Dyson, nel corso della sua lunga vita, ha interagito con giganti della fisica del '900: tra gli altri Richard Feynman - del quale utilizzò gli omonimi diagrammi per risolvere problemi di "rinormalizzazione" (tecniche per trattare gli infiniti che emergono nel calcolo delle quantità fisiche) e sulla cui base sviluppò in seguito le "serie di Dyson" - e Robert Oppenheimer - che lo ringraziò pubblicamente per avergli "provato di aver sbagliato".
Dal 1958 al 1960 prese parte, insieme a Ted Taylor, al "Progetto Orione", uno studio atto a verificare la possibilità di utilizzare la propulsione nucleare per le astronavi: il progetto fu cancellato pochi anni dopo a seguito dell'adesione degli USA al trattato che metteva al bando gli esperimenti nucleari in atmosfera.
Lo "sforzo di immaginazione" richiesto dal progetto fu tuttavia determinante per attirare il suo interesse sul futuro dell'esplorazione spaziale ed indurlo a formulare speculazioni circa l'esistenza di civiltà extraterrestri (CET).
All'inizio degli anni '60 Dyson immaginò infatti l'esistenza di una civiltà sufficientemente evoluta - indicata nella terminologia contemporanea come "civiltà di tipo 2 Kardašëv" (o KII) e cioè "capace di sfruttare le risorse energetiche di una stella" - in grado di raccogliere ed utilizzare TUTTA l'energia emessa dal proprio astro.
Ogni istante il nostro sole emette energia irradiandola in ogni direzione: la Terra, causa la sua dimensione ridotta e la lontananza, ne intercetta meno di un miliardesimo del totale.
Una CET dotata di tecnologia avanzata, pensava, potrebbe costruire una sfera che avvolga completamente la stella, raccogliendone così ogni tipo di emissione, ed utilizzare l'energia ricavata per il proprio fabbisogno.
Un manufatto di tal genere, oggi indicato come "sfera di Dyson", non sarebbe costituito da un guscio rigido, risulterebbe infatti troppo instabile, ma da un insieme di corpi slegato, ognuno dei quali in movimento su orbite indipendenti.
L'ingente quantità di materiale necessario alla sua costruzione potrebbe esser ricavato dallo smembramento di uno o più pianeti in orbita intorno alla stella.
L'idea in realtà non era nuova: Olaf Stapledon - un filosofo britannico - nel 1937 scrisse un romanzo di fantascienza intitolato "Il costruttore di stelle" che racconta, immaginandola, l'intera storia della vita nel nostro universo. Qui compare per la prima volta la descrizione di una sfera costruita intorno ad una stella.
Dyson, che l'aveva letto, propose inizialmente di chiamare la propria struttura immaginaria "sfera di Stapledon".
Una civiltà in grado di realizzare un'opera di tale complessità, ragionava ancora Dyson, dovrebbe esser in grado di compiere viaggi interstellari: muovendosi per colonizzare la galassia lascerebbe parecchie sfere di Dyson lungo il proprio percorso, quali autentiche tracce del proprio passaggio.
Il motivo di questa "mobilità interstellare", argomentava, è da ricercarsi nella "data di scadenza naturale" che caratterizza ogni stella dell'universo, la quale, proprio come gli organismi viventi, nasce, matura e muore in un fuoco artificiale.
Noi sapiens siamo una specie giovane, che vive su un pianeta orbitante intorno ad una stella di terza generazione: sappiamo per certo che tra qualche miliardo di anni il nostro sole inizierà ad esaurire le proprie riserve di idrogeno e si avvierà così un processo la cui fase finale sarà una grande esplosione che trasformerà la nostra stella in una nova.
I nostri discendenti, anche se nel frattempo avranno trovato il modo di costruire una sfera di Dyson, si troveranno prima o poi nella necessità organizzare una migrazione verso altre stelle per evitare di esser spazzati via dall'esplosione.
Forse - è l'ipotesi di Dyson - civiltà nate prima della nostra, e sviluppatesi su pianeti intorno a stelle della generazione precedente, si sono già trovate in questo frangente, avendo a disposizione tecnologie adatte ad affrontarlo.
Potendo scegliere, esse costruiranno nuove sfere di Dyson intorno a stelle "più performanti" rispetto alla nostra: ad esempio stelle di tipo O5, ben 800.000 volte più luminose del sole e quindi in grado di fornire molta più energia.
Per inciso, con le conoscenze scientifiche di oggi - posteriori alla formulazione dell'ipotesi di Dyson -, potremmo obiettare che questo ragionamento si basa su un postulato tutto da dimostrare: e cioè che il fabbisogno di energia di una CET sia proporzionale al suo grado di sviluppo tecnologico.
Una civiltà avanzata invece potrebbe essersi affrancata dalla necessità di disporre di enormi quantità di energia, oppure potrebbe aver trovato il modo di ricavarla dal vuoto quantistico o dai buchi neri, non avendo così neppure la necessità di stabilirsi nei pressi di una stella.
Le speculazioni di Dyson sono alla base di alcuni programmi di ricerca del progetto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence, lanciato nel 1974 con l'obiettivo di ricercare vita intelligente extraterrestre).
L'apparente mancanza di segnali radio di origine artificiale provenienti dallo spazio profondo, il cui riscontro sarebbe un segno inequivocabile dell'esistenza di una CET capace di modularli, negli ultimi decenni ha spinto gli scienziati partecipanti al progetto a presentare nuove ipotesi sia sui mezzi di trasmissione che sulla natura stessa dei segnali in grado di indicarci la presenza nell'universo di esseri evoluti.
L'ipotesi che le CET utilizzino - per scambiarsi informazioni - sistemi basati non su onde elettromagnetiche dunque impossibili da intercettare con la nostra tecnologia attuale, ha spostato l'obiettivo della ricerca SETI dalla "ricerca di segnali intelligenti lanciati da una CET" alla "ricerca di indizi indiretti della presenza di una CET".
Partendo perciò dalla considerazione che una sfera di Dyson debba per forza irradiare tanta energia quanta ne produce la stella centrale (l'energia deve pur andare da qualche parte!), ne consegue che tali emissioni debbano esser ricercate nell'infrarosso, la radiazione emessa da un corpo caldo ma scuro: la sua presenza potrebbe pertanto esser indirettamente confermata dal rilevamento di un eccesso di infrarossi.
Per limitare un campo di ricerca altrimenti troppo vasto, i membri del SETI hanno concordato di concentrare le indagini sulla lunghezza d'onda di 10 micron, corrispondente ad una temperatura di 200-300 kelvin.
Studi condotti da Jun Jugaku e Shiro Nishimo all'inizio degli anni '90 hanno escluso la presenza di sfere di Dyson in un raggio di 80 anni luce dal noi.
Un'indagine condotta nel 2009 da Richard Carrigan e basata sull'analisi di 250.000 oggetti astronomici i cui dati sono stati raccolti in quasi 30 anni dal satellite IRAS (infrared astronomical satellite) ha fornito alcuni bersagli - 16 in totale - su cui focalizzare la ricerca: successive osservazioni condotte con radiotelescopi non hanno prodotto nulla di interessante.
Naturalmente si può ipotizzare che una civiltà avanzata sia in grado di utilizzare così efficacemente l'energia di una stella che la sua sfera rilascerebbe una radiazione infrarossa ad una temperatura ancora inferiore, solo qualche grado al di sopra della radiazione cosmica di fondo, rendendoci impossibile distinguerla da quest'ultima.
Negli ultimi anni Jason Wright ed alcuni suoi collaboratori, fatto tesoro della tecnica di Carrigan e delle ipotesi di Dyson, stanno scandagliando database raccolti da satelliti più recenti e sensibili, quali quelli forniti da WISE (wide field infrared survey explorer) e dallo Spitzer Space Telescope.
Il loro campo di ricerca è più ampio e meno definito rispetto ai lavori precedenti: al centro c'è ancora il calore disperso quale mezzo per individuare tecnologie aliene ma l'obiettivo non è limitato alle sfere di Dyson. Lo sono invece le attività di CET di tipo KIII (civiltà cioè in grado di utilizzare tutta l'energia della propria galassia).
L'individuazione delle cosiddette "bolle di Fermi" (strutture nelle galassie ad alta emissione di infrarossi) potrebbe segnalare trasformazioni operate da una CET sul proprio circondario galattico. Al momento tuttavia non si registrano risultati positivi, tant'è che c'è chi (Marvin Minsky) già afferma che le CET potrebbero considerare spreco ingiustificato emissioni a temperature superiori a 2.7 kelvin dalla radiazione cosmica di fondo, risultando così per noi indistinguibili.
Non poteva mancare a Dyson, che con il Progetto Orion voleva sviluppare un propulsore in grado di permettere ad un equipaggio umano di raggiungere Marte e Plutone in tempi ridotti, una visione su quale potrebbe essere la soluzione per fornire un impulso adeguato alle astronavi che si apprestano a compiere viaggi interstellari.
Una CET, sosteneva, potrebbe imprimere ad un'astronave un'accelerazione tale da spingerla a velocità relativistiche sfruttando la presenza di due stelle di neutroni orbitanti l'una intorno all'altra.
Si tratta di sfruttare il noto "effetto fionda gravitazionale", una tecnica di volo (swing-by) che utilizza la gravità di un pianeta per alterare percorso e velocità di un veicolo spaziale: il pianeta, nella cui scia orbitale passa il veicolo, perde parte della propria energia cinetica che viene ceduta a quest'ultimo, con il risultato che la corsa del pianeta sulla propria orbita rallenta - anche se in maniera del tutto impercettibile - ed il veicolo aumenta la propria velocità.
E' una tecnica utilizzata dalla NASA per pianificare le rotte delle proprie sonde automatiche verso i pianeti esterni a partire dalle missioni Voyager che hanno lasciato la terra alla fine degli anni '70.
Poiché l'incremento di velocità dell'astronave è proporzionale alla massa ed alla velocità orbitale del corpo celeste, l'estrema densità delle stelle di neutroni e l'elevata velocità alla quale orbitano l'una intorno all'altra offrono la possibilità di accelerare un corpo sino ad una significativa frazione di "c" (la velocità della luce).
Un'altra soluzione per offrire un propulsore adeguato per l'esplorazione spaziale - questa volta alla portata della tecnologia corrente - venne ideata da Dyson nel 1982: l'uso di vele laser per voli interspaziali.
L'idea di costruire "vele solari", che fornirebbero spinta alle astronavi intercettando e sfruttando il vento solare (pressione di radiazione), si può far risalire addirittura a Keplero, ma è stata sviluppata a partire dagli anni '20 del novecento. Nel 2010 la sonda giapponese IKAROS ha per la prima volta utilizzato con successo una vela solare come sistema di propulsione per raggiungere Venere.
Il vento solare tuttavia diminuisce di intensità con la lontananza dalla stella, e diventa inutilizzabile nelle zone di confine con altri sistemi solari (eliopausa).
L'utilizzo di un raggio laser come impulso al posto del vento solare comporta una minor dimensione delle vele e la possibilità di ricevere una spinta anche laddove questi non sia presente.
Figlio di questa idea di Dyson sembra essere il recente progetto di Stephen Hawking, Yuri Milner e Mark Zuckerberg: una piccola sonda sospinta da una vela realizzata in materiale ultraleggero, che, sfruttando la spinta congiunta di raggi laser rilasciati dalla Terra, possa viaggiare al 20% della velocità della luce verso Alpha Centauri (4.5 anni luce da noi). Catturando le immagini di tutto ciò che incontra durante il percorso, raggiungerebbe la meta in qualche decennio.
Ricordiamo infine l'intervento di Dyson in un campo ancora diverso: la diatriba sulle origini della vita conseguente la scoperta del DNA.
In considerazione del fatto che tutti gli esseri viventi sulla Terra condividono un solo tipo di codice genetico ne risulta l'accertata origine comune.
Questo risultato, seppur rilevante, non risponde al quesito fondamentale di "dove" sia nata la vita.
Riprese pertanto vigore l'ipotesi detta della cosiddetta "panspermia" (risale addirittura ad Anassagora): molecole organiche sarebbero diffuse in tutto l'universo e, provenienti dallo spazio, sarebbero arrivate sulla terra attraverso meteoriti o comete.
La scarsa probabilità di una "fecondazione casuale" insieme alla consapevolezza delle rigide condizioni dello spazio esterno - che tende a "sterilizzare" - e la mancanza di evidenze riscontrate nei meteoriti e sui corpi visitati nel corso di missioni spaziali del secondo novecento, avevano nuovamente screditato tale ipotesi.
Tuttavia Crick e Orgel nel 1973 pubblicarono un articolo in cui si ipotizzava una "panspermia guidata": le probabilità di successo di una "semina deliberata" erano tutt'altro che trascurabili se confrontate con quelle della panspermia.
Dyson sintetizzò l'ipotesi definendola "panspermia + intelligenza".
Per terminare ricordiamo ancora il suo contributo nell'aver individuato il ruolo del "principio di esclusione" di Pauli nella stabilità della materia (ha spiegato il perché due blocchi di legno, messi uno sopra l'altro, non collassino in un singolo ammasso di materia), nell'interazione con il matematico Hugh Montgomery (che aveva sviluppato una congettura riguardante la distribuzione degli zeri nella funzione zeta di Riemann, relativa al tema dei numeri primi), e la sua collaborazione risalente ai primi anni 80 con l'Institute for Energy Analysis per lo studio del clima.
Dyson è stato anche un divulgatore: "infinito in ogni direzione" è un piacevole saggio scritto nel 1988 dove si pone domande sulle "enormi responsabilità dell'umanità come custode della vita su un piccolo pianeta".
L'attualità delle disgrazie - corollario dell'epidemia in corso - ha risucchiato quasi del tutto la nostra attenzione, oscurando purtroppo la notizia della sua morte: occasione perduta per una riflessione su questo grande uomo del novecento che ha accettato sfide in prima persona anche in campi estranei alla propria attività
Fonti:
https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)
https://it.wikipedia.org/wiki/Freeman_Dyson
https://it.wikipedia.org/wiki/Scala_di_Kardašëv
https://it.wikipedia.org/wiki/Cosmologia_quantistica
https://it.wikipedia.org/wiki/SETI
https://it.wikipedia.org/wiki/IRAS
https://it.wikipedia.org/wiki/Wide-field_Infrared_Survey_Explorer
https://it.wikipedia.org/wiki/Telescopio_spaziale_Spitzer
https://it.wikipedia.org/wiki/Fionda_gravitazionale
https://it.wikipedia.org/wiki/Vela_solare
https://www.focus.it/scienza/spazio/il-piano-di-mark-zuckerberg-e-stephen-hawking-per-esplorare-lo-spazio
https://it.wikipedia.org/wiki/Panspermia
In aggiunta a questi ho trovato il seguente articolo su La Stampa che aggiunge interessanti particolari della sua vita:
https://www.lastampa.it/scienza/2020/03/23/news/addio-a-dyson-il-fisico-che-turbava-l-universo-1.38626795
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