La dialettica repulsione-attrazione della materia (parte seconda)

Riportiamo integralmente il seguente paragrafo:

La legge del dispendio in fisica

Nella concezione dialettica il dispendio dell'energia è fondamentale per la creazione delle forme materiali. In questo paragrafo riassumeremo le riflessioni, fin qui sviluppate, per precisare la natura di questo dispendio  in quanto dipendente dalla dialettica naturale di caso e necessità.

Dire energia significa dire non soltanto che essa è il contenuto essenziale di ogni forma materiale, la cui caratteristica più evidente è la massa, ma soprattutto che originariamente essa rappresenta il caos della materia informe. Il punto di partenza di ogni ciclo universale è il caso: l'energia allo stato primigenio si manifesta in maniera informe e caotica.

Come si rovescia la casualità delle infinite particelle energetiche nella necessità dei complessi o forme materiali? Mediante decadimenti successivi, che comportano un grande dispendio di energia. Abbiamo visto che la questione si riduce a questo: la repulsione genera il suo opposto, l'attrazione; solo così l'energia repulsiva genera la massa attrattiva, e ciò è coerente con la generazione della necessità attraverso il caso, dell'ordine attraverso il disordine.

Se noi consideriamo un prodotto stabile, in senso relativo, qual è il nucleo atomico, possiamo dire che esso rappresenta l'eccezione statistica di un grande dispendio: soltanto una minima frazione di energia, nei successivi decadimenti, si è consolidata nelle masse dei nuclei atomici, e ciò è avvenuto a spese di una quantità di energia di gran lunga maggiore. Basta vedere che cosa capita negli acceleratori, dove solo dopo molti decadimenti si formano di nuovo gli adroni stabili che costituiscono la materia comune.

Come interpretare questa realtà con le nostre categorie dialettiche? La prima osservazione da fare è la seguente: l'energia è originariamente così elevata da rovesciarsi nel suo opposto, in energia legata o massa, soltanto per tempi infinitesimali, ossia mediante una rapidissima e intensa riduzione del livello di energia, perché si possa formare una massa relativamente stabile. Naturalmente, se astraiamo dalla massa della materia comune che rappresenta il risultato definitivo e stabile del processo, a ogni livello di energia saranno presenti masse relativamente stabili per quel livello. Così i cosiddetti prequark esisteranno a un determinato livello di energia nel cosmo, ovviamente molto maggiore di quello che può permettere l'esistenza dei cosiddetti quark. Il fatto che le condizioni di esistenza di queste due forme materiali nel cosmo durino molto poco o possano essere confinate nei nuclei delle galassie più attive, primordiali, non cambia la sostanza del processo.

A cominciare dal big bang, la repulsione, respingendo nello spazio freddo in maniera caotica ogni particella originaria di energia (affatto instabile), produce, grazie al raffreddamento crescente, le condizioni stesse del suo rovesciamento: la conseguenza è il sorgere dell'attrazione, sia interna alle particelle, sia esterna tra le masse cosmiche nella forma di attrazione gravitazionale. Ora, è proprio a questa attrazione che noi possiamo attribuire il carattere di ordine e di necessità, in opposizione polare, dialettica, alla repulsione originaria, casuale e disordinata.

Ovunque troviamo una massa, troviamo un'attrazione sia interna che esterna; e ciò significa che dell'energia è stata messa, per così dire, al riparo. Al rapido e grandioso dispendio di energia prodotto dalla espansione della materia nel cosmo freddo, non segue un altrettanto rapido esaurimento soltanto perché una parte minima, ma pur sempre rilevante, di essa si consolida nella forma di massa. Per arrivare a questo stadio della evoluzione della materia, occorre un dato periodo di tempo, durante il quale i "pacchetti di energia" durano fintanto che durano le loro condizioni ambientali (calore e temperatura). A ogni diminuzione consistente di queste verrà raggiunto un punto nodale nel quale essi saranne costretti a sacrificare gran parte della propria energia, trasformandosi in qualcosa di diverso qualitativamente. In questa prima fase della evoluzione della materia domina l'instabilità prodotta dal dominio, sia pure di breve durata, della repulsione sull'attrazione.

Nel passaggio da un livello di energia a quello successivo, inferiore, avviene un grande dispendio, sebbene in misura decrescente. Questo significa che una gran parte di energia è andata sprecata. Ciò che, per così dire, si salva rappresenta un'eccezione statistica. Ad esempio, passando dal livello di energia specifico dei quark a quello specifico dei nucleoni, occorre che tutti i quark si siano raffreddati; non solo, ma occorre anche che si siano combinati a tre a tre; faccenda questa statistica, nel senso che si deve trattare di una determinata frequenza di combinazione casuale. In definitiva, i nucleoni, che a un dato  livello di energia prendono il posto dei quark, rappresentano una eccezione statistica.

Ma i quark, combinati in nucleoni, non sono più i quark originari che possono essere resuscitati solo ricreando le condizioni di energia idonee alla loro esistenza: perciò i nucleoni non possono essere considerati composti di quark, e, in quanto tali, divisibili in componenti. Se anche si riuscisse a "separare" i quark dai nucleoni, come si spera di fare con il Bevatron, non di separazione si tratterebbe, ma di distruzione dei nucleoni e di creazione di un  livello di energia superiore, adatto all'esistenza dei quark. Non potendo, però, un acceleratore fornire un elevato livello di energia, se non per l'attimo infinitesimale di una collisione, è anche ovvio che il prodotto ottenuto durerà solo quell'attimo, al quale seguiranno rapidi decadimenti.

Riassumendo: i principi fondamentali che guidano il movimento della materia nel cosmo, a partire dal big bang, sono tre: 1) il raffreddamento dell'energia termica del big bang per l'espansione della materia calda nel cosmo freddo, 2) il grande dispendio di energia che questa espansione comporta; 3) la formazione delle masse, che rappresenta un'eccezione statistica nel grande dispendio e costituisce la base della lenta evoluzione delle forme materiali.

Il caos iniziale del big bang, che si manifesta nel movimento caotico di ogni singola particella elementare irradiata in direzione casuale, si rovescia nel suo opposto: nella necessità di complessi relativamente stabili, o forme materiali massive, e ciò avviene con grande dispendio di energia, perciò come eccezione statistica. Se all'origine prevale la repulsione, dal momento in cui il raffreddamento dell'energia prodotta dal big bang permette la formazione di galassie di stelle, non è più la repulsione caotica e disordinata a prevalere, ma è la gravitazione che permette un relativo ordine: l'ordine gravitazionale è la necessità nella quale si rovescia dialetticamente la repulsione originaria.

In definitiva, la massa è gravitazionale, l'energia è repulsiva. La repulsione genera l'attrazione e di conseguenza la massa. Ma come genera la massa? Semplicemente diminuendo. Quando affermiamo che l'energia o repulsione genera la massa o attrazione, diciamo anche che il caso si rovescia in necessità. Allora, se noi consideriamo l'universo come un complesso di infinite particelle irradiate dal big bang nel cosmo vuoto e freddo, la casualità relativa a queste si esprime come repulsione originaria, la quale, diminuendo con grande dispendio per la presenza del freddo, permette la formazione delle masse: la casualità repulsiva si rovescia nella necessità delle masse gravitazionali, e in duplice modo: come energia ancora disponibile, attiva, rinserrata nelle masse, e come energia dissipata, non più disponibile, la quale da qualche parte deve pur finire.

La domanda a cui dobbiamo rispondere è, a questo punto, la seguente: dove si risolve questo dispendio, ovvero dove finisce l'energia dissipata? La risposta può venire soltanto se si collega la termodinamica alla cosmologia. Prenderemo in considerazione per prima la termodinamica perché essa ha come principale oggetto di studio l'entropia, ovvero la dissipazione del calore, ed è proprio di questa dissipazione che bisogna rendere conto.

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Tratto da "Caso e necessità -L'enigma svelato -Volume secondo Fisica"  (1993-2002) inedito