Riassunto
Alcune caratteristiche fisiche della luce e dei nostri occhi fanno capire che ci siamo evoluti da forme di vita acquatiche.
In modo del tutto inaspettato alcune caratteristiche della luce forniscono una prova piuttosto convincente del fatto che ci siamo evoluti da forme di vita marine. Fisica ed evoluzione delle specie legate tra loro, vediamo com’è possibile.
La natura della luce
La luce rappresenta uno dei fenomeni fisici più interessanti. Nel corso dei secoli molti filosofi e scienziati si sono chiesti quale fosse la natura della luce e dei colori. Per quanto si trattasse di un fenomeno che sperimentiamo continuamente, la sua essenza rimase oscura per molto tempo.
Nel 1600 si contrapposero tra loro due fazioni: una ipotizzava che la luce fosse formata da particelle, l’altra ipotizzava che la luce fosse un’onda. Inizialmente la teoria corpuscolare andava per la maggiore, ma nel corso del 1700 e del 1800 si accumularono nuove prove a sostegno della teoria ondulatoria che diventò la più accreditata.
Nella seconda metà dell’800 Maxwell fece una delle scoperte più importanti di sempre, capì che la luce è un’onda elettromagnetica. Cosa significa? Possiamo immaginare che in ogni punto dello spazio ci siano un vettore che descrive il campo elettrico e un vettore che descrive il campo magnetico.
Maxwell scoprì che facendo variare il campo in punto (ad esempio spostando delle cariche elettriche), questa variazione si propaga poi nello spazio, in modo simile a quando con la mano spostiamo rapidamente l’acqua sulla superficie di una piscina e creiamo un’onda che si propaga.
Nei primi anni del ‘900 alcuni particolari fenomeni costrinsero a ripensare nuovamente alla natura della luce che si scoprì essere di tipo dualistico: a volta si comporta come un’onda, a volte come una particella (per approfondire vedi Wikipedia: Dualismo onda particella).
Tuttavia, per spiegare la maggior parte dei fenomeni riguardanti la luce, non è necessario scomodare questi ultimi sviluppi ed è sufficiente considerare la luce come un’onda elettromagnetica.
La seguente animazione ci aiuta a capire cos’è un raggio di luce.
Un raggio di luce è una variazione del campo elettromagnetico che si propaga nello spazio.
La distanza tra due creste si chiama lunghezza d’onda e i diversi colori che percepiamo non sono altro che vibrazioni con diversa lunghezza d’onda.
Sono onde elettromagnetiche anche i raggi gamma, i raggi x, le onde radio, le microonde, gli infrarossi. Quella che noi chiamiamo luce è una tipologia molto ristretta di onde elettromagnetiche rispetto a tutte quelle possibili, l’unica che riusciamo a percepire con i nostri occhi.
L’assorbimento della luce e l’evoluzione
La luce si può propagare nel vuoto (arriva a noi dal sole attraversando lo spazio vuoto) e si può propagare anche all’interno di alcuni materiali, ad esempio il vetro o l’acqua, e per questo li chiamiamo trasparenti.
La maggior parte dei materiali, tuttavia, non si lascia attraversare dalla luce visibile. Non vediamo attraverso i muri o i tavoli o le persone. I materiali non trasparenti si chiamano opachi.
Eccoci finalmente al punto interessante: l’acqua non è trasparente a tutte le lunghezze d’onda. Anzi, praticamente si lascia attraversare solamente dalla luce visibile, mentre assorbe tutti gli altri tipi di onde elettromagnetiche.
Il seguente grafico mostra lo spettro di assorbimento dell’acqua. Per le varie lunghezze d’onda che si trovano sull’asse orizzontale si vede il corrispondente livello di assorbimento da parte dell’acqua.
Dove il grafico ha valori bassi significa che quelle lunghezze d’onda riescono a propagarsi nell’acqua, dove il grafico è più alto significa che quelle lunghezze d’onda vengono maggiormente assorbite e non si propagano facilmente in acqua.
Dal grafico si può notare come la luce visibile sia l’unico tipo di onda elettromagnetica che si propaga facilmente nell’acqua. Anche spostandosi di poco verso l’ultravioletto o l’infrarosso, l’assorbimento aumenta in modo considerevole, impedendo a queste onde di propagarsi per più di qualche metro. Per altre lunghezze d’onda l’assorbimento è ancora maggiore per cui vengono sostanzialmente bloccate dall’acqua.
È chiaro allora che il nostro apparato visivo si è sviluppato in antiche forme di vita marine, in modo da rilevare l’unico tipo di onde elettromagnetiche che potevano essere utili per osservare il mondo circostante.
Poi, quando gli animali sono riusciti a colonizzare la terra, alcune caratteristiche della visione sono cambiate per adattarsi alla nuova situazione (e diversi animali hanno apparati visivi un po’ diversi), ma il tipo di onde elettromagnetiche che potevano essere rilevate non è più cambiato.
Una prova interessante a conferma della teoria dell’evoluzione delle specie.
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