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0355. L'universo è infinito?

L'universo è infinito? Se si come fa ad espandersi? cioè come può andare oltre l'infinito? (Fabio) ( 2253_3229_5626)

sem_esperto_verde L’universo non è infinito ma neppure ha limiti nel senso che... non è limitato. Detta in questi termini, la risposta sembra, più che risolvere, aumentare i dubbi del nostro web-nauta sull’argomento. Succede spesso, leggendo testi di divulgazione di scontrarsi con paradossi e contraddizioni apparentemente inconciliabili, ma in fisica come in altre discipline scientifiche, il più delle volte, non si tratta di incongruenze reali ma di inadeguatezza della nostra capacità di rappresentazione e linguaggio. Talvolta ciò che la matematica descrive, come Galileo Galilei icona_biografia ci insegna, la matematica icona_esperto[121] è il linguaggio della scienza, non trova nel linguaggio comune termini appropriati. In questo caso, ad esempio, se seguiamo il senso comune, siamo indotti ad immaginare le distanze ed i limiti dell’universo solo in termini di lunghezze. La rappresentazione del cosmo che così riusciamo a costruire nella nostra mente è assolutamente fuorviante e ci porta a perderci in intricati labirinti logici tra fisica e filosofia. Come arrivare allora ad una corretta interpretazione di una realtà che non è alla portata dell’esperienza diretta? La risposta esiste, e fortunatamente, ci è stata data chiaramente da scienziati del calibro di Lorentz icona_biografia , Minkoski icona_biografia ed Einstein icona_biografia (del quale si è festeggiato nel 2005, anno mondiale della fisica icona_wy2005 , il centenario dell’annus mirabilis). Essi ci hanno spiegato che dobbiamo misurare le distanze oltre che nello spazio, anche nel tempo.

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Poster del progetto “Fisica in autobus” icona_linkesterno per il WYP2005 icona_wy2005 dedicato ai neutrini, raggi X e fotoni.

Se i nomi ed il pensiero di questi grandi studiosi ci spaventano e se pregiudizialmente rinunciamo a capire certi concetti giustificandoci poiché non siamo in possesso dei complicati strumenti della matematica e della fisica, commettiamo inammissibili errori e ci condanniamo a restare estranei culturalmente al processo che fa progredire il mondo: la scienza.

Cominciamo con considerare semplicemente la distanza tra le stelle. Essa viene misurata in anni luce . È questa una misura di lunghezza corrispondente alla distanza percorsa in un anno viaggiando alla velocità della luce nel vuoto, velocità massima permessa dalle leggi fisiche. Esprimere le distanze in termini di anni-luce (quindi di spazio-tempo) risponde a particolari esigenze di studio in astrofisica, ma riflettendo, ci rendiamo conto che è questa un’operazione che compiamo istintivamente, quotidianamente, anche noi quando sono in gioco distanze enormi o che, in qualche senso, non consideriamo immediatamente alla nostra portata. Ricordiamoci dei pionieri che hanno sempre espresso le distanze valutando il tempo necessario a percorrerle secondo il mezzo posseduto. Quanti giorni di cammino? E a cavallo? Oppure per usare un esempio molto più familiare, pensiamo al traffico cittadino che fa perdere di senso la misura in km delle distanze, se pensiamo che a volte pochissimi chilometri ci impegnano per ore. Ci rendiamo quindi conto che ha senso pensare alle stelle o a qualsiasi altro corpo celeste ed anche a qualsiasi evento che si verifica nell’universo, distanti da noi nello spazio ma anche soprattutto nel tempo.

Anche la nascita dell’universo è stato un evento, ovviamente il più antico, come ci indica la teoria del Big Bang e come ci confermano numerosi esperimenti ed osservazioni, che si è verificato circa 13 miliardi di anni fa. Da allora l’universo si espande continuamente seguendo la legge individuata originariamente da Hubble icona_biografia, un altro cardine della nostra conoscenza del cosmo. Da allora ogni punto nello spazio cosmologico si allontana rispetto ad un altro, tanto più velocemente quanto più i due sono distanti tra loro . Per quanto possa essere profonda la distanza che ci divide da un astro, per quanto velocemente esso si possa allontanare da noi, i raggi di luce che da esso partono e che giungono a noi, non potranno mai avere percorso una distanza superiore a 13 miliardi di anni-luce icona_esperto[152] icona_esperto[353]. Una distanza enorme, tradotta in chilometri, un rigo intero di cifre, ma non infinita! Perché, per quanto antico sia l’attimo in cui il raggio di luce è partito, esso non può mai essere antecedente al primo in assoluto evento del cosmo, la nascita dell’universo stesso. Dunque, l’universo non è infinito icona_esperto[353]. Ma quali sono i suoi limiti? Alla luce di quanto detto, alla luce della perfetta dicotomia spazio-tempo, e della comprovata espansione cosmologica, tale domanda diventa priva di senso alla stessa stregua della domanda: quali sono i limiti del tempo?

ScienzaPerTutti_espansione_universo

Il destino dell’universo dipende dal tipo di spazio (curvo linea verde, piatto linea blu, a sella linea rossa). Recenti risultati dell’esperimento WMAP icona_linkesterno sembrano mostrare che il nostro universo segue la linea rossa esso è chiuso, in espansione accelerata

Ha senso invece chiedersi quale sarà il destino estremo dell’universo icona_esperto[212] , ovvero, se esistono le condizioni fisiche tali che l’espansione durerà per sempre, o se la massa esistente creerà un’attrazione gravitazionale tale che l’universo crolli su se stesso attraverso un’involuzione fino al temuto “big crunch” icona_glossario , o se, ancora, si sgretolerà completamente sotto l’azione di eventuali forze misteriose che si oppongono a quella gravitazionale icona_esperto[188]. In questo senso, il percorso scientifico necessario per poter fornire una risposta definitiva, è prevedibilmente ancora lungo e complesso.

Giuseppina Modestino – Fisico


 

 

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Ultima modifica: 28 maggio 2018

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