II) Il fittizio modello di "buco nero" e la reale massima densità della materia

Potremmo dire che lo strano modello del "buco nero" elude l'esigenza di spiegare la materia reale al limite massimo di densità. Secondo i coniugi Melchiorri,* lo sviluppo dell'idea di "buco nero" può essere divisa in tre fasi. La prima, quando alcuni seguaci della teoria corpuscolare di Newton pensarono ad un corpo tanto massiccio da richiedere una velocità di fuga superiore alla velocità della luce. Questo corpo era, perciò, pensato invisibile e con una enorme attrazione gravitazionale.

La seconda fase, che i Melchiorri chiamano "geometrica", riguardò lo studio delle proprietà dello spazio-tempo in prossimità di un oggetto di grande massa. Questa fase relativistica non fece che adattare la precedente congettura alle nuove esigenze della teoria della relatività generale di Einstein. "Punto culminante di questa fase è stato il lavoro di Karl Schwarzschild del 1916 e le successive interpretazioni dei suoi risultati. Tra queste l'idea di Eddington del "cerchio magico entro il quale noi non possiamo penetrare con alcun strumento"."

La terza fase si riferisce allo studio della materia ad alta densità. La questione da risolvere era, e continua ad essere, la seguente: "qual è la massima densità raggiungibile da un corpo materiale?" Come si vede, qui ci troviamo di fronte a una reale e fondamentale questione scientifica, che potrebbe essere espressa anche nei seguenti termini: che stato assume la materia alla massima densità?

Il primo passo in questa direzione fu la soluzione dell'"annoso dilemma se un atomo ionizzato possa essere compresso a densità maggiori di quelle di un gas neutro", ciò che fu confermato dalla densità delle nane bianche, composte in prevalenza di plasma di ioni ed elettroni. Il secondo passo fu compiuto dopo la scoperta del neutrone, da parte di James Chadwick (1032), che suggerì "un nuovo stato della materia, ancor più denso, subito battezzato dagli astronomi "stella di neutroni"."

Nane bianche e stelle di neutroni rappresentano due stati della materia -che in natura si realizzano mediante il massimo addensamento possibile, rispettivamente, di ioni-elettroni e di neutroni-, stati intermedi tra lo quello delle giganti rosse e quello della massima densità relativa ai cosiddetti "buchi neri". Ma, giunti a questo punto, la fisica compie, per così dire, un salto nel vuoto, ossia nel "buco nero", privo di materia, o, per esprimerci nel linguaggio relativistico, nella singolarità priva di materia: uno stato di infinita densità, dovuto a un collasso inarrestabile.

La geometria relativistica spodesta, in questo modo, la materia. Coerentemente con la sparizione della materia, nel 1960, J.A Wheeler coniò il termine di "buco nero". In luogo dell'oggetto supermassiccio dei newtoniani, i relativisti posero il "buco nero": il realismo ingenuo dei primi fu soppiantato dal raffinato irrealismo dei secondi.

Ma torniamo alla questione fondamentale, alla massima densità della materia, confrontando i diametri dei principali corpi cosmici costituenti delle galassie, le stelle: a parità di massa, all'incirca, una gigante rossa ha un diametro 250 volte maggiore di quello del Sole, che, a sua volta ha un diametro 100 volte maggiore di quello di una nana bianca; e questa ha un diametro 700 volte maggiore di quello di una stella di neutroni, che, a sua volta, ha un diametro di appena 3-10 volte quello di un "buco nero". Come si vede, anche a prima vista, le densità delle stelle di neutroni e dei "buchi neri" sembrano tra loro più comparabili che non con le densità delle nane bianche e delle stelle come il sole.

Ora, per spiegare l'esistenza delle nane bianche e delle stelle di neutroni, i fisici si accontentano di un metodo molto comune: prima misurano la quantità di massa da cui dipende l'entità del collasso gravitazionale, poi valutano che per stelle di massa pari a quella del sole il collasso è bloccato dalla repulsione prodotta dagli elettroni liberi (principio di esclusione di Pauli) che l'aumento di energia termica, determinato dalla compressione, separa dagli atomi di idrogeno e di elio; infine, valutano che le stelle di massa poco superiore a quella del sole non riescono a bloccare il collasso perché la compressione è talmente intensa da fornire energia sufficiente a combinare protoni ed elettroni in neutroni (con dispendio di energia) .

Quando si tratta di spiegare i buchi neri, invece, i fisici cambiano registro: le stranezze sorgono come d'incanto dal nuovo metodo relativistico. Eppure, anche in questo caso, sempre di collasso di una stella si tratta (e, come abbiamo visto, il risultato è un diametro solo di poco inferiore a quello di una stella di neutroni). E' un fatto che per stelle di massa superiore a due-tre masse solari, il collasso va oltre il limite permesso alle stelle di neutroni, dando luogo alla massima densità possibile della materia. Perché questo stato della materia dovrebbe risolversi in una stranezza come un "buco nero"?

L'evoluzione della materia produce protoni ed elettroni stabili e neutroni ancora instabili. Queste particelle si combinano in atomi; perciò ogni altra forma materiale stabile deriva dalle loro multiformi trasformazioni e combinazioni. Ora, se una nana bianca è in pratica un plasma di ioni ed elettroni e se una pulsar è in pratica un enorme e informe nucleo di neutroni addensati, che cosa potrà mai essere il prodotto di un collasso che addensa la materia in maniera tale da non permettere più neppure la fuoriuscita dalla luce, ossia della forma più sottile della materia-energia?

Se non vogliamo cadere nell'esoterismo, dobbiamo necessariamente pensare un'ipotesi con le particelle reali di nostra conoscenza: non ci resta quindi che una "stella di protoni" (privati di tutta l'energia radiante così da fornire un "difetto di massa" limite), completamente addensati per l'enorme gravitazione interna. Dobbiamo perciò pensare che è la potenza del collasso a determinare la massima densità possibile della materia, espellendo tutta l'energia attiva disponibile. Ciò che rimane è una forma materiale degenerata, senza alcuna forma, senza alcuna possibilità di evoluzione: il cosiddetto "buco nero" altro non è che la materia oscura, di recente ipotizzata e cercata invano nelle particelle esotiche.

Come abbiamo già ipotizzato, la formazione di corpi cosmici di materia degenerata rappresenta il principale prodotto del grande dispendio di energia attiva cosmica; per converso, essa significa la creazione naturale di grandi serbatoi di energia potenziale gravitazionale. Ma la maggior parte di questa energia gravitazionale è inutilizzabile per l'evoluzione della materia nel presente ciclo: essa verrà restituita soltanto alla fine del ciclo stesso.

Dal momento in cui i fisici hanno abbandonato la scienza normale per affidarsi alla strana teoria relativistica, le vere questioni sono state soppiantate da problemi fittizi e irreali. Così è stato a riguardo del problema fin qui trattato. La discussione attorno agli oggetti collassati mise da parte la questione della massima densità della materia, facendo scomparire quest'ultima e creando un falso problema, quello sulla possibilità o impossibilità di superare il "cerchio magico" di Eddington.

A questo proposito, i Melchiorri scrivono: "E' stato detto che Einstein abbia ripetuto nello studio dei buchi neri il medesimo errore già commesso nello sviluppo della cosmologia: in ambedue i casi si è interessato soltanto a soluzioni stazionarie e di condizioni d'equilibrio". Così egli rafforzò l'idea della invalicabilità del "cerchio magico", sostenendo che nessuna configurazione stabile di oggetti è possibile al suo interno.

A partire da G. Lemaitre, si cominciò invece a sostenere l'opposto: che il "cerchio magico" potesse essere superato. Nel 1933 Lemaitre confutò la precedente concezione legata alla scelta delle coordinate, così da eliminare l'ostacolo geometrico che si opponeva alla possibilità di "precipitare" verso "la singolarità centrale del buco nero".

Queste argomentazioni ci confermano nell'idea che le correzioni della teoria relativistica sono state ancor più nocive della teoria stessa. Come vedremo, la discussione "geometrica" porrà al posto di concetti reali una serie di concetti fittizi, sempre più lontani dalla realtà delle osservazioni astronomiche. 

*  B. e F. Melchiorri. "La fisica degli oggetti collassati" in "Le Scienze" quaderni, aprile 1993: "Quasar e buchi neri".

------

Tratto da "Il caso e la necessità - L'enigma svelato - Volume Secondo  Fisica" (1993-2002) Inedito