Una delle più efficaci definizioni proposte come concetto di “vita”, nelle sue implicazioni, è il considerarla come una porzione di universo che prende coscienza di sé. La materia che ci compone non è diversa dalla materia inanimata: la ricetta per fare un essere umano prevede infatti gli stessi ingredienti che ritroviamo nelle rocce. Principalmente acqua, quindi ossigeno e idrogeno, poi carbonio, azoto, fosforo, ferro e tanti altri elementi più o meno comuni ma che, in noi organismi viventi, possiedono un livello di organizzazione talmente strutturata da riuscire a sviluppare sistemi complessi fino a far emergere una coscienza; quindi, a riconoscere la materia che ci compone. E questa consapevolezza non arriva solo in tempi recenti, con il metodo scientifico: si tratta piuttosto di una conoscenza antica, di uomini che hanno iniziato a porsi domande sulla componente elementare delle cose, di sé stessi, del proprio universo.
Gli antichi greci definivano arché (ἀρχή) la materia primigenia, come concetto di origine primordiale e destino ultimo di tutte le cose. Concettualmente il termine esprime un significato molto ampio che venne poi approfondito da diversi filosofi presocratici, filosofi in seguito definiti da Aristotele come “fisici” o “fisiologi” in riferimento al concetto di physis (φύσις), traducibile con natura. Questi affrontarono la ricerca dell’archè da diversi punti di vista, in particolare intorno alla Scuola di Mileto: Talete, considerato come primo filosofo del pensiero occidentale, lo individua nell’elemento dell’acqua; Anassimandro, allievo di Talete che diede un enorme contributo al progresso nell’astronomia e nella geografia, lo individuò nel concetto di ápeiron (ἄπειρος ), l’infinito, proiettando il pensiero verso l’immateriale; Anassimene, invece, ritorna alla materia tangibile, identificando l’arché nell’aria. In questo pluralismo di pensieri sulla struttura intima della natura, emerge poi la teoria filosofica dell’atomismo, ad opera di Leucippo e del suo allievo Democrito.
L’atomismo rappresenta una rottura con la ricerca dell’archè inteso come elemento fondamentale del tutto: per Democrito la realtà non era costituita da un singolo elemento in continuità, ma da innumerevoli elementi indivisibili, gli atomi (dalla parola greca ἄτομος, appunto, “indivisibile”). Gli atomi per Democrito sono in grado di aggregarsi e disgregarsi per poi costituire tutti gli altri elementi, mentre nello spazio tra gli atomi non vi è nulla, solo vuoto. Nel corso dei secoli la reputazione del pensiero atomista riscontrò alti e bassi: intorno al V secolo il concetto venne messo in ombra dai princìpi idealistici di Platone, tuttavia venne successivamente riabilitato da Epicuro. Nel Medioevo perse considerazione perché venne considerata una dottrina eccessivamente materialista, fu in seguito nuovamente riabilitata nel Rinascimento, con l’elaborazione del corpularismo. Ma la vera “rivincita” del pensiero atomista si ebbe solo in tempi più recenti, in particolare con l’opera di John Dalton, che all’inizio del 1800 formulò la teoria atomica moderna.
Grazie al metodo scientifico fu possibile elaborare diversi modelli sulla struttura dell’atomo e si poté finalmente dimostrare che l’intuizione di Democrito fu generalmente corretta: tutta la materia è infatti costituita da elementi consistenti che determinano le sostanze e che sono in grado di combinarsi tra loro in molecole, attraverso reazioni chimiche. Tuttavia, le osservazioni di Democrito erano comunque considerazioni empiriche su concetti metafisici, mentre gli strumenti scientifici dell’età contemporanea consentirono di ampliare tali considerazioni, scoprendo che i corpi individuati come atomi sono in realtà strutture più complesse, costituite dalle particelle elementari chiamate, appunto, particelle subatomiche.
Anche se dal punto di vista etimologico il richiamo ad “una porzione di indivisibile” appare una contraddizione, questo non rende meno sorprendente l’intuizione di Democrito, in quanto sposta alle particelle elementari il concetto di indivisibilità che è stato erroneamente attribuito alle strutture che abbiamo chiamato atomi. C’è da dire che anche i vari modelli atomici proposti sono stati poi superati da modelli alternativi, in un processo che tende ad essere sempre più controintuitivo nell’approfondire le dinamiche più intime nella materia, fino a sfociare nella meccanica quantistica, dove la fisica segue regole diverse e lontane dalla nostra quotidianità.
I primi modelli atomici, infatti, tendevano a rappresentare una struttura simile a quella di un’orbita planetaria: un nucleo centrale composto da particelle subatomiche più pesanti (i protoni ed i neutroni, che a loro volta sono costituiti da particelle elementari chiamate quark), intorno cui “ruotano” gli elettroni, particelle molto più piccole e leggere. Questi modelli erano certamente più intuitivi, ma anche meno accurati rispetto ai modelli atomici più recenti. Ad esempio, gli elettroni non “ruotano” attorno al nucleo perché, secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, non è possibile determinare contemporaneamente la loro posizione e la velocità. Gli orbitali atomici non somigliano quindi a quelli planetari, sono piuttosto regioni di spazio in cui gli elettroni hanno elevata probabilità di trovarsi in un certo periodo di tempo. Semplificando, si può considerare come se gli elettroni sparissero e riapparissero continuamente in determinate porzioni dello spazio intorno al nucleo, che vengono definite orbitali ed assumono particolari geometrie. È interessante anche considerare il rapporto di dimensione tra nucleo ed orbitali: se potessimo ingrandire un atomo fino a rendere il suo nucleo grande quanto una biglia e lo portassimo in un campo da calcio, potremmo metterlo al centrocampo e l’elettrone più vicino si troverebbe a distanza della porta.
Gli elettroni, che si trovano nei loro orbitali, sono particelle elementari molto piccole e dotate di una carica elettrica negativa. Questo significa che sono soggetti all’interazione elettromagnetica e possono essere condivisi da più atomi, che attraverso gli elettroni formano legami chimici, costituendo le cosiddette molecole. Questi processi, che possono essere molto lenti o anche esplosivi, non intaccano il nucleo, che invece è tenuto insieme dall’interazione nucleare forte che possiede un’energia di ordini di grandezza superiore a quella contenuta nei legami chimici. Come già detto, il nucleo si costituisce in protoni e neutroni: i primi hanno carica elettrica positiva e sono costituiti da 2 quark up e 1 quark down mentre i secondi, costituiti da 1 quark up e 2 quark down, hanno carica neutra.
C’è una curiosità legata al quark: tale nome venne scelto dal fisico Murray Gell-Mann, uno dei due scopritori della particella (l’altro, George Zweig, avrebbe preferito chiamarla ”ace”) ispirandosi ad un passaggio nel romanzo Finnegans Wake di James Joyce, ovvero:
“Three quarks for Muster Mark!
Sure he hasn’t got much of a bark
And sure any he has it’s all beside the mark.”
Gell-Mann aveva già precedentemente deciso la fonia del nome, più o meno doveva pronunciarsi “kwork”, ma fu nel testo di Joyce che ne individuò la grafia anche per il riferimento al numero tre, considerando che in natura i quark si presentano in triplette (come spiega lui stesso nel libroIl quark e il giaguaro). Curiosamente quark è anche il nome di un formaggio dell’Europa centrale. Per quanto riguarda i termini “up” e “down”, queste identificano le proprietà quantiche ed identificano i vari “sapori” della particella.
Ma torniamo al nucleo atomico: il numero dei protoni si chiama “numero atomico” ed è ciò che determina l’elemento dell’atomo: ad esempio l’idrogeno ha un protone, il carbonio ne ha 6, l’oro ne ha 79 e l’uranio ne ha 92. I neutroni tendono ad avere lo stesso numero di protoni nello stesso atomo, ma talvolta tale numero è differente. Quando gli atomi di uno stesso elemento possiedono una diversa quantità di neutroni, vengono definiti isotopi: l’idrogeno ha tre isotopi, uno senza neutroni (prozio), uno con un neutrone (deuterio) ed uno con due neutroni (trizio). Protoni e neutroni sono legati tra loro dall’interazione nucleare forte e questo li rende particolarmente stabili, tuttavia alcuni nuclei, specialmente gli elementi più pesanti (con più protoni, come appunto l’uranio) ed i loro isotopi hanno nuclei instabili, cosa che li rende elementi radioattivi in quanto il nucleo potrebbe spezzarsi e cambiare elemento, irradiando particelle nel processo. Fu proprio la scoperta della radioattività a dimostrare che l’atomo non è l’elemento indivisibile a cui Democrito aveva attribuito lo stesso nome.
La scoperta dell’atomo si inserisce in un periodo di importanti rivoluzioni scientifiche che hanno, nell’insieme, stravolto la concezione della natura, con importanti implicazioni filosofiche ed etiche che ebbero un profondo eco nella cultura umana. Il secolo che va tra il tramonto dell’arte romantica, intorno a metà del 1800, fino al brutale avvento dell’era atomica nel 1945, si caratterizza da un continuo susseguirsi di scoperte e invenzioni in ambito scientifico che determinano reazioni da parte del mondo culturale. Un esempio in tal senso è rappresentato dalla corrente che, dal punto di vista prettamente concettuale, può essere più facilmente associata ai principi dell’atomismo: il neoimpressionismo.
È difficile negare la similitudine tra la tecnica del puntinismo, che consiste nella scomposizione dei colori nella loro forma primaria, con le intuizioni di Democrito. E gli stessi neoimpressionisti rivendicavano un approccio fortemente scientifico (pur senza citare esplicitamente l’atomo), in particolare facendo riferimento agli studi sul colore da parte del chimico Michel Eugène Chevreul, che ha codificato una serie di complementarità tra colori, scomponendoli in primari, secondari ed intermedi.
Il pioniere del movimento neoimpressionista è considerato Georges Seurat, noto per il suo approccio fortemente scientifico nell’esecuzione dell’opera pittorica, dove l’accostamento dei colori veniva studiato secondo criteri di resa ottica e risposta emotiva.
Si può anche affermare che in un certo senso il neoimpressionismo ha anticipato la digitalizzazione, con un tratto puntiforme (“atomico”) che in qualche modo sembra il prodromo del pixel. In Italia il movimento più direttamente ispirato al neoimpressionismo è il divisionismo, dove tuttavia la tecnica del puntinismo cede il posto a delle pennellate più longilinee e sovrapposte, che in qualche modo anticipano il dinamismo futurista.
