Il mio contributo al Carnevale della Chimica 2011

Il logo del Carnevale della chimica 2011

Acqua in chimica si scrive H2O, cioè due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno tenuti assieme da un legame covalente.
Atomi...
Se andiamo ad approfondire cosa è un atomo ben presto ci immergiamo in una realtà, quella subatomica, che alla scala di Planck (1,616 252 × 
10^-35 metri, 5,391 × 10⁻⁴⁴ secondi e 2,176 45 × 10^-8 kg [la massa di Planck]) si comporta in maniera decisamente "strana", essendo governata dal principio di indeterminazione di Heisenberg e dalle leggi della meccanica quantistica con tutte le relative proprietà radicalmente diverse da quanto la nostra esperienza comune ci attesta attraverso le percezioni: ad esempio il dualismo onda-particella, la non località ed il relativo entanglement, la sovrapposizione degli stati.
Insomma, "dentro una molecola d'acqua" c'è un mondo che solo 150 anni fa, quando nacque ad esempio la nostra bella Italia, non si poteva neppure immaginare.
Questo mondo è fatto di particelle elementari come elettroni, quark, neutroni e protoni che singolarmente non hanno la più minima cognizione di far parte dell'acqua e nemmeno si comportano come se ne facessero parte.
L'acqua emerge ad "un certo punto" come risultato fisico-chimico globale di una complessa realtà sottostante e dall'accoppiamento con particolari condizioni fisiche e termodinamiche dell'ambiente.

Ma non addentriamoci nei meandri del mondo quantistico e restiamo a "guardare" questi due atomi di idrogeno e questo atomo di ossigeno che sopra la temperatura di zero gradi centigradi (273,15 gradi Kelvin) si uniscono in maniera da scorrere con le altre "molecole sorelle" dando luogo al cosiddetto stato liquido.
Questa unione di tipo elettromagnetico è stata metaforicamente (assieme alla interazione forte, quella debole e quella gravitazionale) paragonata da Edgar Morin (Etica, 2004) ad una forma di relianza (diciamo di unione, più propriamente "leganza", nozione inventata dal sociologo Marcel Bolle de Bal, in antitesi a "deliance" che sta per "sleganza") intrinseca alla natura e co-esistente con una opposta forza di separazione, che al livello umano il predetto autore ha paragonato all'amore ed all'odio ed al bene ed al male (l'unione degli opposti che troviamo anche nella filosofia cinese del Tao).
In particolare, Morin dice che: Queste quattro grandi tipi di interazione permettono nel cuore del disordine dell'agitazione, di far sorgere un ordine fisico nella e con la formazione di organizzazioni - nuclei, atomi, astri (...) Così il nostro universo si costituisce in un tetragramma dialogico di interazioni nelle quali sono combinati in modo nello stesso tempo antagonista, concorrente e complementare:

L'acqua resta liquida a ben vedere in un limitato "range" di temperatura, ossia fra zero e cento gradi centigradi, perché altrimenti si trasforma in ghiaccio o in vapore acqueo, pur non cambiando le singole particelle elementari di cui è composta la singola molecola: cambia solo l'organizzazione dell'insieme delle molecole e la loro energia cinetica.
Questi range limitati ci fanno capire come la nostra stessa esistenza sia funzione di particolari e fortunate condizioni ambientali.
A ben vedere, inoltre, non è nemmeno certo come si sia sviluppata l'acqua sul nostro pianeta (guarda anche qui e qui), ossia se la sua origine sia endogena e dipendente dalla primordiale attività vulcanica o esogena, a seguito dell'impatto di comete, il cui nucleo è ricco d'acqua, ed asteroidi.
Quello che sappiamo per esperienza diretta sull'acqua è che essa ci è indispensabile per vivere e, in base agli studi anche più elementari, che essa è alla base della genesi della vita sul nostro pianeta.
Noi stessi siamo fatti in buona parte di acqua, che rappresenta circa il 65% della nostra massa corporea,  raggiungendo percentuali elevatissime nella composizione di taluni liquidi corporei come il liquido cefalo-rachidiano (99%), il midollo osseo (99%) ed il plasma sanguigno (85%).

Fonte: http://www.nlm.nih.gov/

Insomma, la cosa stupefacente e meravigliosa che possiamo osservare è che noi esseri umani, come tutta la vita sul nostro pianeta, siamo il frutto di un complesso processo di auto-organizzazione che ha una sorta di centro "iper-sferico" nelle molecole dell'acqua e nella loro "danza" con il "resto degli elementi  chimici", in particolare con il carbonio. L'acqua è tanto fuori che dentro di noi e noi stessi scambiamo con l'ambiente regolarmente acqua assimilando quella pulita ed eliminando quella "usata" sotto forma di liquidi corporei, partecipando inoltre ad un ciclo eco-sistemico più ampio in cui l'acqua è di certo un elemento fondamentale. Il nostro cervello è immerso, in un vero e proprio stato di galleggiamento, nel citato liquido cerebro-spinale (detto anche acqua di rocca), che durante la fase dell'embrione ha una importante funzione nutritiva di tutto il sistema nervoso centrale e successivamente la riveste per le leptomeningi (insieme di aracnoide e pia madre) e per l'ependima, ed inoltre ha delle importanti funzioni:
- meccaniche di lubrificante e di protezione e ammortizzazione in quanto, per il principio di Archimede, il peso di un cervello adulto immerso nell'acqua di rocca è di soli 50 grammi a fronte di una massa di circa 1300 grammi;
- immunologiche;
- di controllo ormonale e vegetativo;
- di rimozione da soluti di fluido extra-cellulare.

In sintesi, il nostro cervello è davvero un cervello nella vasca, usando una espressione della filosofia della mente, ma a differenza dell'ipotesi filosofica del cervello nella vasca in quanto tale esso non solo ha bisogno, come sostiene Alva Noe, di tutto il corpo per poter essere cosciente e per poter pensare, ma ha bisogno dell'ambiente naturale e di quello socio-culturale.
Di questo aspetto dell'emergenza della coscienza tratterò su questo blog e quindi potrete leggere molto presto degli spunti, spero interessanti, sul rapporto mente-cervello-ambiente.
Riassumendo, abbiamo visto che in una molecola d'acqua è racchiuso un mondo "invisibile" ed affascinante governato in primis dalle leggi classiche della termodinamica e poi, aumentando lo zoom (la scala di osservazione), da quelle quantistiche, che l'acqua è sinonimo di vita e che il pensiero stesso è comodamente avvolto e permeato da questo liquido fondamentale.

Fonte: http://www.greencrossitalia.it/

Resta da fare una considerazione di ciò che l'essere umano fa dell'acqua e di come la stessa è distribuita ed accessibile sul nostro pianeta. E qui, come sappiamo, vengono le dolenti note.
L'acqua oggi è sempre più una risorsa inegualmente distribuita e le previsioni non sono certo confortanti a causa dello sviluppo demografico, dello sviluppo economico e del relativo inquinamento.
Stando alle statistiche delle Nazioni Unite circa il 70% dell'acqua (cd. "freshwater") è utilizzata per l'irrigazione agricola, il 22% per l'industria ed il restante 8% per uso domestico, ma quello che preoccupa è il tasso di incremento della domanda, che entro il 2025 è stimato in un aumento del 50% nei paesi in via di sviluppo e del 18% nei paesi sviluppati.
Sempre per la data citata, la FAO stima che circa 1,8 miliardi di esseri umani vivranno in condizioni di assoluta scarsità di acqua e che i 2/3 della popolazione mondiale avranno seri problemi in tal senso. Le zone del mondo a rischio sono molti paesi dell'Africa, del Medio Oriente, Asia Orientale e alcuni paesi dell'Europa dell'Est (guarda qui per una sintesi e qui per un approfondimento).
Last but not least, una osservazione sul nostro consumo di acqua potabile. E' ormai abitudine comune bere acqua in bottiglia, magari con le "bollicine" quando, invece, ci dicono sempre più spesso che l'acqua negli acquedotti non è poi così male o comunque non è peggio rispetto a quella in bottiglia (vedi qui e qui). Oltre il noto problema ambientale che ciò comporta (petrolio consumato, costi di trasporto, consumo di acqua per la produzione di PET, emissioni di CO2), vorrei sottolineare come sia ravvisabile in questo fenomeno il nostro rapporto di crescente sfiducia in tutto ciò che dovrebbe essere naturale a favore di una sua versione "sterilizzata" di tipo industriale, laddove la sfiducia iniziale è causata dalla stessa industrializzazione e dal relativo inquinamento.
Davvero paradossale, no?
E, infine, vorrei concludere con una poesia sul mare - l'acqua ispiratrice per eccellenza - di Fëdor Ivanovič Tjutčev intitolata "Sogno sul Mare" :

"E il mare in tempesta agitava la nostra barca; 

Io, assonnato, mi abbandonavo al capriccio delle onde. 

Due infiniti erano dentro di me, 

Giocavano con me al loro piacere

Io giacevo stordito nel caos dei suoni

Ma sul caos dei suoni si innalzava il mio sogno

Nell'ardore della febbre creava il suo mondo;

La terra verdeggiava, scintillava l'etere,

Giardini-labirinti, palazzi, colonne

E brulicava una folla di esseri silenziosi."

W il Carnevale della Chimica 2011!
Ringrazio il Chimico impertinente per avermi invitato a questa iniziativa che ritengo davvero simpatica ed utile e che è stata promossa da Franco di Chimicare (che ha ospitato il primo carnevale) e Claudio Pasqua di Gravità Zero.
Dedico questo post, inoltre, ai miei figli Giada, 10 anni, e Alessandro, 7 anni e mezzo, e a tutti i bambini e ai ragazzi perchè possano appassionarsi ai temi della scienza in maniera sempre "carnevalesca" e gioiosa.


P.S. il "carnevale di link" di questo post vuole essere uno stimolo all'approfondimento, spero che li "clicchiate" e magari vi appassioniate a qualche argomento che ancora non conoscete.