"Vi spiego cosa sono
le onde gravitazionali"
Fisica, scoperte le onde gravitazionali
Cosa sono|Rovelli: risultato straordinario
Tutto quello che c'è da sapere
sulle onde gravitazionali
Negli ultimi anni della vita Einstein cercò di unificare matematicamente le tre forze fondamentali (di cui scrivo nel mio libro) con la forza di gravità di cui aveva previsto la manifestazione in onde speciali. La scoperta sperimentale di tali onde non può portare ancora ad una unificazione sotto una legge fisico-matematica delle tre forze fondamentali con la forza di gravità. Ma anche se si arrivasse a ciò (con la teoria del TUTTO) a che servirebbe tale legge? Ci porterebbe ad una migliore conoscenza dell'universo circa la sua origine? NO. Infatti è stata superata la teoria del Big Bang come origine di tutto l'universo, essendo stato ridotto il Big Bang a spiegazione del solo universo visibile. Ormai i cosmologi si sono affacciati concordemente alla teoria del PLURIVERSO, di cui quello visibile farebbe parte come uno dei tanti universi. Le pagine che qui riporto di un mio libro affrontano anche questo argomento.
DA UN MIO LIBRO (IO NON VOLEVO NASCERE)
Lo stesso Big Bang già nelle frazioni del suo primo secondo
indicherebbe una casualità che escluderebbe un progetto finalistico.
Si consideri, in primo luogo, che è
sperimentalmente dimostrata l'esistenza dell'antimateria, cioè di atomi aventi
particelle di carica opposta nei suoi protoni, elettroni, sino ai quark. Nel
primo secondo a partire dal Big Bang vi sarebbero state insieme la materia e
l'antimateria. Poi, per cause che gli scienziati non sono ancora riusciti a
spiegare, e forse non potranno mai spiegare, prevalse una certa quantità di
materia in più rispetto all'antimateria, che avrebbe portato alla quasi
scomparsa dell'antimateria, che ancora si riscontra nei raggi cosmici e negli
esperimenti che vengono fatti sottoponendo le particelle ad alti energie. Non
viene escluso dai cosmologi che oltre
l'universo visibile esistano altri universi con galassie formate da antimateria,
anche se ciò non è riscontrabile sperimentalmente perché l'eventuale collisione
tra galassie di materia e di antimateria dovrebbe produrre il loro
annichilimento con una produzione di energia così grande da rendere
sperimentabile la sua propagazione sino all'universo visibile. Tutto ciò
considerato, vi è da domandarsi se si possa considerare un “Dio che gioca ai
dadi”, secondo una famosa espressione che Einstein attribuiva alla meccanica
quantistica, fondata su leggi probabilistiche, che egli rifiutava, ritenendo
che la meccanica quantistica fosse una rappresentazione provvisoria delle leggi
che riguardano la fisica subatomica. Ma se l'universo visibile è nato dalla
casuale prevalenza della materia sull'antimateria scappa fuori un Dio che gioca
ai dadi, e lo stesso Big Bang perde la connotazione di un inizio assoluto, se
questo ci conduce a pensare che esso comportasse un disegno prestabilito. Si
sarebbe formata con l'antimateria una stella quale il sole con tutti i suoi
pianeti, tra i quali la Terra? Dunque nemmeno il Big Bang, anche a prescindere
dalla possibile esistenza di altri universi oltre quello visibile, può essere
un forte appiglio per un inizio assoluto, se all'assolutezza si unisce la
contingenza nella formazione delle
galassie costituite casualmente di materia, e non di antimateria.
In secondo
luogo, dal 1975 si è affacciato con Alan Guth il modello dell’universo
inflazionario partendo dall’ipotesi che le quattro forze fondamentali
(interazioni forti tra quark, deboli tra elettroni, elettromagnetiche e
gravitazionali) fossero distinte all’origine del Big Bang e in frazioni di un
secondo si siano fuse in modo diverso dando luogo a disomogeneità in diverse
regioni che, non avendo all’inizio relazioni causali, avrebbero prodotto delle
galassie come risultato di fluttuazioni casuali di densità della materia. La
configurazione dell’universo è pertanto dovuta ad una casualità vincolata però
da leggi fondamentali di interazione della materia. Vi sarebbero stati, dunque,
tempi diversi (pur ridotti a frazioni di secondo) nella fusione delle quattro
forze fondamentali, che sarebbero state soggette a fluttuazioni primordiali, che,
se abbastanza forti, avrebbero dato luogo a regioni di maggiore densità della
materia, da cui sarebbero sorte le galassie, mentre le fluttuazioni residue di
energia sarebbero andate a riempire un falso vuoto, o “bolla”, che sarebbe
all’origine dell’espansione attuale dell’universo. Se tale energia residua è
superiore ad una certa densità, definita critica, della materia dell’universo,
questo rimarrà in espansione, mentre, se è inferiore, l’universo è destinato a
contrarsi per il prevalere della forza di gravitazione.[1]
“La materia di
cui son fatti gli uomini e le stelle è il 5%
della materia dell’universo. Un altro 25% è nella forma di “materia
oscura”, che produce gravità ma che non possiamo vedere. Sembra che il 70% sia
nella forma di “energia oscura” o “energia del vuoto”, misterioso tipo di
materia che accelera l’espansione dell’universo, invece di frenarla, come
fanno, invece, la materia primaria e la “materia oscura”.[2]
Il fisico
Richard Feynman (Nobel 1965 per gli studi di elettromeccanica quantistica)
affacciò l’ipotesi che l’universo abbia storie multiple e diverse. Anche
secondo Stephen Hawking – a cui ingiustamente non è mai stato assegnato un
Nobel nonostante i suoi studi sui buchi neri, che egli dimostrò non essere tali
in quanto permettevano l’uscita di radiazioni – vi è la possibilità che
l’universo sia la somma di innumerevoli universi, che, compresi tra quelli che
erano possibili a partire dal Big Bang – momento della massima indeterminazione
e della massima densità di energia – si sarebbero realizzati strutturandosi
casualmente in galassie. Molti di essi, infatti non sono giunti alla formazione
di galassie per esclusione delle condizioni atte a favorire lo sviluppo della vita, mentre altri, sempre casualmente
– per diverse condizioni all’origine del Big Bang, e là dove la forza di
espansione ha subito un rallentamento a causa della maggiore densità, e perciò
della maggiore forza di gravitazione – hanno dato luogo alla formazione di
galassie e alla probabile, non necessaria, formazione della vita in più di una
galassia, con intelligenze aventi una forma diversa da quella umana. “Il genere
umano non vanta certo ottimi precedenti in fatto di comportamento
intelligente”.[3] “Innumerevoli prove
indicano che Dio è proprio uno che gioca a dadi”.[4]
Era stato il
fisico russo Alexander Friedman (1885-1922) a ipotizzare, sulla base della
relatività di Einstein, tre modelli di universo: 1) universo in espansione per
eccesso della forza di espansione originata dal Big Bang rispetto alla gravità;
2) universo in espansione al limite della velocità di fuga rispetto alla forza
di gravità, con velocità che rallenta senza mai annullarsi; 3) universo in
contrazione per eccesso di forza di gravità. Nel secondo modello rientra quello
di Einstein-De Sitter (1932).
In base alla legge di Hubble, che scoprì nel 1929
l’espansione dell’universo, le galassie si allontanano con una velocità
proporzionale alla loro distanza dalla Terra. Velocità oggi misurata in 15 km
al secondo per ogni milione di anni-luce di distanza, sì da arrivare a velocità
distribuite tra 7000 e 20.000 km al secondo. Si era pensato che tale
accelerazione dipendesse da una minore forza di gravitazione per densità minori
causate dall’espansione. Ma dopo la recente scoperta della “materia oscura” e
dell’opposta “energia del vuoto” – che ha sostituito la costante lambda
introdotta da Einstein come forza repulsiva della materia per bilanciare quella
di gravitazione ed impedire il collasso su se stesso dell’universo, che
Einstein, prima della scoperta di Hubble, credeva fosse stazionario, per cui
quello che egli definì il suo “grande errore” si tramutò in una vittoria - non si può escludere che la densità totale
della materia possa far prevalere la forza di gravitazione sulla forza di
espansione dell’“energia del vuoto” causando una successiva contrazione
dell’universo. Il fisico Leon Lederman (Nobel 1988) – che identifica “l’energia
del vuoto” con l’energia rilasciata dal Big Bang sotto forma di particelle e
radiazione di fondo (campo di Higgs) – ha ripreso i modelli di Friedman alla
luce del problema del calcolo della massa gravitazionale dell’universo, non
escludendo il terzo modello e precisando che le leggi della fisica sono valide
ancor prima del Big Bang. Tra i sostenitori del terzo modello vi erano, già
prima della scoperta della materia oscura, l’astrofisico Thomas Gold e il
fisico Steven Weinberg (Nobel 1978), statunitensi. L’astrofisico Efim S.
Fradkin ritiene che la forza gravitazionale nella massima contrazione
dell’universo possa spegnersi permettendo alle forze subnucleari di riprendersi
la libertà e di espandersi evitando il collasso cosmico.
Hawking non
aveva escluso il terzo modello prima di arrivare a considerare solo due modelli
cosmologici, di cui il primo contempla un’espansione decrescente dell’universo,
che non esclude – se la densità della materia supera una certa quantità critica
– che le galassie comincino a convergere nel Big Crunch, in un’enorme
implosione, mentre il secondo - se il
valore della densità della materia è inferiore alla quantità critica -
contempla la fine dell’universo per esaurimento dell’energia, con un
conseguente spegnimento di tutte le stelle nell’allontanamento delle galassie.[5].
In una precedente opera[6]
Hawking non aveva escluso una gravità con singolarità tali da impedire
l’implosione finale. Egli aveva rinunciato a questa soluzione perché avrebbe
comportato un’inversione del tempo anche nei fenomeni microscopici. Ma James
Hartle e Murray Gell-Mann (Nobel 1969) – a cui si deve la teoria dei quark, con
la scelta del nome – rilevarono la presenza di processi microscopici che
rallentavano in previsione dell’arrivo dell’inversione, non in contrasto,
dunque, con la contrazione dell’universo.
Ma pare che anche la teoria del Big Bang sia oggi
superabile, perché incomincia a farsi strada tra i cosmologici l’idea che il
Big Bang sia soltanto un episodio marginale riguardante l’universo visibile,
che sarebbe a contatto con altri universi, per cui l’universo visibile sarebbe
soltanto parte un multiverso, cioè di universi paralleli. come si può arguire
dal fatto che tra le galassie vi è un grande spazio vuoto che proverebbe che
l’universo visibile sarebbe stato attraversato da un altro universo. Secondo
Alexander Vilenkin[1] “l'orizzonte cosmico oggi
arriva a 13,7 miliardi di anni-luce, ma oltre potrebbero esserci altri
universi, sottoposti a leggi fisiche
diverse da quelle valide nel nostro. La teoria dell'inflazione non si
sostituisce a quella del Big Bang, ma, come disse Guth, è la teoria del Bang
del Big Bang”.[2] Nel multiverso si
produrrebbero delle “bolle” che darebbero origine ad universi paralleli. Il
nostro universo, quello visibile, si starebbe avviando verso il suo termine,
mentre al di là di esso si produrrebbero altre “bolle”, che darebbero inizio ad
altri universi con altre espansioni. E così all'infinito.
Eterno
ritorno! Anassimandro e Eraclito. Secondo Anassimandro ogni mondo organizzato
proviene dalla materia indefinita e infinita, ed ogni mondo, disfacendosi,
tornerà ad essa. Ogni elemento proviene da questa materia indefinita e in essa
tornerà. E così da capo. Secondo Eraclito tutti i mondi nascono dal fuoco –
paragonabile all’energia della fisica d’oggi – e nel fuoco torneranno. Gli
elementi sono trasmutazioni del fuoco, come noi oggi diciamo che ogni elemento
chimico, nella sua massa, è equivalente ad energia, secondo la nota formula
della relatività ristretta di Einstein. (energia eguale alla massa per il
quadrato della velocità della luce).
Non sapremo mai la verità
sull’universo.
[1] Su
questo argomento vedi Lawrence M. Krauss, Il
cuore oscuro dell’universo. Alla ricerca della “quinta essenza” (1989),
Mondatori 1990, pp. 155sgg.: Leon Lederman, La
particella di Dio. Se l’universo è la domanda, qual’ è la risposta? (1993),
Mondatori 1996, pp.412 sgg.; Steven Weinberg, I primi tre minuti (1977), Mondadori1980, pp. 117 sgg.; Paul
Davies, I misteri del tempo. L’universo
dopo Einstein (19995), Mondadori 1996, pp. 132 sgg.; pp. 242 sgg.
[2] Da
una conferenza tenuta a Padova (maggio 2006).
[3] L’universo in un guscio di noce
(2001), Mondadori 2002, pp. 89-92.
[4] Ibid., p.84
[5]
L’universo in un guscio di noce, op.
cit., pp.99-103.
Nessun commento:
Posta un commento