Da dove vengono tutte queste cose?
Questa roccia?
Quella mucca?
Il vostro cuore?
Non le cose in sé, intendiamoci, ma ciò di cui sono fatte:
gli atomi che sono la struttura di tutto.
Per rispondere, ci rivolgiamo alla legge della conservazione della massa
Questa legge dice: prendiamo un sistema isolato
racchiuso in confini che materia ed energia non possono attraversare.
Nel sistema, la massa, ovvero materia ed energia,
non può essere né creata né distrutta.
L'universo, per quello che ne sappiamo,
è un sistema isolato.
Ma prima di parlare di questo, osserviamone uno più piccolo e semplice.
Qui abbiamo 6 atomi di carbonio; 12 atomi di idrogeno,
e 18 atomi di ossigeno.
Con un po' di energia, queste molecole possono iniziare a muoversi.
Questi atomi possono unirsi per formare molecole ben note.
Questa è l'acqua,
e questa è l'anidride carbonica.
Non possiamo creare o distruggere la massa.
Dobbiamo tenerci ciò che abbiamo, quindi cosa possiamo fare?
Ah, agiscono di proprio conto.
Vediamo. Hanno formato più anidride carbonica e acqua, sei di ognuna.
Aggiungiamo un po' di energia e possiamo farli assemblare in uno zucchero semplice,
e un po' di ossigeno a gassoso.
Gli atomi ci sono tutti: 6 di carbonio, 12 di idrogeno e 18 di ossigeno.
L'energia applicata è ora immagazzinata nei legami che uniscono gli atomi.
Possiamo rilasciare quell'energia
rompendo quello zucchero in acqua e anidride carbonica,
e abbiamo ancora gli stessi atomi.
Mettiamo da parte alcuni atomi e proviamo qualcosa di più esplosivo.
Questo è il metano, di solito associato con la flatulenza delle mucche,
ma usato anche come combustibile per razzi.
Se aggiungiamo dell'ossigeno e un po' di energia,
per esempio con un fiammifero acceso,
brucia in anidride carbonica, acqua e ancora più energia.
Notate che il metano partiva da quattro atomi di idrogeno,
e ora abbiamo ancora 4 atomi di idrogeno intrappolati in due molecole di acqua.
Come gran finale, questo è il propano, un altro gas combustibile.
Aggiungiamo ossigeno, lo accendiamo e boom.
Ancora più acqua e anidride carbonica.
Questa volta otteniamo 3 CO2
perché la molecola di propano partiva da tre atomi di carbonio,
e non sanno dove altro andare.
Ci sono molte altre reazioni
che possiamo mostrare con questi pochi atomi,
e la legge della conservazione della massa risulta sempre verificata.
Qualsiasi materia ed energia che entrano in una reazione chimica
sono presenti e contate quando è completata.
Quindi se la massa non può essere creata o distrutta,
da dove derivano questi atomi originariamente?
Portiamo indietro l'orologio e vediamo.
Di più, di più, di più, troppo.
Ok, ecco qui.
Il Big Bang.
L'idrogeno si è formato da un brodo di particelle altamente energetiche
nei tre minuti che seguirono la nascita dell'universo.
Ad un certo punto, ammassi di atomi si accumularono a formare le stelle.
Nelle stelle, le reazioni nucleari fusero elementi leggeri,
come idrogeno ed elio,
per formare elementi più pesanti, come carbonio e ossigeno.
A prima vista, queste reazioni sembrano violare la legge
perché rilasciano una sorprendente quantità di energia,
che apparentemente salta fuori dal nulla.
In ogni caso, grazie alla famosa equazione di Einstein,
sappiamo che l'energia è equivalente alla massa.
Viene fuori che la massa totale degli atomi iniziali
è leggermente maggiore della massa dei prodotti,
e che la perdita di massa corrisponde perfettamente all'aumento di energia
che viene emessa dalle stelle sotto forma di luce, calore e particelle energetiche.
Ad un certo punto, quella stella divenne una supernova
e sparse i suoi elementi nello spazio.
Per farla breve, si sono ritrovati e hanno trovato atomi di altre supernove,
hanno dato vita alla Terra,
e 4,6 miliardi di anni dopo
sono stati raccolti per svolgere il loro ruolo
nel nostro piccolo sistema isolato.
Ma questi non sono interessanti quanto gli atomi uniti per formare voi,
o quella mucca,
o questa roccia.
E questo è perché, come notoriamente disse Carl Sagan,
"Siamo tutti polvere di stelle".