Tutto ciò che ci circonda è energia. Quindici miliardi di anni fa l'universo ha avuto inizio con una immensa esplosione, il Big Bang. È da questa energia che sono nati gli elementi chimici, si sono formate le galassie, le stelle e i pianeti, tra cui la nostra Terra. La vita, l’uomo, e tutto ciò che lo circonda è il prodotto dell'evoluzione dell'energia cosmica generata in quella primordiale frazione di secondo.
L’energia è alla base dello sviluppo della civiltà. L’evoluzione trova una stretta corrispondenza con il progredire delle capacità dell’uomo di controllare i processi di trasformazione dell'energia. Dall'uso del fuoco e del vento, fino all'invenzione della macchina a vapore e alla tecnologia elettronica, quantità sempre più grandi di energia sono state imbrigliate con metodi sempre più complessi, e con un impatto immenso, sia creativo sia distruttivo, per la vita umana, e per l'intera biosfera.

APPROFONDIMENTO

Tutto è energia. La materia è energia in forma condensata: materia e energia possono trasformarsi l'una nell'altra secondo la famosa formula di Einstein, E = mc 2. Nell'evoluzione dell'universo una iniziale altissima concentrazione di energia si è andata espandendo e raffreddando, dando origine prima alle particelle che compongono la materia (elettroni, protoni, neutroni, eccetera) poi agli atomi, dai più leggeri, idrogeno e elio, a quelli via via più pesanti. Le nubi caldissime di materia dispersa nel cosmo in espansione si sono condensate a formare galassie, stelle, pianeti. Sul pianeta Terra (e chissà su quanti altri?) la dinamica di materia e energia ha generato quelle squisite e complesse aggregazioni che chiamiamo organismi viventi. Nella vita sulla Terra, la sola che conosciamo, i composti dell'elemento carbonio hanno un ruolo predominante. Non sappiamo per ora se la vita basata sul carbonio sia l'unica forma possibile, né se essa esista altrove nell'universo.

La vita è in ogni suo aspetto trasformazione dell'energia. Il suo alimento fondamentale è l'energia solare. Il sole è un'immensa fornace termonucleare, che irraggia luce e calore prodotti dalla trasformazione dell'idrogeno in elio. In questa trasformazione una certa quantità materia diviene energia secondo la formula E = mc 2. Poiché c, la velocità della luce, è un numero grandissimo (300.000 chilometri al secondo), basta una piccolissima massa (m) di materia per produrre una grandissima quantità di energia (E). Le piante si servono dell'energia solare per trasformare molecole semplici (acqua, anidride carbonica) in molecole più complesse (carboidrati), di cui gli animali e l'uomo si nutrono: esse rappresentano il primo gradino della catena alimentare che è alla base della vita.

Da lungo tempo l'umanità ha appreso a servirsi di processi naturali di trasformazione dell'energia per i propri fini. Il fuoco (trasformazione di energia chimica contenuta nel legno in luce e calore) ci ha permesso di scaldarci, di cuocere i cibi e di forgiare i metalli. L'energia del vento ci ha permesso di navigare sui mari e di scambiare beni e conoscenze fra paesi lontani. Alcuni esempi di tecnologia energetica dell'antichità: l’elettricità ottenuta da una pila primordiale nell’antica Babilonia; il fuoco greco, composto del petrolio cui veniva dato fuoco; i mulini a vento ed i mulini ad acqua per macinare i cereali; l’estrazione di acqua dai pozzi con le pietre, esempio di utilizzo dell’energia gravitazionale. Poi via sono venute trasformazioni più sofisticate: dal Rinascimento ad oggi, con la costruzione di macchine, questo processo è andato espandendosi con un ritmo esponenziale. Una tappa fondamentale fu l'invenzione, della macchina a vapore, che trasforma il calore (prodotto bruciando per esempio carbone) in lavoro (movimento di parti meccaniche). Questa innovazione, perfezionata dallo scozzese James Watt nel 1765, diede l'avvio alla rivoluzione industriale, con conseguenze incalcolabili per l'intera organizzazione sociale. Il nome di Watt è ricordato nell'unità di misura della potenza, la grandezza che misura l'energia erogata per unità di tempo. Un'altra tappa importante fu l'invenzione della pila, che trasforma l'energia chimica in energia elettrica: questa fu realizzata nel 1799 dall'italiano Alessandro Volta, il cui nome è ricordato nell'unità di misura della tensione elettrica, il volt. L'energia elettrica, particolarmente nella forma della sua più raffinata pronipote, l'elettronica, è alla base di gran parte della tecnologia di cui ci serviamo ogni giorno, così come della rivoluzione informatica in cui siamo attualmente immersi e che preannuncia conseguenze altrettanto radicali della rivoluzione industriale.

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CRONOLOGIA

1948 circa:
Gorge Gamow sviluppa per primo la teoria del Big Bang.

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DOMANDE E RISPOSTE

L’anno-luce è una misura di spazio o di tempo?
E’ una misura di spazio ed equivale alla distanza percorsa dalla luce in un anno. Tenendo conto che la luce viaggia nel vuoto alla velocità di 3x10 8 m/s, un anno luce corrisponde a 9465x10 12 metri. L’anno-luce è l’unità usata per le misurare le distanze cosmiche.

Qual è la temperatura media dell’universo, o meglio quella del fondo di radiazione cosmica?
E’ 2,7 gradi Kelvin, pari a circa –270°C.

Da che cosa deriva la parola elettricità?
Deriva dalla parola greca electron che significa ambra, dal momento che gli antichi avevano scoperto che strofinando con un panno di lana l’ambra, questa si elettrizzava, acquistando la capacità di attirare piccoli frammenti di carta.

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LO SAPEVI CHE...

Il consumo e la domanda di energia viene presentata in una unità di misura particolare il Tep, sigla che sta per tonnellata di petrolio equivalente, e il suo multiplo il Mtep (un milione di Tep). I consumi di energia nel mondo per il 2050 sono previsti in 700 miliardi di Tep. L’Italia nel 2002 ha richiesto energia elettrica per 305 TWh (1 terawattora=10^6 MWh) e la richiesta di energia primaria - carbone, gas , petrolio -è stata 186 Mtep.

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