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Andromeda

23/01/2024 11:47

Marco Morana

Culture , Science , fisica, big bang, andromeda, Edwin Hubble,

Andromeda

Cos'è davvero il Big Bang Il nostro Universo ha circa 14 miliardi di anni, e sappiamo che è in espansione grazie alle osservazioni fatte negli anni '2

Cos'è davvero il Big Bang

Il nostro Universo ha circa 14 miliardi di anni, e sappiamo che è in espansione grazie alle osservazioni fatte negli anni '20 del secolo scorso dall'astronomo statunitense Edwin Hubble. L'espansione riguarda tutti i punti dell'Universo, allo stesso modo: un po' come una torta che lievita in forno. Le galassie si allontanano l'una dall'altra con una costante matematica che prende il nome proprio dall'astronomo americano: più sono distanti da noi, più è grande la velocità con la quale si allontanano. Lo spettro della luce più lontana si sposta verso il rosso. Quindi una galassia il cui spettro dà rosso è più lontana di una galassia il cui spettro è blu, perchè la luce si affievolisce nel percorso. Funziona un po' come il suono della sirena della polizia: diventa più forte o più debole a seconda della lontananza. E' bene chiarire che in realtà non sono le galassie a muoversi, ma è lo spazio che le contiene ad espandersi: le galassie rimangono dove sono, come i chicchi d'uvetta nel panettone che lievita.

E' difficile immaginare questa espansione, perché lo spazio non ha un altro spazio in cui espandersi. Ciò che davvero cambia, è la simmetria. La geometria dello spazio alle volte è un po' diversa da quella che abbiamo studiato alla medie o alle superiori.

 

Se dunque lo spazio si espande, vuol dire che un tempo le galassie erano più vicine. E più mandiamo indietro il nastro, più gli oggetti si avvicinano gli uni agli altri; fino ad arrivare ad un punto infinitamente piccolo da dove tutto avrebbe avuto inizio. Non è che da quel punto piccolissimo sono usciti le stelle e i pianeti. All'inizio della sua storia l'Universo era un ribollire in cui erano immersi i fondamentali della materia. Questo plasma primordiale era talmente caldo e denso che la materia e la luce erano un tutt'uno. La luce, per 380 mila anni, rimase imprigionata da una barriera di protoni che allo loro volta a causa dei fotoni (cioè la luce) non potevano combinarsi con gli altri elementi per formare i primi atomi. Ad un certo punto, l'Universo diventò meno caldo e meno denso e...fiat lux: la luce fu. Materia e luce si salutarono per sempre. Nel corso dei millenni la forza gravità, in sintesi perfetta con l'espansione, aggregò la materia. Immaginate due forze perfettamente in equlibrio: la gravità che spinge verso il basso e l'espansione che spinge verso l'alto. Se avesse prevalso la gravità, la materia sarebbe collassata su su stessa (un po' come avviene per i buchi neri). Se avesse prevalso l'espansione, la materia non si sarebbe potuta aggregare.

 

Nel corso dei decenni i fisici sono riusciti a tradurre in una immagine la radiazione dell' Universo neonato (foto sotto) cioè il calore sprigionato in quell'era lontanissima. Ed è un'altra prova del Big Bang: molto solida. Non vi è un'altra teoria che spieghi altrettanto bene la storia dell'Universo. Ogni altra ipotesi va a cozzare contro qualche legge fisica.

 

Oggi l'Universo ha perso gran parte della sua energia e di quel calore inziale non rimane che una grandezza pari a circa 3 gradi Kelvin (una temperatura prossima allo 0 assoluto).

Sopra le nostre teste, ogni secondo passano centinaia di fotoni che si sono creati durante il Big Bang.

 

E' davvero l'inizio di tutto?

Una domanda che in tanti si fanno é: cosa c'era prima del Big Bang? E' una domanda legittima ma che scientificamente ha poco senso. Chiedersi cosa c'era prima suppone un tempo preesistente. Ma il tempo è probabilmente nato col Big Bang. E' ciò che i fisici chiamano singolarità, il punto dal quale inizia tutto. Poi ci sono anche altre ipotesi che presuppongono un universo antecedente al nostro che ad un certo punto è tornato indietro fino a collassare per poi fare un rimbalzo quantisitico e riprendere l'espansione. C'è chi presuppone l'esistenza di tanti universi paralleli al nostro. Sono tutte congetture, che però non contrastano con nessuna legge della fisica e nulla tolgono alla validità della teoria del Big Bang Già, perchè una delle ragioni per cui si dice che non ha senso chiedersi cosa ci fosse prima è che qualunque cosa fosse mai esistita prima non può in alcun modo avere effetti sulla storia del nostro Universo. Insomma, quella del Big Bang è la migliore e più rigorosa delle teorie cosmologiche. Ma non è detto che il Big Bang sia stato l'inizio di tutto.

 

E' una teoria completa?

Il Big Bang spiega l'evoluzione dell'Universo. Mancano però le equazioni matematiche che descrivano l'inzio esatto. Ci sono delle problematiche sia pratiche che teoriche. Con le osservazioni non ci si può spingere oltre una certa epoca, perché, come abbiamo visto, per diverse migliaia di anni la luce non potè diffondersi. Di conseguenza, per quanto si spinga lontano l'occhio degli strumenti, ad un certo punto, si trova un vuoto di 380 mila anni. Gli astrofisici, con opportune leggi matematiche riescono a spiegare cosa è successo pochissimi istanti dopo il Big Bang. Ma se si va oltre, il tempo e lo spazio diventano così piccoli da dare valori infiniti e dunque non validi. Occorre una spiegazione scintifica che legga al contempo il mondo macroscopico e quello a scala quantisica. E per quanto ci si stia provando, ancora non vi è nulla di definitivo.

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La foto che abbiamo riportato sopra è il grafico della radiazione cosmica di fondo: i primi vagiti dell'Universo neonato. Ma è come se avessimo fotografato il bambino in braccio all'ostetrica. Manca l'istante esatto in cui il bambino viene fuori dalla pancia della mamma.

 

In definitiva, quella del Big Bang è la più convincente e logica delle spiegazioni in cosmologia, funziona bene, è rigorosa, non vi è altra teoria che, ad oggi, possa contraddirla. Tuttavia vi sono delle questioni ancora aperte.

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