Con tutti i problemi che ci sono nel mondo, perché spendere risorse per spingere la ricerca scientifica ed esplorare l’Universo?

Non è un segreto che ci sia una serie apparentemente infinita di problemi da affrontare nel mondo. Non è necessario sforzarsi per trovare persone che soffrono di ogni tipo di problemi: dalla malattia all’ingiustizia, dalla guerra alla carestia, dalla povertà all’inquinamento. Ci sono alcuni grandi problemi che l’umanità deve affrontare nel 21° secolo, e tutti richiederanno un enorme investimento delle nostre risorse collettive se vogliamo risolverli. Dai cambiamenti climatici alle pandemie globali alle crisi energetiche e idriche e altro ancora, nessuno di questi problemi si risolverà da solo. La loro soluzione dipenderà dalle azioni collettive dell’umanità.

Ma a cosa serve la ricerca scientifica che non è direttamente collegata a queste crisi? Per quanto belle e illuminanti siano le recenti immagini del James Webb Space Telescope, l’astronomia e l’astrofisica non impediranno ai mari di alzarsi. Quindi, qual è l’importanza di studiare e fare ricerche approfondite sull’Universo? Perché dovremmo spendere miliardi di dollari mentre abbiamo molti problemi da risolvere qui sulla Terra?

È una domanda che è stata posta, in varie incarnazioni nel corso della storia, per molti secoli. Ecco cosa tutti dovrebbero sapere:

Quando stiamo studiando l’Universo, ponendogli domande su se stesso in modo scientifico, e poi ascoltando qualunque risposta fornisce alle nostre varie domande sperimentali e osservative, ci stiamo impegnando in quella che è nota come “ricerca di base”. Per la maggior parte di noi che lo fanno, la motivazione per impegnarsi in questo tipo di ricerca fondamentale è tutt’altro che pratica; lo facciamo perché siamo curiosi di ciò che non è ancora noto e l’unico modo per scoprire cosa c’è oltre le frontiere conosciute è indagare l’Universo in modo scientifico.

Se l’appagamento delle nostre curiosità fosse l’unico bottino di queste attività, potrebbe essere facile argomentare che è un frivolo spreco di risorse spendere così tanto denaro in un’impresa che non ha applicazione pratica ai problemi sostanziali che dobbiamo affrontare nella società. Acquisire semplicemente la conoscenza per il bene della conoscenza, anche se potrebbe essere un modo intellettualmente nobile di trascorrere il proprio tempo, non aiuterà l’umanità né a breve né a lungo termine.

Almeno, questo è l’argomento comune che alcune persone utilizzano contro il valore della ricerca di base senza applicazioni prevedibili.

Utilizzando una varietà di metodi, gli scienziati possono ora estrapolare la concentrazione atmosferica di CO2 per centinaia di migliaia di anni. I livelli attuali non hanno precedenti nella storia recente della Terra. Sebbene questo sia un problema molto reale con cui l’umanità deve fare i conti, la diminuzione dei finanziamenti alla scienza fondamentale ostacola semplicemente la nostra specie in un modo diverso, senza necessariamente affrontare il problema in questione.

Ma diamo un’occhiata più da vicino alla ricerca di base e vediamo se davvero, anche se condotta esclusivamente per se stessa, non aiuta l’umanità in modi straordinari, dopotutto.

Uno degli esperimenti più criticati al mondo oggi è il Large Hadron Collider (LHC) del CERN. La costruzione è costata all’umanità oltre dieci miliardi di dollari e con i costi energetici che aumentano sempre più per mantenerlo operativo, è stato deriso come una delusione per chiunque sperasse che potesse trovare nuove particelle che ci avrebbero portato oltre il Modello Standard. Invece, ha trovato il bosone di Higgs e nient’altro che non fosse stato scoperto prima, anche se ha misurato quelle particelle precedentemente scoperte in abbondanze mai viste prima, configurazioni composite e con una precisione maggiore che mai.

Ma anche se l’LHC non dovesse mai fare un’altra scoperta, sarebbe falso affermare che non ha già beneficiato enormemente l’umanità. Dalla tecnologia dei rivelatori agli elettromagneti ad alto campo controllati con precisione ai progressi nella gestione dei dati e nel throughput fino alla condivisione delle informazioni, un numero enorme di sforzi molto pratici avanza ogni volta che spingiamo le frontiere della fisica delle particelle dove non sono mai state prima. Lo stesso World Wide Web è stato inventato al CERN per aiutare ad affrontare precisamente alcune di queste preoccupazioni più di 30 anni fa. I progressi tecnologici che stiamo facendo oggi – gli stessi progressi che consentono i moderni esperimenti di LHC – pagheranno senza dubbio dividendi pratici negli anni e nei decenni a venire.

Nel regno del volo spaziale, molti operatori contro la povertà sono stati tra i maggiori critici del programma Apollo. “Con così tanta sofferenza sulla Terra“, era la domanda tipica, “perché dovremmo investire nell’andare sulla Luna: qualcosa senza alcun beneficio pratico immediato per i più bisognosi sul nostro pianeta?“

E ancora, che, da un certo punto di vista, c’è un nocciolo di verità. C’erano e ci sono ancora problemi qui sulla Terra – guerra, fame, disuguaglianza, ingiustizia, inquinamento, ecc. – che andare sulla Luna non ha affrontato affatto. Anche se potrebbe essere interessante da un punto di vista scientifico inviare esseri umani sulla Luna, indagare sulla superficie lunare, installare lì apparecchiature scientificamente preziose, condurre esperimenti e riportare campioni sulla Terra, non è che il programma Apollo ci abbia aiutato a risolvere i problemi qui sulla Terra.

La prima vista con occhi umani della Terra che sorge dietro la Luna. La scoperta della Terra dallo spazio, con gli occhi umani, rimane una delle conquiste più iconiche nella storia della nostra specie. L’Apollo 8, avvenuto nel dicembre del 1968, è stata una delle missioni precursori essenziali di un atterraggio di successo sulla Luna, avvenuto per la prima volta il 20 luglio 1969. Notare che il colore blu della Terra è dovuto agli oceani, non all’atmosfera, e che il pianeta Terra in questo momento conteneva ogni essere umano tranne i tre che erano a bordo dell’Apollo 8 in quel momento.

Però il programma Apollo ha portato a un numero enorme di utili tecnologie di spin-off il cui vantaggio economico (quello che gli investitori chiamano ROI: ritorno sull’investimento) ha superato di gran lunga l’importo cumulativo che abbiamo speso per esso. Quando parli alle persone delle tecnologie spin-off del programma Apollo, di solito possono indicare il teflon e la penna spaziale, ma un numero enorme di tecnologie quotidiane che migliorano le nostre vite sono il risultato diretto di quell’investimento. Non avremmo potuto prevederli in anticipo, ma ecco un elenco parziale:

• cibi liofilizzati,
• tute di raffreddamento (dai piloti di auto da corsa ai pazienti medici),
• riciclo dei fluidi corporei (miglioramento della dialisi renale),
• migliore isolamento in schiuma (impedisce il congelamento delle tubazioni),
• tessuti ignifughi (attrezzatura antincendio rivoluzionata),
• miglioramento della depurazione dell’acqua,
• isolamento in lamina metallizzata (per l’efficienza del riscaldamento/raffreddamento domestico),
• monitoraggio dei gas pericolosi,
• cupole/tetti degli stadi,
• sisma simulato e miglioramenti delle prove di stress,
• pannelli solari,
• defibrillatore impiantabile automatico,

oltre a moltissimi altri. Ma una storia mi è sempre rimasta impressa nell’era Apollo, ed è per gentile concessione di Ernst Stuhlinger, che era il Direttore Scientifico Associato della NASA quando gli umani muovevano i primi passi sulla superficie lunare.

Ernst Stuhlinger ricevette una lettera da una suora preoccupata che lavorava negli aiuti umanitari, suor Mary Jucunda, che era indignata dal fatto che Stuhlinger avesse suggerito di spendere così tanti soldi nel tentativo di inviare esseri umani su Marte. Con tutta la sofferenza del mondo, si chiedeva, perché investire in questo tipo di scienza?

Stuhlinger rispose raccontando una storia dal suo paese d’origine (la Germania) di centinaia di anni prima. Parlò della vita nella Germania feudale, e in particolare in una regione governata da un conte benevolo ma eccentrico. Il conte manteneva il suo popolo relativamente ben nutrito e al sicuro dagli invasori, ma era anche un individuo scientificamente curioso.

Quando gli fu mostrato che uno dei suoi soggetti aveva armeggiato con lenti ottiche in serie per ingrandire notevolmente ciò che l’occhio umano senza aiuto poteva vedere, ne rimase deliziato. Per la prima volta, gli esseri umani stavano scoprendo quello che ora conosciamo come il mondo microscopico: il mondo dei germi, cellule e altre entità che erano semplicemente troppo piccole per essere visibili ad occhio nudo. Il conte diede a quest’uomo un posto nella sua corte, e continuò ad impiegarlo e incoraggiarlo nei suoi sforzi investigativi.

Poi la fortuna della regione del Conte cambiò. Una pestilenza colpì e molte persone si ammalarono. Non c’era abbastanza cibo e anche altre malattie iniziarono a dilagare. Il conte dedicò gran parte delle sue risorse all’alimentazione e al trattamento del suo popolo, ma nonostante le pubbliche richieste di smettere di sprecare risorse per pagare l’eccentrico produttore di lenti, il conte rifiutò.

“Vi do tutto quello che posso permettermi“, disse il Conte alla gente, “ma sosterrò anche quest’uomo e il suo lavoro, perché so che un giorno qualcosa ne verrà fuori!“

In effetti, qualcosa ne venne fuori, anche se non fu durante la vita del conte o del fabbricante di lenti: il microscopio. Probabilmente il più grande strumento che abbiamo mai sviluppato nella storia della biologia e della medicina è nato perché eravamo disposti a investire nell’esplorazione dell’ignoto. I benefici per le generazioni future sono stati di gran lunga maggiori perché una piccola quantità di risorse è stata investita non per affrontare una crisi immediata, ma piuttosto per il beneficio a lungo termine di tutta l’umanità.

Non c’è mai una garanzia che ciò che troveremo sarà utile lungo la strada, ed è spesso impossibile prevedere che tipo di applicazioni pratiche sorgeranno ogni volta che osserveremo l’Universo in modi mai visti prima. Ma spesso, è lì che stanno aspettando i più grandi progressi di tutti.

Un moderno scanner MRI clinico ad alto campo. Le macchine per la risonanza magnetica sono il più grande uso medico o scientifico dell’elio oggi e fanno uso di transizioni quantistiche nelle particelle subatomiche: i nuclei che si trovano all’interno degli atomi. Questa applicazione della tecnologia atomica era praticamente inimmaginabile nelle prime fasi della ricerca di fisica nucleare.

Quando abbiamo scoperto l’elettromagnetismo, non avevamo modo di sapere che avrebbe portato alla radio, alla televisione e all’intera industria delle telecomunicazioni. Quando abbiamo scoperto la meccanica quantistica, non avevamo idea che avrebbe portato al transistor, al computer elettronico e a tutta l’elettronica moderna. Quando abbiamo scoperto la fisica nucleare e il segreto racchiuso nell’atomo, non avremmo potuto immaginare che avrebbe portato a terapie mediche antitumorali e strumenti diagnostici come le macchine per la risonanza magnetica (MRI). Senza dubbio, anche se potrebbe essere difficile prevedere quali saranno, investire nella ricerca di base alle frontiere della scienza è destinato a ripagare, in futuro, in modi oggi praticamente inimmaginabili.

Eppure, c’è un’altra ragione, completamente estranea a qualunque beneficio tecnologico a valle possa derivare dall’investimento nella scienza, per cui dovremmo perseguire tali fini: tutta la società trae vantaggio quando siamo collettivamente ispirati. Non possiamo spendere tutto il nostro tempo e le nostre risorse pensando esclusivamente a preoccupazioni mondane e terrestri, poiché gli eventi sulla Terra spesso ci dividono l’uno dall’altro. Ma uno sguardo verso le profondità dello spazio ci ricorda sempre la stessa grande verità: c’è un Universo straordinario e vasto là fuori, e in tutto questo, la Terra è l’unico posto che abbiamo mai trovato abitato da forme di vita.

Questo contrasto tra la visione di Hubble del Quintetto di Stephan e la visione NIRCam di JWST rivela una serie di caratteristiche che sono appena evidenti o per niente evidenti con un insieme più breve di lunghezze d’onda più restrittive. Le differenze tra le immagini mettono in evidenza quali caratteristiche JWST può rivelare che Hubble manca. Nonostante la bellezza e lo stupore che questa immagine offre, non abbiamo ancora scoperto sistemi planetari, nella nostra galassia o in qualsiasi altra, in cui gli esseri umani potrebbero sopravvivere come facciamo sulla Terra.

Ma c’è un’altra verità che arriva a un aspetto diverso del problema – un aspetto implicito ma mai dichiarato – che è importante discutere: se smettessimo di finanziare la ricerca di base e invece dedicassimo quelle risorse ai problemi immediati che ritenevamo “più importanti”, quei miseri investimenti scientifici, anche se reindirizzati, sarebbero tristemente insufficienti per risolvere i problemi in corso.

Il cambiamento climatico è un problema multimiliardario che richiede un’azione collettiva su scala globale per essere risolto. La fame globale, la povertà, la disuguaglianza e la prevenzione delle pandemie richiedono tutti investimenti aggiuntivi e, ancora, un coordinamento globale, che arriva a centinaia di miliardi di dollari per essere affrontati adeguatamente. La fusione nucleare, un’impresa scientifica che, se fosse realizzata in modo scalabile e ampiamente distribuibile, risolverebbe le crisi energetiche e climatiche in un colpo solo, riceve meno finanziamenti, annualmente, rispetto ai sussidi alle arachidi negli Stati Uniti.

Il plasma al centro di questo reattore a fusione è così caldo che non emette luce; è solo il plasma più freddo situato alle pareti che può essere visto. Si possono vedere accenni di interazione magnetica tra il plasma caldo e quello freddo. I plasmi confinati magneticamente si sono avvicinati, di tutti gli approcci, al raggiungimento del punto di pareggio, ma la scienza della fusione nel suo insieme rimane gravemente sottofinanziata e, di conseguenza, è diventata un campo pieno di ciarlatani e frodi.

La realtà è che ci sono molti, molti sforzi meritevoli su cui investire per aumentare il bene collettivo per l’umanità nel mondo, sia a breve che a lungo termine. Ci sono molti posti in cui potrebbe avere senso spenderei, ma l’idea che sarebbe vantaggioso per l’umanità investire meno nella ricerca di base, il motore di tutta l’innovazione futura e uno dei pochi investimenti sociali che storicamente ha sempre prodotto rendimenti maggiori dell’importo che abbiamo investito in essa — è un’idea infondata con una montagna di prove contrarie.

Eppure, il motivo principale per continuare a esplorare l’Universo non è perché è redditizio, né perché è benefico, né perché è fonte di ispirazione, anche se in realtà è tutte e tre queste cose. Il motivo per cui esploriamo l’Universo è perché è lì e perché possiamo, e la nostra ricerca di conoscenza oltre le frontiere attuali è ciò che ci costringe a portare avanti lo sforzo collettivo della civiltà umana. In un certo senso, non siamo altro che scimmie specializzate: capaci di alterare il mondo in modi profondi, ma non ancora abbastanza sagge da smettere di depredare le stesse risorse di cui abbiamo bisogno per garantire un futuro in cui l’umanità possa prosperare in modo sostenibile.

Prescrivere cure per tutti i problemi che affliggono la nostra specie e il nostro pianeta va ben oltre lo scopo di questo articolo, ma una cosa è certa: se smettiamo di investire nella ricerca di base che ci porta oltre le frontiere conosciute, non raggiungeremo mai il obiettivi elevati che rappresentano i sogni comuni dei nostri antenati, contemporanei e discendenti.