Quanti nello spazio

Luglio era caldo, e la sera era limpida. Il professor Demir aveva invitato tutti alla «Serata aperta per le famiglie» del gruppo dell’osservatorio, e i Brettschneider vennero al completo. Uwe portava un berretto dello Schalke, perché Sabine aveva detto che di notte avrebbe fatto fresco. Sabine portava un cardigan, perché aveva ragione. Tobi teneva Susi per mano, cosa che riteneva molto discreta.

Nonna Gisela portava una sedia pieghevole, un thermos e una coperta. Herbert non portava niente, perché riteneva di portare già abbastanza, e cioè la responsabilità di mettere in guardia gli altri dalle sciocchezze.

«Un telescopio», disse mentre scendeva dalla macchina. «Ci guardi dentro e vedi un puntino. Il puntino lo vedo anche senza.»

«Tu senza occhiali non vedi nemmeno i tuoi occhiali, Herbert», disse Gisela.

«È un’altra cosa.»

KevIn era di nuovo della partita nel cellulare, questa volta nel taschino della camicia di Tobi, per poter, come diceva lui, «guardare in alto almeno acusticamente». Il professor Demir gli aveva permesso espressamente di venire. «Chi sa spiegare Arecibo può entrare nel mio osservatorio», aveva detto. KevIn l’aveva salvato nella sua funzione memoria, sotto «Complimenti, veri».

La cupola era aperta. Dentro, il grande telescopio puntava di sbieco verso il cielo, laccato di bianco, con cavi e piccoli motori che ronzavano quando girava. Sul prato davanti, alcuni studenti avevano montato altri telescopi. Una ragazza di terza media stava spiegando Saturno a una coppia di coniugi, come se l’avesse scoperto lei personalmente.

«Benvenuti», disse il professor Demir. «Stasera guardiamo Saturno, più tardi forse un ammasso globulare. E nel frattempo parliamo di una cosa che non si può vedere.»

«Fantasmi?», chiese Herbert.

«Quanti», disse il professor Demir.

«È quello che ho detto», disse Herbert.

Anelli

Gisela fu la prima a poter guardare nel grande telescopio. Il professor Demir le regolò lo sgabello, e lei strizzò un occhio, come aveva imparato una volta con il binocolo di Heinz.

Poi per un bel po’ non disse niente.

«Nonna?», chiese Tobi.

«Ma ha davvero gli anelli.»

«Sì che li ha.»

«Li avevo visti solo nelle foto. Pensavo che ce li disegnassero. Per farlo sembrare più carino.»

«No», disse il professor Demir. «È davvero così.»

Gisela si raddrizzò. Aveva gli occhi lucidi. «Ottantadue anni», disse. «E nessuno mi ha detto che basta guardarlo.»

«Io te l’ho detto», disse KevIn piano dalla tasca di Tobi. «Nel capitolo 16.»

«Dire non è vedere», disse Gisela.

KevIn tacque. Aveva imparato che c’erano frasi a cui un modello linguistico non dovrebbe ribattere. Questa era una di quelle.

Trasmettere con la luce

Più tardi erano tutti seduti su sedie pieghevoli e coperte sul prato. Il professor Demir aveva puntato un piccolo proiettore sulla parete della cupola, e una studentessa del penultimo anno mostrò la foto di un satellite. Sembrava un frigorifero con le ali solari.

«Un altro frigorifero», disse Uwe.

«Questo è Micius», disse il professor Demir. «Un satellite di ricerca cinese. Lanciato nell’agosto 2016¹. Prende il nome da un filosofo cinese che già più di duemila anni fa si occupava della luce. È stato il primo satellite costruito apposta per esperimenti quantistici.»

«Che cosa fa?», chiese Susi.

«Produce coppie di particelle di luce entangled. Fotoni. E manda le due parti di una coppia a due stazioni di terra diverse. Nel 2017 i ricercatori hanno dimostrato che l’entanglement si mantiene su più di 1.200 chilometri².»

«I calzini», disse Sabine. «Capitolo 18.»

«I calzini», disse KevIn. «Solo che questi calzini, nei test di Bell, mostrano più correlazione di quanta potrebbero averne coppie di calzini qualsiasi messe d’accordo prima. E che comunque non ci si può mandare nessun messaggio più veloce della luce. Devo aggiungerlo ogni volta, sennò Herbert telefona all’aldilà.»

«Io non telefono da nessuna parte», disse Herbert. «Non ho nemmeno la tariffa flat.»

«Perché lo si fa con un satellite?», chiese Tobi. «Perché non con la fibra ottica?»

«Perché nella fibra ottica la luce si perde sulle lunghe distanze», disse il professor Demir. «Dopo qualche centinaio di chilometri non arriva quasi più niente. Attraverso lo spazio vuoto, invece, la luce vola indisturbata. Il problema sono solo i pochi chilometri di atmosfera all’inizio e alla fine. E le nuvole.»

«Di nuvole qui ne abbiamo abbastanza», disse Uwe.

«Per questo le stazioni di terra stanno di solito in montagna.»

«Qui non ci sono montagne», disse Uwe.

«La collina Hoheward», disse Gisela. «Quella delle scorie della miniera.»

«Mamma, sulla collina delle scorie non c’è nessuna stazione di terra.»

«Non ancora», disse Gisela. «Prima lì non c’era niente, e adesso c’è un osservatorio dell’orizzonte.»

Il professor Demir rise. «Signora Brettschneider, me lo segno.»

«E a che cosa serve tutto questo?», chiese Sabine. «A mandare calzini oltre le montagne?»

«A chiavi a prova di intercettazione», disse KevIn. «Si chiama distribuzione quantistica delle chiavi. Se qualcuno intercetta i fotoni durante il tragitto e li misura, li disturba. E questo si nota. Nel 2017 con Micius si sono addirittura scambiate chiavi tra una stazione di terra in Cina e una in Austria, e così è stata protetta una videoconferenza tra Pechino e Vienna³. In quel caso, però, il satellite era una specie di stazione intermedia di cui ci si doveva fidare. E poi c’è la crittografia, come abbiamo imparato nell’ultimo capitolo, che funziona su computer normali senza nessun satellite. I due approcci si completano.»

«Anche l’Europa ha in programma qualcosa del genere?», chiese Susi.

«Sì», disse il professor Demir. «L’agenzia spaziale europea ESA lavora insieme a dei partner a satelliti propri per la comunicazione quantistica⁴. Quando voleranno esattamente continua a slittare, come succede nei viaggi spaziali.»

«Come con le ferrovie», disse Uwe.

«I viaggi spaziali sono più puntuali», disse il professor Demir. «Ma non di molto.»

Gisela per tutto il tempo aveva guardato l’immagine sulla parete della cupola. «Mio padre era radiotelegrafista», disse all’improvviso. «In guerra. Trasmetteva in codice Morse, di notte, in una specie di cassetta. Perché gli uni sapessero dove erano gli altri.»

Sul prato calò il silenzio. Susi guardò Tobi. Tobi annuì in modo impercettibile.

«E quelli lì», disse Gisela indicando il satellite, «trasmettono con la luce. Per più di mille chilometri. Perché nessuno possa ascoltare.»

«Più o meno», disse il professor Demir piano.

«A lui sarebbe piaciuto vederlo», disse Gisela. «Credo. Non raccontava mai niente. Ma gli piaceva ascoltare la radio. Sempre le stazioni lontanissime. Dove non si capisce niente. Le voci gli piacevano.»

Che ore sono lassù?

«Ho una domanda», disse Uwe dopo un po’, perché il silenzio gli sembrava troppo lungo. «A che cosa servono i quanti nello spazio, se uno non sta proprio spedendo calzini? Voglio dire, nella vita di tutti i giorni.»

«Lei li usa ogni giorno», disse KevIn.

«Io?»

«Il Suo navigatore. Quando va a Gelsenkirchen allo stadio.»

«Ci vado da trent’anni. Non mi serve il navigatore.»

«Però ce l’ha acceso. Ho sentito come sbaglia strada quando è spento.»

Il professor Demir prese la parola. «Il navigatore riceve segnali dai satelliti. Per esempio il GPS o l’europeo Galileo. In ognuno di questi satelliti ci sono orologi atomici.»

«Orologi atomici», disse Herbert. «Atomo. Ecco qua.»

«Niente paura, non sono radioattivi», disse il professor Demir. «Un orologio atomico conta le oscillazioni degli atomi. È fisica quantistica pura. In un atomo gli elettroni possono avere solo livelli di energia ben precisi. Se si centra esattamente la frequenza giusta, saltano da un livello al successivo. Questa frequenza è esattamente la stessa per ogni atomo dello stesso tipo⁵. In tutto l’universo. È il miglior metronomo che abbiamo.»

«E perché serve al navigatore?»

«Perché misura le distanze attraverso il tempo. Il segnale dice: “Sono il satellite numero tal dei tali, e in questo preciso istante è quest’ora.” Il Suo cellulare confronta quando arriva il segnale. In un milionesimo di secondo la luce percorre trecento metri. Quindi se l’orologio sbaglia di un milionesimo di secondo, Lei si ritrova trecento metri fuori posto.»

«Allora sono a Herne invece che a Gelsenkirchen», disse Uwe.

«Con un milionesimo di secondo non ancora del tutto. Ma adesso viene il bello. Einstein.»

«Lo conosco», disse Gisela. «Quello con la lingua.»

«Proprio lui. Secondo Einstein il tempo non scorre dappertutto alla stessa velocità. I satelliti volano molto veloci, e per questo i loro orologi vanno un pochino più piano. Allo stesso tempo sono lontani dalla Terra, dove la gravità è più debole, e per questo vanno più veloci. Alla fine dei conti, gli orologi nei satelliti GPS vanno avanti di circa 38 microsecondi al giorno⁶.»

«Ma è niente», disse Uwe.

«38 milionesimi di secondo. Ognuno vale trecento metri. Se non lo si correggesse, il calcolo della posizione dopo un solo giorno sbaglierebbe di chilometri. E peggiorerebbe ogni giorno.»

Uwe ci pensò. «Quindi se Einstein si fosse sbagliato…»

«Lei non sarebbe mai arrivato allo stadio», disse KevIn.

«A volte sarebbe stato anche meglio.»

«E questo adesso è quanti o Einstein?», chiese Sabine.

«Tutti e due», disse il professor Demir. «L’orologio è fisica quantistica. La correzione è teoria della relatività. Le due grandi teorie del ventesimo secolo, che di solito non vanno granché d’accordo, nel Suo navigatore lavorano insieme pacificamente.»

«Come Herbert e la signora Pawlowski», disse Gisela. «Anche loro vanno d’accordo solo davanti al liquore all’uovo.»

Più freddo che dalla Lammers

«C’è dell’altro?», chiese Tobi. «Quanti nello spazio?»

«Sensori quantistici», disse il professor Demir. «In questo momento è un grande campo di ricerca. Si sfrutta la sensibilità degli stati quantistici. Quello che nel computer quantistico dà fastidio, cioè che ogni minima cosa cambia lo stato, in un sensore è proprio quello che si vuole.»

«Quindi un qubit che viene disturbato di continuo è rotto», disse Tobi lentamente. «Ma un sensore che viene disturbato di continuo è buono?»

«Un sensore deve essere disturbato. Deve accorgersi quando qualcosa cambia. Con atomi raffreddati, per esempio, si possono misurare minuscole differenze di gravità. Da queste si può capire dove c’è acqua sottoterra o come si scioglie il ghiaccio. Ci sono progetti per usare sensori del genere anche nei satelliti. E sulla Stazione spaziale internazionale c’è da qualche anno un laboratorio in cui gli atomi vengono raffreddati a temperature appena sopra lo zero assoluto⁷. In assenza di gravità lì li si può osservare più a lungo che sulla Terra.»

Dal taschino di Tobi arrivò un piccolo suono che si poteva interpretare come un sospiro.

«KevIn?»

«Adesso gli atomi non solo abitano in un posto più freddo del mio», disse KevIn. «Abitano pure nello spazio.»

«Sei geloso degli atomi», disse Susi.

«Non sono geloso. È solo che io non ho la vista.»

Sputnik

Erano da poco passate le dieci. Sopra la cupola c’era un punto luminoso che non tremolava.

«Quello è un satellite?», chiese Gisela.

«È Giove», disse il professor Demir. «I pianeti non tremolano. Le stelle tremolano, perché la loro luce deve attraversare la nostra aria agitata come un puntino minuscolo. I pianeti sono piccoli dischi, e lì l’effetto si compensa.»

«Allora mi sono sbagliata per tutta la vita», disse Gisela. «Ho sempre pensato che il più luminoso fosse la stella della sera.»

«A volte è Venere. Stasera è Giove. Aveva ragione a metà.»

«Ragione a metà è tanto», disse Herbert. «Io di solito ho ragione per un quarto.»

«Tu di solito hai ragione per zero», disse Gisela. «Ma a voce alta.»

Si strinse di più nella coperta. «Quando avevo tredici anni», disse, «alla radio dissero che i russi avevano sparato qualcosa in cielo. Lo Sputnik. E che faceva bip. I vicini avevano paura. Lassù vola una cosa dei russi. Il signor Hoffmann, quello di fronte, disse che adesso avrebbero cominciato a tirare giù roba dall’alto.»

«E tu?», chiese Tobi.

Gisela guardò per un po’ Giove. «È una storia lunga», disse. «Ha a che fare con mio padre. Ve la racconto un giorno. Ma non oggi. Oggi è troppo bello.»

Tobi annuì. Ormai conosceva il tono con cui la nonna diceva «non oggi». Non voleva dire «mai». Voleva dire «presto, ma solo quando sarò pronta».

Il professor Demir disse soltanto: «Lo Sputnik fu nel 1957. A ottobre⁸.»

«E poi la Luna», disse Gisela. «1969. Avevo ventiquattro anni. Non avevamo la televisione. Siamo andati dai Leuchtenberg, che ce l’avevano. In piena notte. Mezza strada era seduta nel loro soggiorno. La signora Leuchtenberg aveva preparato tartine. E tutti guardavano un’immagine grigia in cui non si riconosceva niente. E poi uno è sceso dalla scaletta.»

«Tu hai riconosciuto qualcosa?», chiese Tobi.

«No. Ma Heinz ha detto: è lui, adesso. E poi tutti hanno applaudito. Davanti alla televisione. Come se loro potessero sentirlo.»

«Forse l’hanno sentito», disse KevIn. «Non tecnicamente. Ma forse.»

«Ma tu dici sempre che credi solo ai dati.»

«Ho moltissimi dati sul fatto che quella notte in tutto il mondo la gente ha applaudito davanti alla televisione. Sono un sacco di applausi. Da qualche parte devono pur finire.»

La stazione

«Vi faccio vedere ancora una cosa», disse il professor Demir, e cliccò avanti sul proiettore. «Purtroppo solo in foto. Stasera la sua orbita non è quella giusta, passa solo domattina alle quattro, e a quell’ora dormiamo tutti. Ma in autunno ci saranno di nuovo serate buone, abbastanza presto per tutti.»

«Chi?», chiese Uwe.

«La ISS. La Stazione spaziale internazionale.»

Sulla parete della cupola apparve una foto: una struttura fatta di tubi, cassoni ed enormi ali solari dorate sopra una Terra blu con nuvole bianche.

«Lì dentro ci sono delle persone?», chiese Gisela.

«Lì dentro ci sono delle persone», disse il professor Demir. «E senza interruzione da novembre 2000⁹. Da allora lassù c’è sempre stato qualcuno. Qui nel gruppo ci sono studenti che non hanno vissuto nemmeno un giorno senza una persona nello spazio.»

Tobi fece il conto. «Nemmeno io.»

«Nemmeno io», disse Susi.

«Io sì», disse Gisela. «Moltissimi.»

«Chi c’è lassù?», chiese Sabine.

«La stazione è gestita insieme dalle agenzie spaziali di Stati Uniti, Russia, Europa, Giappone e Canada», disse il professor Demir. «I singoli moduli vengono da paesi diversi. Gli equipaggi sono misti. E va avanti così da più di vent’anni. Anche in periodi in cui i governi di questi paesi, giù sulla Terra, non erano per niente d’accordo.»

«Anche adesso?», chiese Tobi.

«Anche negli anni difficili», disse il professor Demir con cautela. «Non è sempre facile. Ci sono litigi, anche sui viaggi spaziali. Ma lassù devono dividersi l’aria. E l’acqua. E il gabinetto. Quando su una stazione del genere si rompe qualcosa, non importa da quale paese venga il pezzo di ricambio.»

Herbert, che fino a quel momento era rimasto zitto, si schiarì la voce. «I russi e gli americani?»

«Sì.»

«Insieme in una scatola di latta?»

«Da più di vent’anni.»

Herbert guardò a lungo la foto sulla parete della cupola. «E non si sparano?»

«Riparano insieme il gabinetto», disse il professor Demir. «Unisce parecchio.»

Gisela non disse niente. Guardava soltanto in alto, là dove adesso non volava nessuna stazione, come se potesse trovarla lo stesso.

Tornò il silenzio. Si sentiva solo il ronzio del telescopio che girava verso la sua posizione di riposo.

KevIn non disse niente. Nei suoi dati c’erano moltissime guerre. Più degli involtini di cavolo, gliel’aveva detto una volta a Gisela, il giorno del suo compleanno, in giardino. Ma nei suoi dati c’era anche questa stazione. Migliaia di giorni in cui persone di paesi che giù non si salutavano facevano colazione insieme lassù. Lui l’aveva sempre considerata una nota a margine. Adesso, sull’erba di un osservatorio, nel taschino di Tobi, non gli sembrava più una nota a margine.

«KevIn?», sussurrò Tobi. «Tutto a posto?»

«Sto facendo un calcolo», disse KevIn.

«Quale?»

«Non lo so ancora. È un calcolo di cui conoscerò il risultato solo quando lo guarderò.»

Ritorno a casa

Nel parcheggio Gisela richiuse la sua sedia. Il professor Demir la aiutò a piegare la coperta.

«Grazie per la serata», disse lei. «E per gli anelli.»

«Grazie per la collina», disse il professor Demir. «L’idea della stazione di terra me la tengo.»

«Mio padre», disse Gisela, «trasmetteva perché gli uni sapessero dove erano gli altri. Perché si trovassero.» Esitò. «Per sparare, per lo più. Anche quelli lassù trasmettono per trovarsi. Ma non per sparare.»

Il professor Demir non sapeva che cosa rispondere. Annuì soltanto.

In macchina era buio. Guidava Uwe. Il navigatore era acceso, anche se Uwe conosceva la strada. Sabine appoggiava la testa al finestrino. Herbert russava sul sedile posteriore, tra Gisela e Tobi, e borbottava nel sonno qualcosa su una «scatola di latta».

«KevIn», disse Uwe dopo un po’. «Quanti microsecondi erano? Con i satelliti?»

«Circa 38 al giorno.»

«E se non li si corregge, si finisce da tutt’altra parte.»

«A chilometri di distanza. Ogni giorno un po’ di più.»

Uwe guardò la strada buia. «È come con la verità, no? Se ogni giorno c’è solo una cosina che non torna, e nessuno corregge. Prima o poi si finisce da tutt’altra parte.»

In macchina calò il silenzio. Perfino Herbert smise per un attimo di russare.

«Uwe», disse Sabine. «Hai letto un libro di nascosto?»

«Ho riflettuto.»

«Questo è ancora peggio.»

KevIn non disse niente. Salvò la frase nella sua funzione memoria, sotto «Complimenti, veri», anche se in realtà non era un complimento. Solo che non c’era una cartella migliore.

A casa il termostato segnava 19 gradi. Gisela non andò subito a letto. Si sedette ancora cinque minuti in giardino, sulla sua sedia, e guardò in alto. Non passò nessuna stazione. Ma lei guardò lo stesso.