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Motori di creazione. Capitolo 10: I limiti dello sviluppo
Tecnoscienza - Nanotecnologie

La scacchiera è il mondo, i pezzi sono i fenomeni dell'universo, le regole di gioco sono quelle che noi chiamiamo leggi della natura  
- T. H. Huxley
  

Nell'ultimo secolo abbiamo sviluppato aereoplani, navette spaziali, energia nucleare e computer. Nel prossimo svilupperemo assemblatori, replicatori, ingegneria automatizzata, volo spaziale economico, macchine di riparazione cellulare e molto altro. Questa serie di passi avanti tecnologici potrebbe suggerire che la corsa tecnologica progredirà senza limiti. Secondo questo modo di vedere, infrangeremo tutte le barriere immaginabili, lanciandoci a capofitto in un infinito inconoscibile; ma sembra proprio che questa visione sia falsa.  

Le leggi della natura e le condizioni del mondo limiteranno quello che faremo. Senza limiti, il futuro sarebbe completamente sconosciuto, una cosa informe che si fa beffe dei nostri sforzi di previsione e pianificazione. Se invece ha dei limiti, il futuro resta pur sempre una turbolenta incertezza ma è comunque obbligato a scorrere entro certi confini.  

Dai limiti naturali impariamo qualcosa riguardo ai problemi e alle opportunità che fronteggiamo. I limiti definiscono i confini del possibile, indicandoci quali risorse possiamo utilizzare, quanto velocemente la nostra nave spaziale potrà volare, e le cose che le nostre nanomacchine potranno o non potranno fare.  

Discutere i limiti è rischioso: possiamo essere più sicuri che qualcosa sia possibile piuttosto che qualcos'altro non lo sia. Gli ingegneri possono discuterne utilizzando approssimazioni e casi speciali. E dotati di strumenti, materiali e tempo adeguati, possono anche dimostrare le possibilità in modo diretto. Anche quando elaborano dei disegni di progetto esplorativi, possono restare ben all'interno del reame del possibile se stanno attenti a mantenersi ben lontano dai limiti. Gli scienziati, al contrario, non possono dimostrare una teoria di carattere generale, ed ogni loro dichiarazione generale di impossibilità è di per se stessa una sorta di teoria generale. Nessun esperimento specifico (poiché si riferisce necessariamente ad un qualche specifico luogo ed un qualche specifico istante) può dimostrare l'impossibilità assoluta di qualcosa (impossibilità ovunque e sempre). E nemmeno è possibile effettuare un numero indefinitamente grande di esperimenti.  

Tuttavia, le leggi scientifiche generali forniscono delle descrizioni dei limiti del possibile. Nonostante gli scienziati non possano provare una legge generale, hanno comunque evoluto la nostra migliore immagine disponibile di come funzioni l'universo. Ed anche se esperimenti esotici ed eleganti trattazioni matematiche trasformeranno ancora il nostro concetto di legge fisica, ben pochi limiti ingegneristici ne risulteranno spostati. La relatività non ha influenzato il progetto di automobili.  

La mera esistenza di limiti definitivi non significa che essi stiano sul punto di soffocarci, e tuttavia molte persone ne hanno derivato l'idea che i limiti metteranno presto fine alla crescita. Questo concetto semplifica la loro immagine di un futuro perché lascia fuori dal quadro gli strani nuovi sviluppi a cui la crescita condurrà. Altra gente preferisce la nozione ancora più sfocata di crescita limitata, un concetto che offusca la loro immagine del futuro suggerendo che esso sarà del tutto incomprensibile.  

Le persone che confondono la scienza con la tecnologia, tendono a fare confusione riguardo ai limiti. Come fa notare il progettista software Mark S. Millert, esse immaginano che nuova conoscenza significhi sempre nuovo know-how; alcuni immaginano anche che conoscere tutto ci permetterebbe di poter fare tutto. I progressi nella tecnologia, in effetti, apportano nuovo know-how, aprendo così nuove possibilità. Ma i progressi nelle scienze basilari, più modestamente, si limitano a redisegnare la nostra mappa dei limiti definitivi; e questo, spesso rivela delle nuove impossibilità. Le scoperte di Einstein, per esempio, mostrarono che nulla poteva pareggiare in velocità la corsa di un raggio luminoso.  

La struttura del vuoto  

La velocità della luce è un vero limite? Fra la gente, qualcuno un tempo parlava di "barriera del suono" credendo che fosse qualcosa che dovesse impedire ad un aereoplano di superare la velocità del suono. Finché, alla Base Edwards dell'Air Force, nel 1947, Chuck Yeager squarciò il cielo di ottobre con un rimbombo sonico. Oggi, certe persone parlano della "barriera della luce" chiedendosi se anche questa, potrà cadere.  

Sfortunatamente per gli scrittori di fantascienza, questo parallelo è superficiale. Nessuno potrebbe mai sostenere che la barriera del suono fosse stata un reale limite fisico. Meteoriti e pallottole la infrangono quotidianamente, e persino le sferzate di una frusta lo fanno. Ma nessuno ha osservato qualcosa muoversi più veloce della luce. Alcuni puntini distanti osservati grazie ai radiotelescopi, a volte sembrano muoversi più veloci della luce, ma alcuni semplici trucchi di prospettiva ottica possono facilmente spiegare come ciò possa accadere. Alcune particelle ipotetiche denominate "tachioni " dovrebbero muoversi più veloci della luce, se esistessero. Ma nessuno le ha ancora trovate, e le teorie correnti non prevedono la loro esistenza. Gli sperimentatori sono riusciti a spingere i protoni fino a velocità pari a più del 99,9995 percento della velocità della luce, con risultati perfettamente in accordo con le previsioni di Einstein. Se la particella viene accelerata ulteriormente, la sua velocità cresce verso valori più vicini alla velocità della luce in molto più impercettibile, ma nel contempo la sua energia (la sua massa) cresce quasi senza limite.  

Sulla Terra, una persona può camminare o navigare solo fino a certe distanze, ma in ogni caso nessun orlo o barriera misteriosa blocca improvvisamente il suo cammino. Semplicemente, la Terra è tonda. Il limite di velocità nello spazio non implica una "barriera della luce" più di quanto i limiti di distanza sulla Terra implichino un muro. Lo spazio stesso, il vuoto che detiene tutta l'energia e la materia, ha delle proprietà. Una di queste è la sua geometria, la quale può essere descritta guardando al tempo come una speciale "dimensione". Questa geometria fa sì che la velocità della luce receda mano a mano che una nave spaziale accelera, come l'orizzonte recede innanzi ad una nave in movimento sul mare: la velocità della luce, come l'orizzonte, è sempre ugualmente remota in ogni direzione. Ma l'analogia finisce qui. Questa somiglianza non ha nulla a che fare con la curvatura dello spazio. È sufficiente ricordare che la velocità limitante non è nulla di così grossolano o frangibile come sarebbe una ipotetica "barriera della luce" (1). Gli oggetti possono sempre andare più veloci di quanto stiano andando, soltanto non possono andare più veloci della luce.

La gente ha a lungo sognato di conquistare il controllo gravitazionale. Nell'edizione del 1962 di Profiles of the Future, Arthur C. Clarke scrisse (2): "Di tutte le forze, la gravità è la più misteriosa e la più implacabile", e proseguì suggerendo che un qualche giorno svilupperemo dei dispositivi adatti a controllare la gravità. Tuttavia, la gravità è davvero così misteriosa? Nella teoria della relatività generale, Einstein descrive la gravità come curvatura nella struttura spazio-temporale del vuoto. La matematica che esprime tale descrizione è elegante e precisa nonché tale da poterne ricavare predizioni che hanno superato ogni verifica sperimentale finora escogitata.  

La gravità non è ne più ne meno implacabile di altre forze. Nessuno può sottrarre ad un masso la sua gravità, ma neanche può sottrarre ad un elettrone la sua carica elettrica o ad una corrente il suo campo magnetico. Sappiamo controllare i campi elettrici ed i campi magnetici tramite lo spostamento delle particelle che li generano; possiamo in modo analogo controllare i campi gravitazionali spostando delle comunissime masse. Sembra quindi che non possiamo imparare il segreto del controllo di gravità, perché lo conosciamo già.  

Un bambino con una piccola calamita può sollevare un chiodo, usando un campo magnetico per sovrastare la trazione gravitazionale. Ma, per sfortuna degli aspiranti ingegneri gravitazionali, usare la gravità per sollevare un chiodo richiederebbe una massa spaventosa. Se il pianeta Venere fosse appeso proprio sopra la vostra testa, si riuscirebbe a farlo a malapena, quantomeno finché il pianeta non vi cade addosso.  

Gli ingegneri generano onde elettromagnetiche facendo oscillare cariche elettriche avanti ed indietro in una antenna; si potrebbero generare onde gravitazionali agitando una roccia nell'aria. Ma, ancora una volta, l'effetto gravitazionale è debole. Nonostante una stazione radio con potenza di un kilowatt non sia nulla di straordinario, l'agitarsi e il ruotare di tutte le masse dell'intero sistema solare non riesce ad irradiare un altrettanto kilowatt di potenza in onde gravitazionali.  

Comprendiamo sufficientemente bene la gravità; semplicemente essa non è di molta utilità nella costruzione di macchine che siano più leggere della Luna. Ma alcuni dispositivi che utilizzano masse più grandi riescono a funzionare. Una diga idroelettrica fa parte di una macchina gravitazionale (l'altra parte è la Terra) che estrae energia dalla caduta di masse. Macchine che usino "buchi neri", sulla base della formula E=mc2 saprebbero estrarre energia dalla caduta di masse, con una efficienza superiore al cinquanta percento. Calando giù in un buco nero un singolo secchio pieno d'acqua, se ne ricaverebbe altrettanta energia di quella che si otterrebbe scaricando diverse migliaia di miliardi di secchi d'acqua attraverso i generatori di una diga alta un chilometro.  

Poiché le leggi della gravità descrivono come si curva il vuoto, esse si applicano anche a speculazioni come quelle delle "space warps" (deformazioni spaziali) di stile fantascientifico. Pare che dei tunnel da un punto all'altro dello spazio sarebbero instabili, persino ammesso che si possa anzitutto crearli. Ciò impedirebbe alle navi spaziali del futuro di raggiungere punti molto distanti grazie ad un viaggio a velocità superiori a quelle della luce che venga ottenuto passando attraverso una sorta di scorciatoia che aggiri lo spazio intercorrente. E questo pone anche un limite alla possibilità di viaggio, che a sua volta impone un limite alla espansione e allo sviluppo.  

Le leggi di Einstein sembrano dare una descrizione accurata della geometria complessiva del vuoto. Se è così, i limiti che ne risultano sembrano inevitabili: ci si può sbarazzare di quasi qualunque cosa, ma non del vuoto stesso.  

Sembra altrettanto impossibile sfuggire ad altre leggi e limiti, e per ragioni analoghe. Infatti, i fisici hanno iniziato, in misura sempre maggiore, a guardare a tutte le leggi della natura in termini di struttura del vuoto. Le onde gravitazionali sono un certo tipo di increspature ondulatorie del vuoto; i buchi neri sono un certo tipo di distorsioni del vuoto. Analogamente, le onde radio sono un altro tipo di ondulazioni del vuoto, le particelle elementari sono un altro tipo molto differente di increspature (che in alcune teorie assomigliano a minuscole corde vibranti). In quest'ottica, esiste quindi una sola sostanza nell'universo: il vuoto. Ma si tratta comunque di una sostanza che si presenta in una notevole varietà di forme, inclusi quegli schemi di particelle che noi chiamiamo "materia solida". Questa visione suggerisce l'inevitabile qualità delle leggi naturali. Se una singola sostanza riempie l'universo, essa è l'universo, per cui le sue proprietà limitano tutto quello che possiamo fare (3).  

La stranezza della fisica moderna, però, induce molta gente a non credere in essa. Le rivoluzioni che hanno condotto fino alla meccanica quantistica ed alla relatività, hanno fatto nascere espressioni come "il principio di indeterminazione", "la natura ondulatoria della materia", "la materia è energia" e "la curvatura dello spazio-tempo". Un'aria di paradosso circonda queste idee e quindi la fisica stessa. È comprensibile che le nuove tecnologie ci sembrino strane, ma perché anche le antiche ed immutabili leggi della natura dovrebbero trasformarsi in qualcosa di bizzarro e scioccante?  

I nostri cervelli e linguaggi si sono evoluti per trattare con cose enormemente più grandi degli atomi e che si muovono ad una minuscola frazione della velocità della luce. Cervelli e linguaggi svolgono un lavoro passabile, nonostante abbiano impiegato secoli per imparare a descrivere il moto di un sasso in caduta. Ma abbiamo oramai spinto la nostra conoscenza molto al di là dell'antico mondo dei sensi. Abbiamo scoperto cose (onde di materia, curvatura dello spazio) che sembrano bizzarre, nonché altre che sono semplicemente al di là della nostra capacità di visualizzazione. Ma "bizzarro" non vuol dire misterioso e impredicibile. La matematica e gli esperimenti funzionano ancora, e consentono agli scienziati di variare e selezionare le teorie, evolvendole per adattarle ad una realtà peculiare. Le menti umane si sono dimostrate notevolmente flessibili, ma non costituisce una così grande sorpresa scoprire che non sempre possiamo visualizzare l'invisibile.  

Parte del motivo per cui la fisica sembra così strana è che la gente desidera ardentemente le stranezze, e tende a diffondere memi che descrivono le cose come strane. Alcune persone preferiscono quelle idee che stratificano il mondo in livelli, e riempiono questi livelli di misteri di grado-B. Naturalmente, queste persone preferiscono e diffondono quei memi grazie ai quali la materia pare essere immateriale e la meccanica quantistica pare più simile ad una branca della psicologia.  

La relatività, come direbbero queste persone, rivela che la materia (quella chiara vecchia roba che la gente pensa di comprendere) è davvero energia (quella subdola, misteriosa roba che fa succedere le cose). Questo suscita un sorriso incerto riguardo ai misteri dell'universo. Potrebbe essere più chiaro se si dicesse che la relatività rivela che l'energia è, in tutte le sue forme, una forma di materia, ossia che l'energia ha massa. Infatti le vele solari funzionano basandosi su questo principio, ossia grazie all'impatto di una massa su una superficie. La luce stessa si manifesta "impacchettata" in forma di particelle.  

Consideriamo anche il principio di indeterminazione di Heisenberg, ed il fatto ad esso correlato che "l'osservatore esercita sempre una influenza sull'osservato". Il principio di indeterminazione è intrinseco alla matematica usata per descrivere la materia ordinaria (dando agli atomi la loro propria dimensione), ma "l'effetto dell'osservatore" che vi è associato è stato presentato in alcuni libri popolari come una magica influenza della coscienza sul mondo. Invece, l'idea di fondo è più prosaica. Immaginiamo di osservare il moto della polvere sotto un raggio luminoso: quando osservate le luci riflesse di certo le influenzate, perché ne assorbite una parte. Analogamente la luce (con la sua massa) influenza il moto della polvere: si scontra con la polvere esercitando su essa una forza. Il risultato non è un effetto della vostra mente sulla polvere, ma della luce sulla polvere. Nonostante le misurazioni quantistiche presentino certe peculiarità di una sottigliezza che va molto oltre quella di questo esempio (4), non esiste nulla in che implichi che la mente riesca a modificare la realtà.  

Infine, consideriamo il "paradosso dei gemelli". La Relatività prevede che, se uno dei due individui di una coppia di gemelli volasse a velocità prossime a quelle della luce fino ad un'altra stella per poi tornare indietro, al suo ritorno il gemello viaggiatore sarebbe più giovane di quello rimasto a casa. Infatti, le misurazioni condotte con orologi accuratissimi hanno dimostrato che un moto molto rapido è associato ad un effetto di rallentamento del tempo. Ma questo non è un "paradosso"; è semplicemente un fatto della natura.  

La fisica verrà stravolta ancora? 

Nel 1894 l'eminente fisico Albert A. Michelson affermò: "Le più importanti e fondamentali leggi e fatti delle scienze fisiche sono stati tutti scoperti, ed essi sono oramai così fermamente stabiliti che la possibilità di sostituirli, in conseguenza di nuove scoperte, è estremamente remota […] Le nostre future scoperte saranno necessariamente limitate alla sesta posizione decimale delle misure".  

Ma nel 1895, Roentgen scoprì i raggi X. Nel 1896, Becquerel scoprì la radioattività. Nel 1897, Thomson scoprì l'elettrone. Nel 1905, Einstein formulò la teoria della Relatività Ristretta (spiegando così le osservazioni sperimentali condotte da Michelson nel 1887 e riguardanti la velocità della luce). Nel 1905, Einstein presentò anche la teoria fotonica della luce. Nel 1911, Rutherford scoprì i nuclei atomici. Nel 1915, Einstein formulò la teoria della Relatività Generale. Dal 1924 al 1930, de Broglie, Heisenberg, Bohr, Pauli, e Dirac svilupparono i fondamenti della meccanica quantistica. Nel 1929, Hubble mostrò l'evidenza dell'espansione dell'universo. Nel 1931, Michelson morì.  

Michelson ha commesso un errore memorabile. La gente ancora cita la sua affermazione ed elenca quello che ne è seguito a sostegno del punto di vista che non dovremmo (mai?) dichiarare nessuna comprensione consolidata delle leggi naturali, o dei limiti del possibile. Dopo tutto, se Michelson era così sicuro e tuttavia così in errore, non dovremmo temere di ripetere il suo sbaglio? La grande rivoluzione della fisica ha indotto alcune persone a concludere che la scienza non smetterà mai di condurci a nuove importanti sorprese - persino sorprese importanti per gli ingegneri. Ma abbiamo davvero probabilità di imbatterci ancora in uno sconvolgimento così importante?  

Forse no. Il contenuto della meccanica quantistica era una sorpresa, e tuttavia prima che questa apparisse era evidente che la fisica era grossolanamente incompleta. Prima della meccanica quantistica avreste potuto avvicinarvi ad un qualsiasi scienziato, rivolgergli uno smagliante sorriso malizioso, dare dei colpetti sulla sua scrivania e chiedergli: "Che cosa tiene assieme le cose? Perché questa scrivania è marrone e solida, mentre l'aria è trasparente e gassosa?". La vostra vittima avrebbe potuto dire qualcosa di piuttosto vago riguardo agli atomi e alle loro disposizioni (5), ma alle vostre pressioni per una spiegazione migliore ne avreste ricavato al massimo una risposta del tipo: "Chi lo sa? I fisici non possono ancora spiegare la materia!". Col senno di poi è fin troppo facile fare queste considerazioni, e tuttavia, in un mondo fatto di materia ed abitato da gente che utilizza utensili materiali, questa ignoranza sulla natura della materia era una lacuna nella conoscenza umana che Michelson probabilmente doveva aver notato. Era una lacuna non nella "sesta cifra decimale" ma nella prima.  

Vale anche la pena osservare il contesto nel quale Michelson aveva ragione. Le leggi di cui parlava includevano la legge di gravitazione di Newton e le leggi dell'elettromagnetismo di Maxwell. Ed infatti, sotto certe condizioni, che in ingegneria sono piuttosto comuni, queste leggi sono state modificate solo "nella sesta cifra decimale". Le leggi di Einstein su gravità e moto sono in stretto accordo con quelle di Newton fatta eccezione per le situazioni in cui esistono condizioni estreme di attrazione gravitazionale e velocità; le leggi dell'elettrodinamica quantistica di Feynman, Schwinger e Tomonaga, sono in stretto accordo con quelle di Maxwell, fatta eccezione per le situazioni in cui esistono condizioni estreme di dimensioni ed energia.  

Ulteriori rivoluzioni sono senza dubbio in agguato nei pressi dei confini di queste teorie. Ma pare che questi siano lontani dal mondo delle cose viventi e delle macchine che costruiamo. La rivoluzione della relatività e della meccanica quantistica ha cambiato la nostra conoscenza della materia e della energia, ma materia ed energia stesse sono rimaste invariate - esse sono reali e non si interessano delle nostre teorie. I fisici utilizzano ora un insieme unico di leggi per descrivere come interagiscano i nuclei atomici e gli elettroni negli atomi, nelle molecole, nelle macchine molecolari, nelle cose viventi, nei pianeti e nelle stelle. Queste leggi non sono ancora completamente generali; la ricerca per una teoria unificata di tutta la fisica continua. Ma come afferma il fisico Stephen W. Hawking(6), "Al momento abbiamo un certo numero di leggi parziali che governano il comportamento dell'universo sotto tutte le condizioni eccetto le più estreme". E per gli standard ingegneristici, queste condizioni estreme, sono straordinariamente estreme.  

I fisici annunciano con regolarità l'osservazione di nuove particelle fra i detriti prodotti da collisioni fra particelle accelerate ad energie estreme, ma non potreste mai crearvi una scorta di queste nuove particelle accumulandole in una scatola. E questo è un fatto molto importante da riconoscere, perché se una particella non può essere conservata, non può servire come componente di una macchina stabile. Le scatole e il loro contenuto sono fatte di elettroni e nuclei. A loro volta i nuclei sono composti da protoni e neutroni. Gli atomi di idrogeno hanno un singolo protone nel loro nucleo; gli atomi di piombo hanno ottantadue protoni e oltre un centinaio di neutroni. Un neutrone isolato si disintegra in pochi minuti. Sono note solo poche altre particelle stabili(7): i fotoni, ossia le particelle della luce, sono utilizzabili e possono essere intrappolate per un certo tempo; i neutrini sono quasi non rilevabili e non possono essere intrappolati. Queste particelle (fotoni esclusi) hanno le loro corrispondenti antiparticelle. Tutte le altre particelle note si disintegrano in pochi milionesimi di secondo o anche meno. Quindi, i soli blocchi di costruzione conosciuti per qualsiasi hardware sono elettroni e nuclei (o, per speciali applicazioni molto sporadiche, le loro antiparticelle); questi blocchi di costruzione si combinano in modo ordinario per formare atomi e molecole.  

Tuttavia, a dispetto della potenza della fisica moderna, la nostra conoscenza presenta ancora ovvie lacune. Il labile stato in cui si trova la teoria delle particelle elementari lascia incerti alcuni limiti. Potremmo trovare nuove particelle stabili e "inscatolabili" come per esempio monopòli magnetici o quark liberi; se ciò avverrà, queste particelle saranno senz'altro suscettibili di una utilizzazione. Ma non potremmo mai scoprire un nuovo tipo di campo di forza con effetti su lunga distanza, o nuove forme di radiazione, poiché ciò appare improbabile in modo via via crescente. Infine, alcuni nuovi modi di far scontrare fra loro delle particelle, potrebbero migliorare la nostra capacità di convertire particelle note in altre particelle note.  

Ma in generale, dell'hardware complesso richiede schemi di particelle stabili e complessi. Al di fuori di quello che è l'ambiente di una stella collassata, ciò significa schemi di atomi che sono ben descritti dalla meccanica quantistica relativistica. Le frontiere della fisica si sono mosse in avanti. Su un livello teorico, i fisici cercano una descrizione unificata delle interazioni di tutte le possibili particelle, anche delle particelle dalla vita più breve. Su un livello sperimentale, essi studiano gli schemi di detriti subatomici creati da collisioni di alta energia negli acceleratori di particelle. Finché da una tale collisione non scaturisce nessuna nuova particella stabile ed utilizzabile, e finché una tale particella non viene neanche scoperta fra i residui di qualche tumulto cosmico del passato, gli atomi rimarranno gli unici blocchi di costruzione disponibili per dell'hardware stabile. E l'ingegneria resterà un gioco giocato con pezzi già conosciuti in accordo a regole di gioco già conosciute. Nuove particelle potrebbero al più aggiungere nuovi pezzi, non eliminare regole già esistenti.  

I limiti dell'hardware  

Il macchinario molecolare rappresenta davvero il capolinea del sentiero verso la miniaturizzazione? L'idea che il macchinario molecolare potrebbe essere un passo verso un più piccolo "macchinario nucleare" appare abbastanza naturale. Un giovane (uno studente del corso di laurea di economia alla Columbia University), avendo sentito parlare della tecnologia molecolare e della sua capacità di manipolare atomi, concluse immediatamente che la tecnologia molecolare potrebbe fare quasi qualsiasi cosa, anche agire a distanza su delle bombe nucleari già lanciate in caduta libera, per trasformarle in innocui mattoni di piombo.  

La tecnologia molecolare non può fare cose come questa. Trasformare plutonio in piombo (agendo a distanza o meno) è qualcosa che è ben oltre portata della tecnologia molecolare, e per la stessa ragione per cui trasformare il piombo in oro era ben oltre la portata della chimica nota ad un alchimista. Le forze molecolari hanno poco effetto sui nuclei atomici. Il nucleo contiene oltre il 99,9 percento della massa di un atomo ed occupa una parte su un milionesimo di miliardesimo del suo volume. A confronto del nucleo, il resto di un atomo (una nuvola elettronica) è meno di una insignificante lanugine. Provare a modificare un nucleo punzecchiandolo con una molecola(8) è persino più futile che provare a deformare ed appiattire un cuscinetto a sfera d'acciaio rotolandovi contro una palla di zucchero filato. La tecnologia molecolare può cambiare l'ordine e la disposizione degli atomi, ma non può raggiungere l'interno di un nucleo per cambiare il tipo di atomo.  

Le nanomacchine non possono essere di alcun aiuto per la costruzione di macchine di scala nucleare, e tuttavia tali macchine potrebbero anche esistere. Per quel che appare non è affatto così, almeno sotto qualsiasi condizione fra quelle che possiamo creare in un laboratorio. Le macchine devono avere un certo numero di parti in stretto contatto, ma i nuclei, quando strettamente impacchettati assieme, si respingono l'uno con l'altro con ferocia. Quando la scissione nucleare devastò Hiroshima, la maggior parte dell'energia venne rilasciata dalla violenta repulsione elettrostatica fra i nuclei dei due frammenti appena separati della bomba. La ben nota difficoltà di ottenere la fusione nucleare deriva dallo stesso problema di repulsione nucleare.  

Oltre alla scissione ed alla fusione, i nuclei possono essere in grado di emettere o assorbire vari tipi di radiazione. In una tecnica comunemente impiegata, essi vengono fatti roteare in modi che sono portatori di informazione utile, permettendo ai medici di prelevare immagini mediche basate sulla risonanza magnetica nucleare. Ma tutti questi fenomeni si affidano solo alle proprietà di nuclei ben separati (9). I nuclei isolati sono troppo semplici per funzionare come macchine o come circuiti elettronici. I nuclei possono essere obbligati ad avvicinarsi l'uno all'altro, ma solo se sottoposti alle pressioni immense che si trovano in una stella collassata. Fare dell'ingegneria in un tale ambiente presenterebbe delle difficoltà sostanziali (10), persino se avessimo a disposizione nelle vicinanze una stella collassata.  

Questo ci riporta alla questione di base. Che cosa potremmo compiere tramite una appropriata disposizione di atomi? Alcuni limiti sembrano già chiari. I più forti materiali possibili avranno dieci volte la forza del più forte fra i cavi di acciaio odierni (il materiale più forte per fabbricare un cavo sembra essere la carbina, una forma di carbonio con atomi disposti in catene ordinate). Sembra inoltre che, in condizioni ordinarie di pressione, le vibrazioni del calore possano distruggere la maggior parte dei solidi refrattari solo sotto temperature che si aggirano attorno a quattromila gradi centigradi (circa cinquecento gradi in più della temperatura che esiste sulla superficie solare).  

Queste brute proprietà della materia - forza e resistenza al calore - non possono essere notevolmente migliorate per mezzo di una complessa e più ordinata disposizione di atomi. La migliore disposizione, probabilmente, sembra essere piuttosto semplice e regolare. Altri obiettivi piuttosto semplici includono le capacità di trasmissione del calore, isolamento dal calore (11), trasmissione elettrica, trasmissione della luce, riflessione della luce ed assorbimento della luce.  

Per alcuni di questi obiettivi, i propositi di perfezione condurranno verso schemi di progettazione molto semplici; per altri, condurranno verso problemi progettuali di complessità al di là di ogni speranza di soluzione. La progettazione del miglior commutatore elettrico che sia possibile, per un suo utilizzo come componente base di un computer, sarà enormemente più complessa. Infatti ciò che consideriamo "il miglior commutatore possibile" dipende da molti fattori, inclusi i costi della materia, dell'energia, del tempo di realizzazione, e del tipo di elaborazioni a cui è destinato il computer. In un progetto ingegneristico, ciò che noi chiamiamo "il meglio" dipende da un numero elevatissimo di fattori, a loro volta dipendenti da molti desideri umani mal definiti e mutevoli. Inoltre, anche dove "il meglio" sia ben definito, potrebbe non valer la pena, a confronto dell'entità di miglioramento effettivamente ottenibile, affrontare il costo per la ricerca dell'incremento di miglioramento ultimo possibile, ossia quello che distingue "il meglio" dal "semplicemente eccellente". Tuttavia, possiamo ignorare tutti questi problemi riguardanti complessità e costi di progettazione, quando ciò che ci interessa è solo considerare quali siano i limiti realmente esistenti.  

Per definire un limite, si dovrebbe scegliere una direzione o una scala di qualità. Definendo come "la migliore possibile" una certa direzione, esisterà di sicuro un "meglio" definitivo ed ultimo. Le disposizioni di atomi determinano le proprietà dell'hardware, ed in accordo con la meccanica quantistica il numero delle disposizioni possibili è finito - di certo persino più grande di un numero astronomicamente grande, e tuttavia pur sempre non infinito. Ne segue matematicamente che, stabilito un chiaro obiettivo, alcune di queste disposizioni potrebbero essere le migliori possibili o prossime alle migliori. Come accade negli scacchi, il numero limitato di pezzi e di spazi limita il numero di disposizioni e quindi il numero delle possibilità. Ma sia negli scacchi che nell'ingegneria, la varietà possibile all'interno di questi limiti è comunque potenzialmente inesauribile.  

La semplice conoscenza delle leggi della materia non è sufficiente a dirci dove siano esattamente i limiti. Possiamo tuttavia affrontare la complessità di progettazione. La nostra conoscenza di dove risiedano certi limiti resta incerta: "Noi sappiamo solo che i limiti sono fra qui (qualche passo indietro) e lì (quel punto vicino all'orizzonte)". Gli assemblatori ci apriranno la strada verso i limiti, dovunque essi siano, e i sistemi di ingegneria automatizzata accelereranno i progressi lungo la strada. Il meglio assoluto spesso si dimostrerà essere elusivo, ma il secondo in classifica spesso sarà quasi altrettanto buono (12).  

Mano a mano che ci avvicineremo ai limiti autentici, le nostre capacità smetteranno di crescere, via via in sempre più aree della tecnologia. I progressi in questi campi non si arresteranno semplicemente per una decade o un secolo, ma in maniera permanente.  

Alcuni potrebbero esitare alla parola "permanente" pensando "Nessun miglioramento in mille anni? In un milione di anni? Ma questa è una esagerazione!". E tuttavia, quando raggiungeremo i veri limiti fisici, non andremo avanti ulteriormente. Le regole del gioco sono intrinseche alla struttura del vuoto, sono implicite nella struttura dell'universo. Nessuna redisposizione di atomi, nessun cozzare di particelle, nessuna legislazione o lamentela o sommossa sposterà i limiti naturali di un pizzico. Oggi potremmo anche non valutare correttamente dove si trovino i limiti reali, ma è certo che essi resteranno dove sono.  

Questo sguardo sulle leggi della natura mostra i limiti alla qualità delle cose. Ma noi incontriamo anche limiti di quantità, limiti che sono imposti non solo dalle leggi della natura ma anche dal modo in cui materia ed energia sono disposte nell'universo affinché siano più o meno a nostra disposizione. Gli autori de The Limits to Growth, come hanno fatto anche molti altri, hanno tentato di descrivere questi limiti senza prima esaminare i limiti imposti alla tecnologia. E ciò ha prodotto risultati equivoci.  

Entropia: un limite all'uso di energia    

Di recente, alcuni autori hanno descritto l'accumulazione del calore disperso ed il disordine come limiti ultimi all'attività umana. In The Lean Years - Politics in the Age of Scarcity, Richard Barnet scrive (13): "È ironico che la riscoperta dei limiti coincida con due delle più audaci conquiste tecnologiche della storia dell'umanità. Una è l'ingegneria genetica, la visione fugace di un potere in grado di modellare l'autentica roba della vita. L'altra è la colonizzazione dello spazio. Questi progressi alimentano fantasie di potere, ma non lacerano la camicia di forza ecologica nota come 'Seconda Legge della Termodinamica': Un sempre più grande consumo di energia produce una sempre più grande quantità di calore, che pur non scomparendo mai può essere conteggiata come un costo permanente dell'energia. Poiché l'accumulazione di calore può causare catastrofi ecologiche, questi costi limitano l'avventura umana nello spazio, come limitano con altrettanta certezza quella sulla Terra". Jeremy Rifkin (con Ted Howard) ha scritto un intero libro (14) sui limiti termodinamici e sul futuro dell'umanità, intitolato Entropy: A New World View.  

L'entropia è una misura scientifica standard del calore disperso e del grado di disordine. Dovunque una attività consumi energia utilizzabile, essa produce entropia; l'entropia del mondo perciò cresce costantemente ed irreversibilmente. Alla fine, la dissipazione di energia utilizzabile distruggerà le basi della vita. Come dice Rifkin, questa idea potrebbe sembrare troppo deprimente per pensarci, ma egli afferma che dovremmo affrontare le implicazioni terribili dell'entropia, e le conseguenze sull'umanità e la Terra. Ma queste implicazioni sono davvero così terribili?  

Barnet scrive che l'accumulo di calore è un costo energetico permanente che limita l'attività umana. Rifkin afferma che "l'inquinamento è la somma totale di tutta l'energia disponibile nel mondo che è stata trasformata in energia non disponibile". Questa energia non disponibile è principalmente in forma di calore disperso e di bassa temperatura; quel tipo di calore che fa scaldare un apparecchio televisivo in funzione. Ma questo calore si accumula realmente come teme Barnet? Se fosse così, la Terra dovrebbe crescere costantemente in temperatura, divenendo più calda minuto dopo minuto ed anno dopo anno. In questo momento dovremmo stare arrostendo, a meno che i nostri antenati non avessero l'aspetto di solidi congelati. In qualche modo, tuttavia, i continenti si comportano in modo da diventare freddi durante la notte, ed ancora più freddi durante l'inverno. Durante le epoche glaciali, persino l'intera Terra si è raffreddata.  

Rifkin affonda un'altra stilettata. Afferma che "l'erosione costante di materia terrestre fa sì che la crosta terrestre vada costantemente assottigliandosi. Le montagne vengono livellate ed i suoli spazzati via ogni secondo che passa". Dicendo "spazzati via" Rifkin non intende scagliati via nello spazio o spazzati via dall'esistenza; egli intende semplicemente che gli atomi delle montagne e dei suoli vengono a disporsi alla rinfusa con tutti gli altri atomi della Terra. Ciò nonostante, sempre stando alle sue affermazioni, questo processo conduce verso la nostra rovina. Il rimescolamento degli atomi trasforma questi in "materia non disponibile" in conseguenza della "quarta legge della termodinamica" avanzata dal'economista Nicholas Georgescu-Roegen: "In un sistema chiuso, l'entropia materiale deve infine raggiungere un massimo", o (equivalentemente) "La materia non disponibile non può essere riciclata". Rifkin afferma che la Terra è un sistema chiuso, che scambia energia ma non materia con il suo ambiente spaziale circostante, per cui "qui sulla terra l'entropia materiale è costantemente in incremento e dovrà infine raggiungere un massimo", mettendo in difficoltà la vita terrestre e portandola alla morte.  

Una situazione davvero sinistra: la Terra si è degenerata per miliardi di anni. Sicuramente la fine deve essere vicina!  

Ma tutto questo può realmente esser vero? Lo sviluppo della vita ha portato maggior ordine sulla Terra, non meno; la formazione dei depositi di minerali grezzi ha fatto la stessa cosa. L'idea che la Terra sia andata degenerando sembra, come minimo, peculiare (ma in proposito, Rifkin pensa all'evoluzione come ad una nicchia temporanea). D'altro canto, poiché materia ed energia sono essenzialmente la stessa cosa, come può in primo luogo questa unica cosa essere soggetta ad una legge valida che sappia distinguere la sola cosiddetta "entropia materiale"?  

Rifkin presenta il caso di una bottiglia, che diffonda profumo nell'aria di una stanza circostante, come un esempio di "dissipazione di materia", ossia di entropia materiale in crescita - di materia che diventa "indisponibile". La diffusione di sale in acqua all'interno di una bottiglia è un altro esempio rappresentativo. Prendiamo in considerazione, allora, una verifica sperimentale della "quarta legge della termodinamica" condotta in un esperimento che potremmo chiamare "l'Esperimento della Bottiglia Acqua-Sale".  

Immaginiamo una bottiglia avente sul fondo una parete di partizione, che divide il fondo in due bacini. In uno c'è del sale, e nell'altro c'è dell'acqua. Un tappo di sughero sigilla il collo della bottiglia: ciò chiude il sistema, rendendo applicabile ad esso la cosiddetta quarta legge della termodinamica. Il contenuto della bottiglia è in uno stato organizzato: quindi la sua entropia materiale non è al massimo - ancora.  

Ora prendiamo la bottiglia ed incliniamola. Se l'acqua, dal suo bacino, passa anche all'altro bacino, e se si agita la bottiglia facendola ruotare, si ottiene che l'acqua dissolve il sale e l'entropia cresce furiosamente! In un tale sistema chiuso, la " quarta legge della termodinamica" afferma che questo incremento della entropia materiale dovrebbe essere permanente. Tutti gli allarmi di Rifkin riguardo la stagnazione e l'inevitabile incremento dell'entropia della Terra si basano su questo principio.  

Per vedere se c'è qualche base di fondatezza per la nuova visione del modo di Rifkin, incliniamo la bottiglia per far fluire tutta l'acqua salata in uno solo dei due bacini. Questo non dovrebbe fare nessuna differenza perché il sistema resta comunque un sistema chiuso. Mettiamo ora dritta la bottiglia, esponendo alla luce del sole il lato con l'acqua salata, e all'ombra il lato vuoto. La luce splende e il calore trapela dentro, ma il sistema resta chiuso come la stessa Terra. Ma, osservate, la luce solare fa evaporare l'acqua, ed essa si condensa nel bacino vuoto! Acqua pura che, lentamente, riempie il bacino vuoto, lasciandosi dietro il sale.  

Rifkin stesso afferma che "nella scienza, una sola intransigente eccezione è sufficiente ad invalidare una legge". E questo esperimento mentale, che imita il modo in cui i depositi naturali di sale si sono formati sulla Terra, invalida la legge sulla quale egli basa il suo intero libro. Le piante si comportano analogamente. La luce solare ci porta energia dallo spazio; il calore che viene nuovamente irradiato indietro, verso lo spazio, porta via entropia (della quale ne esiste un solo tipo). Perciò, l'entropia può decrescere in un sistema chiuso ed i fiori possono sbocciare sulla Terra epoca dopo epoca.  

Rifkin parla correttamente quando dice che "è possibile invertire il processo dell'entropia in un luogo e su un periodo di tempo circoscritti, ma solo consumando energia e quindi incrementando l'entropia complessiva dell'ambiente". Ma sia Rifkin che Barnet incorrono nello stesso equivoco: quando dicono "ambiente", essi intendono la "Terra" - ma la legge si applica all'ambiente nella sua totalità, e questa totalità è l'universo. In effetti Rifkin e Barnet non considerano sia la luce del Sole che il freddo buio del cielo notturno.  
Secondo lo stesso Rifkin, la sua idea distrugge la nozione della storia intesa come un progresso, trascendendo il comune punto di vista moderno sul mondo. Egli richiama al sacrificio, affermando che "nessuna nazione del Terzo Mondo potrà nutrire speranze di conquistare l'abbondanza materiale che esiste in America". Egli teme panico e spargimenti di sangue. Rifkin conclude informandoci che "la Legge dell'Entropia risponde alla questione centrale che ogni cultura lungo l'intera storia si è posta: Come dovrebbero comportarsi gli esseri umani nel mondo?". La sua risposta? "L'imperativo morale ultimo, quindi, è di sprecare quanta meno energia sia possibile"(15).  

Ciò sembrerebbe significare che dovremmo risparmiare quanta più energia è possibile, cercando di eliminare gli sprechi. Ma qual'è il più grande spreco di energia che ci sia nelle nostre vicinanze? Il Sole, ovviamente: esso spreca energia milioni di miliardi di volte più velocemente di quanto fanno gli uomini. Se fosse preso sul serio, l'imperativo morale ultimo di Rifkin suonerebbe come l'ordine urgente: "Spegnete il Sole!".  

Questa sciocca conseguenza avrebbe dovuto stroncare il credito che è stato prestato a Rifkin. Egli, come molti altri, hanno visioni del mondo che hanno il sapore di arroganza pre-Copernicana.: essi presumono che la Terra sia l'intero mondo e che quello che la gente fa sia automaticamente di importanza cosmica.  

Esiste realmente una autentica legge dell'entropia, ovviamente: la seconda legge della termodinamica. A differenza della contraffatta "quarta legge", essa è descritta in tutti i libri di testo ed utilizzata dagli ingegneri nel loro lavoro di progettazione. Essa effettivamente limita quello che possiamo fare. L'attività umana genera calore, e la limitata capacità della Terra di irradiare calore impone un limite fermo alla quantità di attività industriale che è possibile svolgere sulla Terra. Allo stesso modo, abbiamo anche bisogno di pannelli simili ad ali per irradiare via il calore di risulta, generato dalle attività delle nostre navi spaziali. Alla fine, la legge dell'entropia - al termine di un periodo di tempo immensamente esteso - condurrà al degrado irreversibile dell'universo come lo conosciamo oggi, e ciò pone dei limiti alla massima estensione temporale della vita, ed alla vita stessa.  

Ma perché flagellare la carcassa di Entropy, di Rifkin? Semplicemente perché il sistema di informazione odierno presenta spesso persino delle idee nate morte come fossero vive. Incoraggiando false speranze o false paure e guidando l'azione in direzioni sbagliate, queste idee possono inficiare gli sforzi della gente attivamente preoccupata dei problemi mondiali di ampio respiro.  

Fra le persone i cui elogi sono apparsi sulla quarta di copertina del libro di Rifkin ("un lavoro ispirato" "brillante lavoro" "di importanza fondamentale" "dovrebbe essere preso a cuore ") ci sono anche un professore di Princeton, un ospite di talk-show televisivi, e due senatori degli Stati Uniti. Un seminario al MIT ("The Finite Earth: World Views for a Sustainable Future - La terra Limitata: Scenari Mondiali per un Futuro Sostenibile") glorificava il libro di Rifkin.  

Tutti i promotori del seminario provenivano da dipartimenti non tecnici. Nella nostra società tecnologica, la maggior parte dei senatori mancano di formazione tecnologica, così pure come la maggior parte dei professori e degli ospiti di talk-show. Georgescu-Roegen stesso, l'inventore della "quarta legge della termodinamica", possiede ampie credenziali - ma solo come sociologo.  

La minaccia dell'entropia è un esempio di lampante non-senso, e tuttavia i suoi inventori e sostenitori non vengono derisi sulla pubblica scena. Immaginate un migliaio, un milione di distorsioni analoghe, alcune sottili, alcune sfacciate, ma tutte che deformano la comprensione pubblica del mondo. Immaginate ora un gruppo di nazioni democratiche che soffra di una infestazione di memi di questo tipo mentre tenta di adeguarsi ad un'epoca di rivoluzione tecnologica dal ritmo in accelerazione. Abbiamo quindi un problema reale. Per rendere più probabile la nostra sopravvivenza, abbiamo bisogno di modi migliori di estirpare i nostri memi, di fare spazio perché si sviluppi una comprensione sensata. Nei capitolo 13 e 14 riporterò due proposte di come si potrebbe fare proprio questo.  

I limiti delle risorse   

Una legge di Natura limita la qualità della tecnologia, ma nell'ambito di questi limiti useremo gli assemblatori-replicatori per produrre navi spaziali di prim'ordine. Con queste, apriremo l'accesso allo spazio in ampiezza e profondità.  

La Terra odierna ha cominciato a sembrare piccola, ridestando preoccupazioni legate al timore che potremmo esaurire le sue risorse. Tuttavia, l'energia totale che usiamo è meno di una parte su diecimila rispetto a quella con cui il sole inonda la Terra; non ci preoccupiamo quindi del rifornimento di energia in quanto tale, ma del rifornimento di energia in forme convenienti come gas e petrolio. Le nostre miniere a malapena scalfiscono la superficie del globo; non ci preoccupiamo della semplice quantità di risorse, ma della loro convenienza e costo. Quando svilupperemo nanomacchine non inquinanti per raccogliere energia solare e risorse dalla Terra, la Terra stessa sarà in grado di sostenere una civiltà di gran lunga più grande e benestante di qualsiasi altra vista prima d'ora, e tuttavia allo stesso tempo soffrirà meno danno di quello che le infliggiamo oggi. Il potenziale della Terra fa apparire insignificanti, al confronto, le risorse che usiamo attualmente.  

Eppure, la terra non è che un granello. I detriti asteroidali lasciati dalla formazione dei pianeti forniranno materiali sufficienti per costruire mille volte l'area della terraferma Terrestre. Il Sole inonda il sistema solare con un miliardo di volte la potenza che raggiunge la sola Terra. Le risorse del sistema solare sono realmente immense, e l'utilizzo delle risorse della Terra apparirà insignificante, al confronto.  

Eppure, il sistema solare non è che un granello. Le stelle che affollano il cielo notturno sono dei soli, e l'occhio umano può vedere solo quelli più vicini. La nostra galassia contiene cento miliardi di soli, e molti senza dubbio riversano la loro luce su pianeti morti e asteroidi in attesa di venire a contatto con la vita. Le risorse della nostra galassia possono far apparire persino il sistema solare insignificante, al confronto.  

Eppure, la nostra galassia non è che un granello. Luci più antiche di quanto siano antiche le nostre specie ci mostrano galassie al di la della nostra. L'universo visibile contiene cento miliardi di galassie, ognuna con uno sciame di miliardi di soli. Le risorse dell'universo visibile fanno apparire persino la nostra galassia insignificante, al confronto.  

E con ciò, raggiungiamo i limiti quanto meno di ciò che ci è noto, se non proprio i limiti delle risorse. Il sistema solare sembra comunque sufficiente a rispondere alla limitatezza delle risorse della Terra, e se il resto dell'universo restasse non rivendicato da nessun altro, la nostra prospettiva per l'espansione sarebbe sufficiente per far girare la testa più di una volta. Ciò significa che gli assemblatori-replicatori e il volo spaziale economico metteranno fine alle nostre preoccupazioni per le risorse?  

In un certo senso, schiudere l'accesso allo spazio polverizzerà i nostri limiti alla crescita, poiché di fatto non conosciamo fine all'universo. Nonostante questo, Malthus era essenzialmente nel giusto.  

Malthus    

Nel suo saggio del 1798 sui Principi Demografici (Essay on the Principle of Population), Thomas Robert Malthus, un ecclesiastico inglese, presentava l'antenato di tutti gli odierni argomenti riguardanti i limiti allo sviluppo. Egli notò che il libero incremento demografico tendeva periodicamente verso un raddoppio della popolazione, e quindi la popolazione seguiva un ritmo di espansione numerica di tipo esponenziale. Tutto ciò è sensato: poiché tutti gli organismi discendono da replicatori di successo, essi tendono a replicarsi ogni qualvolta viene data loro la possibilità di farlo. Per semplificare le sue argomentazioni, Malthus partì dall'assunto che le risorse - ossia le disponibilità di cibo - potessero incrementarsi ogni anno solo di una certa quantità fissata e costante (un processo denominato espansione numerica lineare, poiché il suo grafico corrisponde ad una linea). Poiché i matematici dimostrano che qualsiasi crescita di tipo esponenziale, comunque fissato sia il suo ritmo di incremento, riesce infine a raggiungere e a superare una crescita lineare dal ritmo comunque fissato, Malthus concluse che lo sviluppo della popolazione, se non tenuto sotto controllo, avrebbe infine esuberato la produzione di cibo.  

Gli autori hanno ripetuto variazioni di questa idea fin da allora, persino in libri come The Population Bomb e Famine - entrambi del 1975! - e tuttavia la produzione di cibo riesce ancora a tenere il passo con il ritmo di crescita della popolazione. Africa a parte, anzi, la produzione di cibo è spesso in esubero. Dove ha sbagliato Malthus?  

Nel fondamento della sua idea egli non ha realmente sbagliato: lo ha fatto principalmente sui dettagli e nelle sue considerazioni riguardanti i tempi. La crescita demografica sulla Terra deve effettivamente affrontare dei limiti, poiché la Terra e spazialmente limitata e tale resta sia per le attività agricole che per qualsiasi altra attività. Malthus ha fallito nel prevedere quando i limiti inizieranno a pungolarci, principalmente perché ha fallito nel prevedere anticipatamente i progressi nella tecnologia agricola, dai raccolti di prodotti modificati geneticamente ai fertilizzanti.  

Alcuni adesso fanno notare che la crescita esponenziale supererà la scorta fissata di risorse della Terra (16), un argomento più semplice di quello avanzato da Malthus. Sebbene le tecnologie spaziali possono infrangere questi limiti, esse non spazzeranno via tutti i limiti. Anche se l'universo fosse infinitamente esteso, noi non potremmo tuttavia viaggiare infinitamente veloci. Le leggi della natura limitano il ritmo dello sviluppo: la vita proveniente dalla Terra non potrà diffondersi più veloce della luce.  

Una espansione a ritmo costante aprirà invece nuove risorse con un ritmo che cresce mano a mano che la frontiera spaziale si sposta in profondità e si allarga in estensione. E questo non equivale ad una crescita lineare ma cubica. E tuttavia Malthus aveva sostanzialmente ragione: la crescita esponenziale sorpasserà la crescita cubica con la stessa facilità con cui sorpasserebbe una crescita lineare. I calcoli mostrano che una incontrollata crescita demografica, sia essa accompagnata o meno dall'esistenza di una indefinita longevità, surclasserebbe la disponibilità di risorse all'incirca entro uno o due millenni, al massimo. La possibilità di una crescita esponenziale illimitata resta quindi una fantasia, persino nello spazio.  

Qualcuno potrebbe fermarci?    
  
Altre civiltà si sono già impadronite delle risorse dell'universo? Se così fosse, questa circostanza rappresenterebbe un limite allo sviluppo. I fatti riguardanti l'evoluzione e i limiti tecnologici ci aiutano a gettare qualche utile luce sulla questione.  

Poiché molti sistemi stellari di tipo solare sono vecchi di molte centinaia di milioni di anni più del nostro sistema solare, alcune civiltà (ammesso che ne esistano in numero sostanziale) dovrebbero essere molte centinaia di milioni di anni più avanti della nostra. Ci dovremmo perciò aspettare che qualcuna di queste civiltà abbia fatto quel che tutti sanno che la vita fa: diffondersi quanto più lontano possibile. La terra non è verde solo negli oceani in cui la vita ha avuto inizio ma anche sulle spiagge, sulle colline, e sulle montagne. Le piante verdi si sono sviluppate anche nelle stazioni in orbita; se prospereremo, le piante della Terra si diffonderanno verso le stelle. Gli organismi si diffondono quanto più lontano possono farlo, dopo di che si diffondono ancora un tantino più lontano. I colonizzatori diretti in America navigarono ed affondarono, sbarcarono e soffrirono la fame, ma alcuni sopravvissero per fondare nuove nazioni. Gli organismi sono soggetti, in qualsiasi posto si trovino, alle pressioni descritte da Malthus, perché essi si sono evoluti per sopravvivere e diffondere geni e memi, entrambi impegnati a spingere nella stessa direzione. Se esistono delle civiltà extraterrestri, e se anche una piccola frazione di queste si è comportata come ha fatto la vita sulla Terra, esse dovrebbero oramai già essersi sparse nello spazio.  

Al pari della nostra civiltà, esse dovrebbero tendere ad evolvere tecnologie che si avvicinino verso i limiti imposti dalle leggi di natura. Vorrebbero imparare come viaggiare a velocità vicine a quelle della luce, e la competizione o la pura curiosità dovrebbero spingere alcune di esse a farlo. Infatti, solo delle società altamente organizzate e altamente stabili potrebbero riuscire a reprimere talmente bene la pressione competitiva da evitare una espansione esplosiva a velocità prossime a quelle della luce (17). Inoltre, dopo centinaia di milioni di anni, le civiltà che si sono diffuse di più dovrebbero oramai essersi diffuse quanto basta per incontrare ognuna delle eventuali altre, e per spartirsi l'intero spazio con queste.  

Se queste civiltà sono davvero dappertutto, allora hanno dimostrato grande riserbo e si sono ben nascoste. Esse dovrebbero aver avuto il controllo delle risorse dell'intera galassia per molti milioni di anni, ed aver fronteggiato i limiti allo sviluppo su scala cosmica. Una civiltà avanzata e stretta dai suoi limiti ecologici, quasi per stessa definizione, non dovrebbe far spreco ne di materia che di energia. Tuttavia noi vediamo sprechi di questo tipo in qualsiasi direzione, tanto lontano quanto riusciamo a guardare nelle spirali delle galassie: i loro bracci a spirale contengono nuvole di polvere che rappresenta lo spreco di materia, la quale è illuminata da luce di stelle altrettanto sprecata.  

Se civiltà così avanzate sono esistite, adesso il nostro sistema solare dovrebbe ricadere nello spazio di dominio di una di esse. E se così fosse, dovremmo necessariamente stare al loro gioco - non potremmo far nulla per minacciarle, e loro potrebbero studiarci a loro piacimento, con o senza la nostra cooperazione. Se esse avanzassero una precisa pretesa, la gente di buon senso dovrebbe ascoltarle. Ma se esse esistono davvero, allora devono essersi ben nascoste - e dovrebbero mantenere segreti i loro progetti riguardanti la Terra.  

L'idea che l'umanità sia sola nell'universo visibile è consistente con quello che possiamo vedere nel cielo, e con ciò che conosciamo sull'origine della vita. Nessuna ritrosia degli alieni è necessaria per spiegare i fatti. Alcuni dicono che siccome ci sono così tante stelle, fra esse devono sicuramente esistere altre civiltà. Ma ci sono molte meno stelle nell'universo visibile di quante molecole ci siano in un bicchiere d'acqua. Ed esattamente come un bicchiere d'acqua non necessariamente contiene ogni possibile elemento o composto chimico (anche se si trattasse del liquame di scarto fuoriuscito da qualche impianto chimico) (18), così le altre stelle non necessariamente ospitano altre civiltà.  

Sappiamo che la competizione fra replicatori tende a diffondere i replicatori fino ai loro limiti ecologici e che tuttavia, ovunque lungo tutto l'universo, le risorse restano tuttora inutilizzate. Non abbiamo ricevuto nessun commiato dalle stelle, e apparentemente non abbiamo alcun guardiano dello zoo a guardia degli umani, neanche uno particolarmente tollerante. Potrebbe non esserci nessuno lassù. E se essi non esistono, non abbiamo bisogno di prendere in considerazione i loro piani. Se invece esistono, dovremmo abbandonare i nostri piani assecondando i loro imperscrutabili desideri, e non sembra esserci alcun modo per preparasi adeguatamente a questa eventualità. Per cui, per ora e forse per sempre, possiamo tranquillamente fare progetti sul nostro futuro senza preoccuparci dei limiti eventualmente imposti da altre civiltà.  

Sviluppo nell'ambito dei limiti

Che ci sia o meno qualcun altro là fuori, noi ormai siamo sulla sua strada. Lo spazio ci attende, con le sue aride rocce e la sua luce solare, simili alle aride rocce e alla luce solare dei continenti della Terra di miliardi di anni fa, prima che la vita strisciasse fuori dai mari. I nostri ingegneri stanno evolvendo memi che ci aiutano a creare raffinate navi ed insediamenti spaziali: colonizzeremo agevolmente le terre del sistema solare. E più in là del ricco sistema solare interno c'è la nuvola cometaria - un vasto terreno di coltura che si assottiglia man mano che si allontana verso lo spazio interstellare, e si inspessisce nuovamente giungendo attorno ad altri sistemi stellari, con nuovi soli e sterile roccia che attendono il tocco della vita.  

Nonostante una interminabile crescita esponenziale resti una fantasia, la diffusione della vita e della civiltà non deve affrontare alcun confine già nettamente stabilito. L'espansione procederà, se sopravviveremo, perché siamo parte di un sistema vivente e perché la vita ha la tendenza a diffondersi. I pionieri si sposteranno verso l'esterno in un numero infinito di mondi. Altri resteranno indietro, costruendo insediamenti delle loro culture in tutte le oasi dello spazio. In ogni insediamento, verrà il tempo in cui la frontiera si allontanerà da lì per spostarsi più lontano, ed in seguito ancora più lontano. Per la maggior parte del nostro futuro, la maggior parte della gente e i loro discendenti convivranno con l'esistenza di limiti alla crescita.  

I limiti alla crescita possono piacerci o meno, ma la loro reale esistenza è indipendente dai nostri desideri. Esistono dei limiti per qualsiasi meta chiaramente definita che ci si proponga.  

Ma sulle frontiere, dove gli standard sono in costante cambiamento, questa idea dei limiti diventa irrilevante. Nell'arte o nella matematica il valore di un lavoro dipende da standard molto complessi, soggetti a dispute e a cambiamenti. Uno di questi standard è la novità, e questa non può mai esaurirsi. Dove gli obiettivi cambino e la complessità sia dominante, i limiti non rappresentano necessariamente un vincolo. In campi e attività come la creazione di una sinfonia o di una canzone, la pittura o le mondanità, il software o i teoremi, i film o altre delizie ancora mai immaginate, sembra non esserci mai fine. Le nuove tecnologie alimenteranno nuove arti, e nuove arti porteranno a nuovi standard.  

Il mondo della materia bruta offre spazio per un grande sviluppo, pur nell'ambito di limiti. Il mondo della mente e degli schemi, tuttavia, ha spazio per un'evoluzione e una trasformazione praticamente senza fine. Il "possibile" sembra quindi essere sufficientemente spazioso.  

Uno sguardo ai limiti    

L'idea che i grandi progressi restino comunque vincolati da limiti ben fermi, non si è evoluta per farci piacere, ma per essere accurata. I limiti tracciano le possibilità, ed alcune potrebbero essere sgradevoli o terrificanti. Abbiamo bisogno di prepararci per i passi avanti tecnologici che sono innanzi a noi, nonostante molti studiosi del futuro pretendano di poter affermare che non si verificherà alcun passo avanti.  

Questa scuola di pensiero è associata con il libro The Limits to Growth (I Limiti dello Sviluppo) (19), pubblicato come rapporto del Club di Roma. Il professor Mihajlo D. Mesarovic in seguito è stato co-autore del libro Mankind at the Turning Point (Umanità al Punto di Svolta) (20), pubblicato come il secondo rapporto del Club di Roma. Il professor Mesarovic attualmente sviluppa modelli al computer analoghi ai modelli utilizzati in "The Limits to Growth" - ognuno dei quali è composto da un insieme di numeri ed equazioni intese per descrivere le future trasformazioni su scala mondiale di popolazione, economia ed ambiente. Nella primavera del 1981, egli ha visitato il MIT per partecipare a "The Finite Earth: Worldviews for a Sustainable Future", ossia lo stesso seminario che ha elogiato "Entropy", il libro di Rifkin. In quella occasione egli ha descritto un modello inteso per dare una descrizione grossolana del prossimo secolo. Quando gli è stato chiesto se lui, o qualche altro dei suoi colleghi, avesse preso in considerazione un qualche progresso drastico per il futuro descritto, per esempio un progresso d'entità comparabile a quello dell'industria petrolifera, dell'aeronautica, dell'automobile, dell'energia elettrica o dei computer - e perché no, magari anche di sistemi robotici auto-replicanti o economici sistemi di trasporto spaziale? - egli ha risposto in modo diretto: "No!".  

Alcuni modelli del futuro sono, inequivocabilmente, descrizioni di bancarotte. Eppure alcune persone sembrano desiderose - addirittura bramose - di credere che i passi avanti tecnologici cesseranno improvvisamente, e che una corsa tecnologica globale che ha accumulato slancio per secoli, nell'immediato futuro dovrà frenare bruscamente fino ad arrestarsi.  

L'abitudine di trascurare o negare la possibilità di progressi tecnologici è un problema comune. Alcune persone credono in certi confortevoli limiti perché hanno ascoltato persone rispettabili snocciolare argomentazioni apparentemente plausibili a sostegno di questa tesi. E tuttavia sembra che alcune persone reagiscano più ai loro desideri che ai fatti, persino dopo questo secolo di progresso in continua accelerazione. I limiti confortevoli semplificano la nostra visione del futuro, rendendo più facile la sua comprensione e consentendoci di riflettere su di essa sentendoci più a nostro agio. La credulità di una persona nei confronti dei limiti confortevoli è indicativa anche della sua tendenza verso una certa preoccupazione e senso di responsabilità. Dopotutto, se le forze naturali arresteranno la corsa tecnologica in modo conveniente ed automatico, allora non dovremmo preoccuparci di provare a comprendere e controllare questa corsa.  

Ancor più paradossalmente, questo escapismo non viene avvertito come tale. La contemplazione di visioni di declino globale dovrebbe produrre la sensazione di non potersi tirare indietro di fronte alla inevitabilità di dover affrontare circostanze ardue. E invece, una tale visione del futuro non sembra essere nulla di sostanzialmente nuovo: ci obbliga semplicemente a rassegnarci a vivere le ben note miserie dell'Europa del passato o del Terzo Mondo del presente. Per affrontare la realtà è necessario un coraggio autentico, il coraggio di affrontare l'accelerazione del cambiamento in un mondo che non ha nessun freno automatico. E ciò costituisce una sfida intellettuale, morale e politica di grande sostanza.  

Gli avvertimenti riguardanti i falsi limiti producono un danno doppio. Da una parte discreditano la percezione dei limiti reali, spuntando un utensile intellettuale indispensabile alla comprensione efficace del nostro futuro. Ma dall'altra, peggio ancora, questi allarmi distolgono l'attenzione dai nostri problemi autentici. Nel mondo occidentale c'è una vivida tradizione politica che alimenta la diffidenza verso la tecnologia. Estendere un atteggiamento che in primo luogo disciplina lo scetticismo per mezzo della verifica sperimentale della tecnologia, confrontandola con realtà effettiva e quindi scegliendo strategie funzionanti per guidare il cambiamento, può contribuire fortemente alla sopravvivenza della vita e della civiltà. Ma l'insieme di persone preoccupate della tecnologia e del futuro è una risorsa limitata. Il mondo non può permettersi il lusso di disperdere i propri sforzi in futili campagne per spazzare indietro la marea globale della tecnologia con la stretta ramazza dei movimenti occidentali di protesta. I problemi all'orizzonte richiedono strategie molto più raffinate.  

Nessuno può tuttavia dire per certo quali problemi si dimostreranno essere i più importanti, o quali strategie si dimostreranno essere le migliori per risolverli. Tuttavia, possiamo già vedere nuovi problemi di grande importanza, e possiamo selezionare strategie che paiono promettenti in misura variabile. In breve, possiamo vedere il futuro quanto basta per individuare gli obiettivi che vale la pena di perseguire.  


Note e bibliografia
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