Cosmos 1 di 12 – Inizia il viaggio attraverso il cosmo

Inizia il viaggio  attraverso il cosmo

 

Il cosmo è tutto ciò che esiste, che sia mai esistito e che esisterà sempre. La consultazione del cosmo ci emoziona. Un brivido ci percorre, la paragoniamo a quella vaga emozione come un ricordo remoto di precipitare da una grande altezza, ci rendiamo conto di inoltrarci nel più grande dei misteri.

Le dimensioni e l’età del cosmo sono al di là della comune comprensione umana, sperduta in un luogo compreso tra l’immensità e l’eternità c’è il nostro minuscolo pianeta, la Terra. Per la prima volta l’umanità ha il potere di decidere il destino del suo pianeta e di sè stessa. La nostra è un’era di grandi pericoli, però la nostra specie è giovane, curiosa, intraprendente, piena di buone promesse. Negli ultimi millenni siamo stati capaci di portare a compimento le scoperte più sorprendenti ed inattese, sia riguardo al cosmo che al pianeta nel quale viviamo. Sono convinto che il nostro futuro dipenda, soprattutto, da quanto saremo capaci di capire questo cosmo, nel quale galleggiamo così come un granello di pulviscolo viene giù dal cielo.

Adesso comincia per noi un viaggio attraverso il cosmo, correremo incontro a galassie, a soli, a pianeti, vedremo varie forme di vita cominciare il nuovo ciclo, evolversi e perire; mondi di ghiaccio e stelle simili al diamante, atomi grandi come il sistema solare, interi universi più piccoli di un atomo, ma sarà anche la storia del nostro pianeta, delle piante e degli animali che lo dividono con noi. Inoltre, sarà la storia dell’umanità, di come essa è riuscita ad arrivare all’attuale conoscenza del cosmo, di come il cosmo ha plasmato la sua evoluzione, la sua cultura e di quale potrà essere il suo destino. Noi vogliamo seguire la verità ovunque essa ci conduca, ma per trovare la verità occorrono sia fantasia che rigore. Non avremo paura di azzardare ipotesi, ma staremo molto attenti a distinguere le ipotesi dai fatti.

Il cosmo sovrabbonda di entità affascinanti in rapporti squisitamente intrecciati tra loro che hanno per sfondo il grandioso meccanismo della natura. La superficie della Terra è la spiaggia dell’oceano cosmico, su questa spiaggia abbiamo imparato quasi tutto quello che sappiamo, però di recente ci siamo spinti un po’ nell’acqua, diciamo fino alle caviglie, e l’acqua ci sembra invitante.

Qualche parte in noi ci ricorda che è di là che proveniamo e agognamo tornarci, e possiamo perché il cosmo è anche dentro di noi; noi siamo fatti della stessa materia delle stelle, noi siamo un mezzo per il cosmo di conoscere sè stesso.

Ci accingiamo ad esplorare il cosmo su un astronave della fantasia, non vincolati dai comuni limiti di dimensioni e di velocità, guidati dalla musica unica delle armonie cosmiche. Arriveremo dovunque nello spazio e nel tempo. Perfetta come un fiocco di neve, organica come un seme di dente di leone, la nostra astronave ci porterà in un sonno di sogni, fatti di realtà.

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Comincia il viaggio. Davanti a noi c’è il cosmo nelle sue immense proporzioni. Ormai siamo lontani dalle spiagge della Terra, siamo nelle piaghe dell’oceano cosmico, non segnate su alcuna carta. Sparse sulle onde dello spazio come spume di mare, vi sono innumerevoli striature di fucine, alcune delle quali composte da centinaia di miliardi di soli; sono le galassie che vagano senza fine nel grande buio cosmico. Su questa astronave della fantasia, ci troviamo a metà strada dal limite dell’universo conosciuto.

Nel nostro primo viaggio attraverso il cosmo, cominciamo l’esplorazione dell’universo scoperto fino ad ora dalla scienza. Dalle profondità dello spazio non è possibile neanche individuare il gruppo delle galassie del quale fa parte la nostra Via Lattea, e tantomeno individuare il Sole e la Terra.

Siamo nel regno delle galassie, a otto miliardi di anni luce da casa. Ma dovunque arriviamo, i modelli della natura sono sempre gli stessi, come la forma a spirale delle galassie. Le leggi fisiche sono le stesse dappertutto, da un capo all’altro del cosmo. Noi siamo appena all’inizio della comprensione di queste leggi, perchè l’universo ci nasconde ancora molti misteri. Vicino al centro di un gruppo di galassie, si trova, talvolta, una galassia ellittica vagante composta da migliaia di miliardi di soli.

Nel regno delle galassie, le nostre normali unità di misura della distanza non ci bastano più, ci occorre un’unità di misura molto più grande, l’anno luce. Equivale alla distanza percorsa dalla luce in un anno, circa diecimila miliardi di chilometri. Non è una misura di tempo, ma di distanze enormi.

Nell’ammasso di Ercole, ogni galassia dista dall’altra milioni di anni luce, vale a dire che per andare da una galassia all’altra la luce impiega milioni di anni. Come le stelle, i pianeti e le creature viventi, le galassie nascono, vivono e muoiono. Hanno tutta una loro storia molto movimentata. Il loro nucleo può esplodere generando luce ed onde radio, enormi getti di energia e un fragore terribile in tutto il cosmo. Qualunque astro che si trovasse nelle vicinanze sarebbe incenerito. C’è da chiedersi quanti pianeti e quante civiltà siano state distrutti in questo modo.

Nell’ammasso di Pegaso c’è una galassia a forma di anello, è ciò che rimane della collisione tra altre due galassie, uno splash nell’immenso stagno cosmico. Ogni galassia può esplodere e scontrarsi con un’altra, così come possono esplodere le singole stelle che la costituiscono. Nell’esplosione di una supernova, c’è una stella che supera in splendore il resto della propria galassia.

Ora, vedremo ciò che i nostri astronomi chiamano “Gruppo Locale”. Su un’estensione di tre milioni di anni luce comprende qualcosa come venti galassie, è un arcipelago poco denso e tipico nell’immensità dell’oceano cosmico. Siamo solo a due milioni di anni luce dalla Terra. Incontriamo una grande galassia in Andromeda, un ciclone fatto di stelle, gas e pulviscolo. Appena lo superiamo, vediamo una delle sue piccole galassie satellite. Il nucleo in una galassia e le stelle che la compongono, sono tenuti insieme dalla forza di gravità. M31 è circondata da centinaia di ammassi globulari, ci avviciniamo ad uno di essi. Ogni ammasso orbita intorno alla massa centrale della galassia e può essere composto anche da un milione di singole stelle. 
Ogni ammasso globulare è come uno sciame di api tenute insieme dalla gravità e ogni ape è un sole.

Per andare dall’ammasso di Pegaso al Gruppo Locale, dominato da due grandi galassie a spirale, abbiamo impiegato duecento milioni di anni. Superata la M31, troviamo un’altra galassia molto simile, con due braccia a spirale che compiono un giro completo ogni duecentocinquanta milioni di anni.

Ed ecco la nostra Via Lattea. E’ la galassia familiare per noi terrestri. Tra le braccia a spirale della costellazione del Cigno noi esseri umani abbiamo sviluppato la nostra consapevolezza e, fino a una certa misura, la nostra comprensione. Concentrati nello splendore del suo nucleo e sparsi lungo le sue spirali, vi sono quattrocento miliardi di soli. Per andare da una sua estremità ad un’altra, la luce impiega centomila anni. In questa galassia, vi sono stelle, mondi e, forse, un enorme varietà di forme di vita, di esseri intelligenti e di civiltà orbitanti nello spazio.

Sparsi tra le stelle della Via Lattea ci sono i resti di una supernova, è quanto rimane di una colossale esplosione stellare. I filamenti di gas luminoso sono gli strati esterni visibili di una stella che si è autodistrutta. Il gas si diffonde restituendo allo spazio materia stellare. Nel cuore della massa gassosa ci sono i resti della stella originaria, costituiti da un frammento denso e concentrato di materia chiamato pulsar, un faro naturale, un sole che compie un giro completo due volte al secondo.

Le pulsar hanno un ritmo così regolare che la prima che fu scoperta venne scambiata per un segnale di intelligenza extraterrestre. Enormi fari per astronavi che viaggiano per anni luce attraverso le stelle. Forse queste intelligenze extraterrestri e queste astronavi esisteranno, ma le pulsar non sono state create dall’uomo. Anzi, le pulsar ci ricordano tristemente che niente dura in eterno e che anche le stelle muoiono.

Continuamo ad avanzare nello spazio inoltrandoci per migliaia di anni luce verso il fondo della galassia. Miliardi di fornaci nucleari trasformano la materia in luce stellare; alcune stelle sono inconsistenti come bolle di sapone, altre sono centinaia di miliardi di volte più dense del piombo. Le stelle più calde sono destinate a morire giovani, le grandi stelle rosse sono tra le più vecchie e si può escludere che facciano parte di sistemi con pianeti abitati. Invece, le stelle nane e gialle, come il nostro Sole, sono di mezza età e sono di gran lunga le più comuni. Normalmente, fanno parte di un sistema planetario e, su pianeti di questo tipo, incontriamo per la prima volta, durante il nostro viaggio, insolite forme di materia, ghiaccio, roccia, aria e acqua.

Nella galassia della Via Lattea possono esserci molti mondi nei quali la materia si è evoluta. Viene spontanea una domanda: gli esseri di questi mondi saranno molto diversi da noi? Che aspetto avranno? Che tipo di politica, di tecnologia, di musica, di religione avranno? Oppure, la loro cultura sarà tale che noi non riusciamo a immaginarla? Sono esseri pericolosi o no? Tra le molti nubi di gas interstellare ce n’è una che si chiama nebulosa di Orione, che dista solo 1.500 anni luce dalla Terra. Tre stelle molto lucenti formano la cosiddetta cintura di Orione. La nebulosa, vista dalla Terra, appare come una macchia di luce, è la stella al centro della spada di Orione. In realtà, non si tratta di una stella, ma di un qualcosa completamente diverso, è una nube che nasconde uno dei tanti segreti della natura.

Ed eccoci arrivare ad una incubatrice stellare: è un posto dove nascono le stelle. Il gas e il pulviscolo si condensano per gravità finchè la loro temperatura arriva a un punto tale che cominciano a brillare, nubi di questo tipo indicano la nascita di stelle, così come altre testimoniano la loro morte.

E cosa avviene delle stelle dopo che si sono condensate all’interno delle nubi interstellari? L’ammasso delle Pleiadi è un gruppo di stelle molto giovani, pensate che hanno solo 50 milioni di anni. Queste stelle sono ancora circondate da ciuffi nebulosi, costituiti dal gas da cui si sono formate.

Esistono delle nubi sospese tra le stelle che sembrano macchie di inchiostro, sono formate da fini polveri di roccia, materia organica e ghiaccio. Al loro interno, alcune stelle ruotano su se stesse, nei pressi un mondo di ghiaccio che evapora e che forma come delle lunghe code di comete spinte indietro dai venti stellari. Nere nubi distanti anni e anni luce vagano tra le stelle, sono piene di molecole organiche; i materiali da costruzione per la vita sono dovunque, si producono facilmente. Quanti sono i mondi su cui queste complesse molecole si sono unite, formando le premesse di quello che noi chiamiamo la vita. Molti astri fanno parte di sistemi con due, tre o più soli tenuti insieme dalla gravità. Ogni sistema è separato da quelli vicini da anni luce.

Adesso, ci avviciniamo ad una comune stella nana, gialla circondata da un sistema di nove pianeti, di dozzine di lune, migliaia di asteroidi e miliardi di comete, è la famiglia del nostro Sole. A sole 4 ore luce dalla Terra, c’è il pianeta Nettuno con Tritone, il suo satellite gigante. Ambedue, sono tuttora avvolti dal più profondo mistero. Anche nella immediata periferia del nostro Sistema Solare noi esseri umani siamo ai primi passi nell’esplorazione cosmica. Appena un secolo fa, ignoravamo perfino l’esistenza del pianeta Plutone e la sua luna, Caronte, è stata scoperta solo nel 1978. Gli anelli di Urano sono stati individuati nel 1977; ci sono ancora dei nuovi mondi ancora da scoprire perfino così vicino a casa nostra. Saturno è un gigantesco nonno allo stato gassoso, se esiste una superficie solida deve trovarsi al di sotto delle nubi che vediamo; Saturno, con i suoi anelli formati da miliardi di polveri orbitanti. A questo punto, siamo distanti dalla Terra solo 80 minuti luce, una sciocchezza come mezzo miliardo di chilometri. Il pianeta più grande del nostro Sistema Solare è Giove, sulla sua faccia nascosta enormi lampi di luce illuminano le nubi. E questo fenomeno fu rivelato, per la prima volta, dalla sonda Voyager nel 1979. All’interno dell’orbita di Giove c’è un’infinità di frammenti di mondi che si sono frantumati, sono gli asteroidi. I banchi e le secche formate dagli asteroidi segnano i confini del regno dei pianeti più grandi. Ora stiamo entrando nei bassi fondali del nostro Sistema Solare, qui troviamo mondi dall’atmosfera rarefatta e dalle superfici solide, pianeti in tutto simili alla Terra con zone e paesaggi che aspettano solo di essere esplorate. Ecco Marte. Nel 1976, dopo un viaggio di un anno, due sonde automatiche lanciate dalla Terra scesero su queste lande extraterrestri. Su Marte c’è un vulcano grande quanto l’Arizona ed alto quasi tre volte l’Everest, lo abbiamo chiamato il monte Olimpo. Marte è un mondo pieno di cose meravigliose e sorprendenti. Vi sono valli anticamente percorse da fiumi e violente tempeste di sabbia, provocate da venti che soffiano alla metà della velocità del suono, circa 600 Km/h. La superficie del pianeta è solcata da un immenso canyon lungo 50000 Km, è stato chiamato Valles Marineris, le Valli dei Mariner, dal nome delle sonde che vennero ad esplorare Marte dalla Terra. In questo nostro primo viaggio cosmico, l’esplorazione di Marte, degli altri pianeti, stelle e delle galassie è stata rapida e superficiale.

Ci sono centinaia di miliardi di galassie e miliardi di miliardi di astri, perché dovremmo pensare che questo piccolo pianeta (Terra) sia l’unico a essere abitato? A me sembra molto più probabile che il cosmo sia pieno, in ogni sua parte, di vita intelligente. Ma fino ad oggi, ogni forma di vita, ogni essere cosciente, ogni civiltà della quale siamo a conoscenza, sono quaggiù sulla Terra.

Siamo arrivati sul pianeta Terra con i suoi cieli di azoto azzurro, con i suoi mari e i suoi oceani, le sue buie foreste, i suoi morbidi prati, un mondo indubbiamente straripante di vita. E per quel che sappiamo sul cosmo è, almeno per il momento, unico, l’unico sul quale ci risulta con certezza che la materia del cosmo è diventata viva e cosciente. Ce ne sono parecchi di mondi così sparsi nello spazio, ma il nostro studio su di essi inizia da questo con l’esame delle conquiste che l’intelligenza degli uomini e delle donne della nostra specie ha raggiunto a caro prezzo attraverso milioni di anni.

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Un tempo, il nostro piccolo pianeta ci sembrava immenso ed era l’unico mondo che potevamo esplorare. Le sue dimensioni reali furono ricavate per la prima volta in un modo molto semplice ed ingegnoso da un uomo che visse in Egitto nel III secolo a.C. Ad Alessandria d’Egitto, nei suoi tempi d’oro, visse un uomo eccezionale che si chiamava Eratostene. Uno dei suoi contemporanei lo soprannominò beta, la seconda lettera dell’alfabeto greco, perchè lui diceva “Eratostene era il secondo uomo al mondo in ogni campo”. Ma oggi appare chiaro che per le sue qualità Eratostene dovesse chiamarsi alpha: si occupò di astronomia, di storia, di geografia, di filosofia, poesia, critica teatrale e di matematica. Inoltre fu il bibliotecario della grande biblioteca alessandrina e un giorno, mentre nella sua biblioteca consultava una raccolta di papiri, fece una scoperta curiosa e fondamentale. Lesse che molto a sud, al posto di frontiera di Siene, l’attuale Assuan, nel giorno più lungo dell’anno si notava un fenomeno unico. Il 21 giugno l’ombra delle colonne o di qualunque oggetto verticale si accorciava sempre più con l’avvicinarsi del mezzogiorno. Inoltre, i raggi del Sole riuscivano a colpire ed illuminare le pareti interne di un profondo pozzo, che negli altri giorni dell’anno rimanevano in ombra. Infine, a mezzogiorno preciso le colonne non facevano più ombra e il Sole si rifletteva direttamente nell’acqua del pozzo. In quel momento, il Sole era sulla verticale esatta del posto, allo zenit. Si trattava di un fenomeno che, forse altri, avrebbero, facilmente, ignorato; colonne, ombre, sole riflesso nel pozzo, la posizione del Sole, sono fenomeni che abbiamo sotto gli occhi tutti i giorni, quale importanza particolare potevano avere. Però, Eratostene era uno scienziato e la sua osservazione di questi fatti quotidiani cambiò il mondo, in un senso rifece il mondo perché Eratostene ebbe l’intuito geniale di voler compiere un esperimento, di voler provare nei fatti se anche vicino ad Alessandria, un palo non aveva la sua ombra quando il Sole era a mezzogiorno del 21 giugno. E il risultato fu che faceva ombra! Una persona più superficiale avrebbe detto che le osservazioni a Siene erano sbagliate, ma sarebbe stata una conclusione quantomeno semplicistica: che ragioni c’erano di inventarsi fenomeni del genere? Perciò Eratostene si chiese come poteva accadere che, nello stesso momento, un palo a Siene non produceva ombra e un palo ad Alessandria, 800 Km più a nord, produceva un’ombra molto definita.

Prendiamo una mappa dell’antico Egitto (ripetiamo l’esperimento di Eratostene) e sistemiamo due modellini di obelischi, uno ad Alessandria e l’altro a Siene. Ora, se in una certa posizione, nessuno dei due obelischi produce ombra, niente del tutto, il motivo è perfettamente evidente, considerando che la mappa è piatta. E anche quando l’ombra a Siene ha una certa lunghezza e l’ombra ad Alessandria ha la stessa lunghezza è perfettamente logico: sempre perché la mappa è piatta. Ma, allora come può essere, si chiese Eratostene, che nello stesso istante a Siene l’ombra non c’è, mentre ad Alessandria è così al lungata ed evidente. L’unica risposta possibile fu che la superficie della Terra era curva, inoltre scoprì che più la superficie era curva più grande era la differenza tra la lunghezza delle ombre. Il Sole è talmente lontano dalla Terra che i suoi raggi quando la colpiscono sono paralleli, e gli obelischi, che hanno angoli diversi rispetto ad essi, creeranno ombre di lunghezza diversa e, in base a questa differenza nella lunghezza delle ombre, stabilì che la distanza tra Alessandria e Siene era pressapoco di 7 gradi lungo la superficie terrestre. In altre parole, se immaginiamo che questi obelischi si estendano direttamente giù fino al centro della Terra, nel punto di intersezione formerebbero un angolo di 7 gradi. Noi sappiamo che 7 gradi sono circa 1/50 della circonferenza terrestre che è di 360 gradi. Eratostene conosceva la distanza che divideva Alessandria da Siene, sapeva che era di 800 Km. Come? Perché aveva ingaggiato apposta un uomo per misurare la distanza ed aver modo così di sviluppare i calcoli dei quali stiamo parlando. Ora, 800 Km moltiplicato 50 fa esattamente 40.000 Km, e perciò questa doveva essere la circonferenza della Terra, la distanza da percorrere per fare un giro della Terra. E la scoperta era giusta. Gli unici strumenti di Eratostene erano pali, occhi, piedi e la luce, più un grande interesse per la sperimentazione. Con quei soli strumenti, egli riuscì a calcolare la circonferenza della Terra con grande precisione, con un errore percentuale minimo. E’ un ottimo risultato considerando che fu ottenuto 2200 anni fa.

Gli scienziati dell’antichità compirono i primi importantissimi passi verso la comprensione dei rapporti dell’umanità con il cosmo, prima che le loro grandi civiltà tramontassero. Ma, dopo l’era dell’oscurantismo, iniziò ovunque lentamente la riscoperta delle opere di questi studiosi. Si ebbe così il Rinascimento. Quando nel XV secolo l’Europa cominciò finalmente a risvegliarsi dal suo lungo letargo durato tanto tempo, si dedicò alla scoperta di strumenti, di libri e, anche, del pensiero. Nel 1600, la teoria, a lungo dimenticata, di Aristarco fu riscoperta. Giovanni Keplero costruì un modello del Sistema Solare per capire il movimento dei pianeti e il senso di rotazione del cielo. E di notte sognava di poter andare sulla Luna. I suoi principali mezzi di studio erano i calcoli matematici della biblioteca alessandrina e un irremovibile rispetto per i fatti concreti, per quanto inquietanti essi potessero essere.

La storia di Keplero e degli scienziati che vennero dopo di lui fanno anch’esse parte del nostro viaggio. Settant’anni più tardi, la teoria di Aristarco e di Copernico sul Sole come centro dell’Universo, veniva accettata in quasi tutta l’Europa. Si diffuse la convinzione che i pianeti erano dei mondi governati dalle leggi della natura, e quindi la speculazione scientifica si rivolse al movimento degli astri. Il senso rotatorio del cielo fu imitato dai fabbricanti di orologi sulla Terra; la possibilità di sapere e mantenere l’ora precisa permise lunghi viaggi per mare, a scopo di esplorazione e scoperte di nuove terre. Questa è l’epoca in cui la cultura e l’informazione riacquistano il loro valore.

Duecentocinquant’anni più tardi la Terra era stata esplorata tutta; l’interesse si rivolge, ora, ai pianeti e alle stelle. Si scopre che le galassie sono enormi aggregati di astri, isole nell’Universo distanti milioni di anni luce. Nel 1920 gli astronomi cominciano a calcolare la velocità di movimento delle galassie più lontane. Ci si accorge che le galassie si allontanano velocemente l’una dall’altra. Quello che lascia più attoniti è che l’Universo continua ad estendersi. Si comincia a dare una dimensione vera alle misure del tempo e dello spazio. Il lungo sforzo collettivo della scienza ci ha rivelato che l’Universo ha un’età di 15 miliardi di anni, calcolando come data di nascita il Big Bang, l’enorme esplosione che diede vita al cosmo.

Il calendario cosmico comprime la storia locale dell’Universo in un unico anno. Quindi, se l’Universo è nato il primo gennaio, la Via Lattea si è formata nel primo di maggio, gli altri sistemi planetari possono essersi formati in giugno, luglio e agosto. Il nostro Sole e la Terra verso la metà di settembre, la vita nasce subito dopo. Tutto quello che l’uomo ha fatto da quando esiste è compreso nel giorno 31 dicembre. Il Big Bang è compreso nel primo decimo di secondo del primo dell’anno, 15 miliardi di anni dopo siamo nel tempo presente, l’ultimo decimo di secondo del 31 dicembre. Ogni mese cosmico dura 1.250 milioni di anni e ogni giorno rappresenta 40 milioni di anni, ogni secondo sta per 500 secondi circa della nostra storia. La nostra nascita è così recente che gli eventi conosciuti della storia umana occupano solamente gli ultimissimi secondi dell’ultimo minuto del 31 dicembre cosmico. Tuttavia, alcuni eventi vitali per la razza umana sono cominciati alcuni minuti prima.

I primi umanoidi fecero la loro apparizione verso le 22.30 del 31 dicembre; e col passare dei minuti cosmici, ognuno dei quali durava 30.000 dei nostri anni, noi iniziavamo il difficile viaggio verso la comprensione del nostro ambiente e di noi stessi. Alle 23.32 l’uomo ha scoperto il fuoco; 23.59 e 20 secondi siamo alla fine dell’ultimo giorno dell’anno cosmico, undicesima ora, cinquantanovesimo minuto, ventesimo secondo, comincia la familiarità con piante e animali; 23.59 e 35 secondi, le comunità agricole già organizzate si trasformano nelle prime città.

Noi esseri umani siamo apparsi sul calendario cosmico così di recente che tutta la nostra storia, come ho già detto, occupa solo gli ultimissimi secondi dell’ultimo minuto del 31 dicembre. Noi terrestri ci siamo appena affacciati sul grande oceano dello spazio e del tempo dal quale siamo nati. Siamo l’eredità di 15 miliardi di anni di evoluzione cosmica; possiamo scegliere, progredire ed arrivare a conoscere l’universo che ci ha creati, o gettare via il retaggio di 15 miliardi di anni avviandoci all’autodistruzione.

Quello che accadrà nel primo decimo di secondo del prossimo anno cosmico dipenderà dall’uso che faremo, fin da adesso, della nostra intelligenza e della nostra conoscenza del cosmo.

Continuo…