanza sul Litio, che causa il cosiddetto Problema del Litio.

Rappresentazione grafica dell’espansione dell’Universo; ©NASA/WMAP Science Team

Il Fondo di Radiazione Cosmica, anche detto CMB (Cosmic Microwave background), predetto negli anni Quaranta del secolo scorso viene invece scoperto nel 1964. Planck fissa in un’immagine il momento in cui la radiazione si separa dalla materia, circa 380mila anni dopo “il pensiero delle tagliatelle”.
Per avere un’idea intuitiva di cosa sia successo, si può pensare a una camera disordinata piena di vestiti in cui la luce è accesa ma non c’è abbastanza spazio perché questa possa muoversi: la luce c’è, ma non si vede. L’universo è opaco!
Ma se per noi umani la soluzione è quella di sistemare il disordine, l’universo, ossia la stanza con il contenuto, si espande. A un certo punto, ci sarà abbastanza spazio e la luce sarà in grado di muoversi.
Questa luce è arrivata fino a noi e ci racconta di un universo molto uniforme, proprio quello che ci si aspetta da una grande espansione iniziale!

Alla velocità della luce

Ma oggi quanto è grande l’universo? In questo ci viene in aiuto un’altra cosmicomica dal titolo Gli anni luce. Come Calvino aveva già ben compreso, in un universo in cui le galassie si allontanano tra loro, e in cui più sono lontane più si allontanano velocemente, esiste una soglia oltre le quali questi corpi non saranno da noi più visibili, e in cui eventuali abitanti non potranno più vedere le nostre malefatte di centinaia di milioni di anni fa.

Il motivo risiede nella velocità della luce, il messaggero dell’informazione. La luce viaggia a una velocità molto elevata ma costante nel vuoto di circa 300.000 km/s, il che implica che più gli oggetti che emettono luce sono lontani, più il nostro occhio riceverà la loro immagine in ritardo. In sostanza i nostri occhi sono come delle piccole macchine del tempo che permettono di vedere oggetti nel passato: più lontano guardiamo nello spazio più siamo in grado di vedere oggetti vecchi, ossia in ritardo. Nello specifico il ritardo è di 1,3 secondi per la Luna, 8 minuti per il Sole, 2 milioni e mezzo di anni per la galassia di Andromeda, oltre 13 miliardi di anni per il quasar più lontano.

Con il nuovo telescopio spaziale James Webb, lanciato il 25 dicembre 2021, siamo in grado di vedere luce che ha viaggiato anche miliardi di anni prima di arrivare a noi. Andando sempre più indietro nel tempo, quindi, la cosa più lontana e di conseguenza più antica che possiamo vedere è il CMB.

Un'illustrazione concettuale dell'Universo visibile; ©MarkGarlick/SciencePhotoLibrary

Tuttavia se è vero che nulla nell'universo può viaggiare più veloce della luce, l’espansione dell’universo stesso non è soggetta a questo limite. E questo complica un po’ le cose. Cerchiamo di fare chiarezza mettendo un po’ di numeri: un fotone del CMB oggi è stato emesso da plasma che distava da noi “appena” 40 milioni di anni luce ma, nell’universo in espansione, per percorrere quella distanza sono stati necessari 13,8 miliardi di anni. Nel mentre l’universo si è espanso, a oggi quindi la distanza tra noi e le galassie formate da quel plasma è di 46 miliardi di anni luce! Questo è detto Orizzonte di Particella.

Si può dunque dire che l’universo osservabile ha un diametro di 92 miliardi di anni luce, ma non abbiamo idea, né modo, di dire quanto sia grande tutto l’universo.

C’è anche un altro orizzonte che interessa noi, Calvino e soprattutto Qfwfq, ed è l’orizzonte di chi ci vede se oggi avviene un episodio che contrasta nettamente con il nostro comportamento abituale: quell’orizzonte oggi ha un raggio di 16.5 miliardi di anni luce, ma si espanderà in futuro e quindi una nostra malefatta riverbererà a lungo nell’universo potendo essere vista da circa 20 miliardi di galassie.
Ma non tutto è perduto: tra 100 miliardi di anni saremo nella cosiddetta era dell’isolamento. Sempre a causa dell’espansione dell’universo, all’interno di questo orizzonte sarà rimasta solo la nostra galassia: tutte le altre saranno troppo lontane! Solo altri esseri nella Via Lattea potranno esporre cartelli con scritto “Ti ho visto”. Come si dice “I panni sporchi si lavano in famiglia” o meglio nella propria galassia!

Non solo Cosmicomiche

La scienza fa capolino nella produzione letteraria di Calvino non solo ne Le Cosmicomiche. Nella raccolta di novelle Marcovaldo ovvero Le stagioni in città, infatti, sebbene non si parli direttamente di scienza, possiamo ritrovare alcuni temi molto cari agli astronomi.
La Luna e Gnac, contenuta in questa raccolta, tratta il problema dell’inquinamento luminoso, ossia l’alone luminoso dovuto all’esteso uso di illuminazione artificiale nel mondo industrializzato.

Nella novella si racconta della notte a intermittenza vissuta dalla famiglia di Marcovaldo, per via di una parte dell’insegna pubblicitaria luminosa Spaak-Cognac che a intervalli di venti secondi squarcia l’oscurità. La ribellione di uno dei figli di Marcovaldo, che ripetutamente rompe l’insegna per far tornare la notte, migliora solo momentaneamente la situazione. Questa ribellione viene infatti sfruttata dall’azienda concorrente Cognac-Tomawak per far fallire la Spaak e installare dunque una nuova e più grande insegna che lampeggia a intervalli di due secondi.

Più di sessant'anni dopo questa novella, la situazione non è certamente migliorata: l’inquinamento luminoso è un problema che è cresciuto con lo sviluppo della civiltà industriale e post industriale e oggi è di estrema importanza.

La causa di questo problema è come detto l’illuminazione artificiale. Nonostante si stiano facendo dei progressi, sia con il buonsenso, cercando di indirizzare la luce maggiormente verso il basso, sia tramite leggi, l’inquinamento luminoso è aumentato negli ultimi anni. Ciò ha causato nel passato un allontanamento dei principali osservatori astronomici dai luoghi densamente popolati. Si trovano oggi infatti nei deserti (Osservatorio del Paranal, Cile) o nelle isole in mezzo all’oceano (Osservatorio del Roque de los Muchachos, Isole Canaria).

Inquinamento luminoso in Europa ; ©Dragana Gerasimoski/Alamy Foto Stock

Oltre però a questi spostamenti l’inquinamento luminoso ha reso il cielo notturno uno sconosciuto per centinaia di milioni, se non miliardi, di persone. Solo in Europa si stima che più della metà delle persone abbiano perso la visibilità della Via Lattea, ed è ancora peggio il dato riguardante gli USA.
A tal proposito è emblematico l’elevato numero di chiamate ricevute dal 911 per una strana nube in cielo durante il blackout di Los Angeles del 1994. Si trattava, appunto, della Via Lattea.
Non è però solo un problema di astronomi e astrofili: l’elevata luminosità notturna aumenta l’incidenza di alcune malattie a causa del disturbo del nostro ritmo circadiano, regolato dall’alternanza di giorno e notte. E se gli effetti sono misurabili sugli esseri umani, peggiore è la situazione della fauna selvatica, principalmente degli uccelli, soggetti a mortali livelli di stress.

E non è finità qui, almeno per gli astronomi c’è una già presente ma soprattutto futura minaccia tecnologica al cielo notturno: i satelliti in bassa orbita terrestre. Per ora c’è il solo progetto Starlink di Elon Musk, ma presto ne seguiranno molti altri.
I satelliti di Starlink orbitano a soli 340 km di altezza, possono modificare autonomamente la loro traiettoria, non sono quindi prevedibili, e riflettono la luce solare. Inoltre popolano già il cielo a migliaia, danneggiando le osservazioni soprattutto dei grandi osservatori terrestri che operano nell’infrarosso e nel visibile.

Il futuro si preannuncia per nulla oscuro, anzi fin troppo luminoso, e non è una bella notizia.

Bibliografia E NOTE

Articoli di approfondimento sugli effetti dell’inquinamento luminoso:

• Christopher C. M. Kyba et al. ,Artificially lit surface of Earth at night increasing in radiance and extent.Sci. Adv.3,e1701528(2017) reperibile presso: https://www.science.org/;
• P. Cinzano,1,2P F. Falchi1,2 and C. D. Elvidge3, The first World Atlas of the artificial night sky brightness;
• Maurice M. Ohayon, MD, DSc, PhD , Cristina Milesi, PhD, Artificial Outdoor Nighttime Lights Associate with Altered Sleep Behavior in the American General Population, Sleep, Volume 39, Issue 6, June 2016, Pages 1311–1320,reperibile presso:  https://academic.oup.com/;
• Ana R. Neves, Tânia Albuquerque, Telma Quintela, Diana Costa Circadian rhythm and disease: Relationship, new insights, and future perspectives, Journal of Cellular Physiology.

Approfondimento su Starlink:

• Przemek Mróz, Angel Otarola, Thomas A. Prince, Impact of the SpaceX Starlink Satellites on the Zwicky Transient Facility Survey Observations, 22 0114 The Astrophysical Journal Letters, Volume 924, Number 2 DOI 10.3847/2041-8213/ac470a.

Testi di approfondimento sull’autore:

• Italo Calvino, tutte Le Cosmicomiche;
• Italo Calvino, Marcovaldo ovvero Le stagioni in città;
• Calvino - Vittorini, "Il menabò di letteratura, La sfida del labirinto";
• Gabriele Lolli, Discorso sulla matematica.

 ^{Referenze iconografiche: ©intueri/Shutterstock; ©Wellcome/Wikipedia; ©NASA LRO/Jatan Mehta; ©NASA/WMAP Science Team; ©MarkGarlick/SciencePhotoLibrary; ©Dragana Gerasimoski/Alamy Foto Stock.}