La visione dell'infinito nell'universo partendo dall'ipotesi sulla sua evoluzione

La visione dell'infinito nell'universo partendo dall'ipotesi sulla sua evoluzione

Nel campo astronomico molti studiosi hanno indagato sull'infinito, ma stavolta a livello pratico, cimentandosi nell'osservazione diretta della Natura e nella possibile interpretazione dei suoi fenomeni. E' bene ricordare che, da tempo immemorabile, i  misteri che circondano l'origine e la possibile fine dell'universo hanno suscitato stupore e timore.

Il quadro dell'Universo non ci offre un'istantanea di come oggi si presenta, ma è piuttosto un'immagine composita in cui quanto più l'oggetto è lontano, tanto più è antico l'aspetto che ne osserviamo, poiché le radiazioni che ce lo rivelano viaggiano a velocità finita. E così, più si riesce a guardare a distanze maggiori, più si può andare indietro nel tempo per osservare un Universo sempre più giovane.

A partire da questa osservazione, sono state diverse le teorie formulate nel XX secolo sull'origine dell'universo, ma le più discusse sono principalmente due:

Universo stazionario - prevede che esso si estenda infinitamente nel tempo e nello spazio e che la sua densità rimanga costante, perché la stessa energia di espansione si trasforma in energia di creazione della materia. Quindi, nell'universo si ha una creazione continua di materia che rimpiazza quella che si allontana a causa dell'espansione cosmica. Il ritmo con cui nuova materia entra nell'universo è tale che, in media, la densità delle galassie rimane invariata man mano che l'universo si espande. L'universo non ha né inizio né fine ed appare in media sempre uguale a se stesso.

Universo inflazionario - prevede un inizio per l'espansione dell'Universo; precisamente si ritiene che 15 miliardi di anni fa esso fosse concentrato in un volume piccolissimo, con una densità infinita e una temperatura di miliardi e miliardi di gradi. Quello stato di cose, provocò una gigantesca deflagrazione con un'immane esplosione, oggi conosciuta con il nome di Big Bang.

Inizialmente la maggior parte degli scienziati credeva in un universo essenzialmente statico ed immutabile, tra cui Einstein, che vedeva l'universo omogeneo, eterno ed immobile.

Il problema se esso avesse o no avuto un inizio era in realtà una questione di competenza della metafisica o della teologia.

Si poteva spiegare altrettanto bene ciò che si osservava sia con la teoria che l'universo esistesse da sempre, sia con la teoria alternativa che esso fosse stato messo in movimento in un qualche tempo finito in passato, in modo da dare l'impressione che esso esistesse da sempre.

Questo modello cosmologico fu però capovolto nel 1929, quando  l'astronomo americano Edwin Hubble mostrò che l'Universo è in espansione. Misurando la distanza che ci separa da galassie lontane, provò a stabilire a quale velocità si stessero allontanando. Per misurare tale velocità ci si basa sulla lunghezza d'onda (il colore) della luce proveniente da esse. Poiché la luce ha natura ondulatoria, quando la sorgente luminosa si allontana la lunghezza d'onda aumenta e la luce che percepiamo si sposta verso il rosso (effetto Doppler - Fizeau), mentre, quando essa si avvicina, la lunghezza d'onda diminuisce e la luce che percepiamo si sposta verso il blu. Hubble capì così che le galassie si muovono allontanandosi le une dalle altre con velocità proporzionale alla reciproca distanza.

Si deve a George Gamow nel 1946 il modello cosmologico standard. Secondo la sua teoria, l'Universo era inizialmente un piccolo atomo con una densità tale da contenere quello che poi sarebbe diventata la massa costituente dell'intero Universo. Quest'ultimo si sarebbe originato da una grande esplosione iniziale, detta "Big Bang" cosmico, dalla quale avrebbero avuto origine lo spazio, il tempo e tutti gli altri elementi.

Inizialmente si formarono le particelle più semplici come fotoni, elettroni, positroni e neutrini, e i quark si sarebbero uniti a formare i protoni e i neutroni. Successivamente si formarono i primi nuclei leggeri come l'idrogeno e l'elio, fino ad arrivare,dopo centinaia di anni, alla formazione degli atomi, mentre la formazione delle galassie sarebbe terminata entro il primo miliardo di anni.

La teoria del "Big Bang" trovò in seguito diverse conferme sperimentali, tra le quali quella degli scienziati Wilson e Penzias che nel 1965 scoprirono una radiazione termica diffusa in ogni direzione dell'Universo, considerata come il residuo del calore irraggiato dal "Big Bang".

Questa radiazione fossile ha accantonato ormai definitivamente la teoria dell'universo stazionario contrastata anche da altri dati sperimentali raccolti con le osservazioni. Uno di questi dati è la quantità maggiore di materia presente oggigiorno nell'universo rispetto ai periodi precedenti, dimostrando così che l'universo è inflazionario e non stazionario, come si credeva precedentemente.

Oggi la teoria del "Big Bang" non si trova di fronte a problemi insormontabili, seppure esistano ancora questioni irrisolte. Anzi, si può affermare che le previsioni di questa teoria abbiano superato tutte le verifiche cui sono state sottoposte e si ritiene che qualunque nuova teoria cosmologica non potrà fare a meno di incorporare l'idea di un big bang. Tuttavia il modello del Big Bang arriva solo fino ad un certo punto e non ci spiega com'era l'universo prima dell'espansione e che cosa accadrà nel lontano futuro, quando anche l'ultima stella avrà esaurito il suo combustibile nucleare.

Inoltre, non si è ancora stabilito con certezza se l'Universo sia aperto o chiuso, in altre parole se sia destinato a espandersi indefinitamente o se a un certo punto comincerà a contrarsi. Infatti, se la massa complessiva dell'Universo raggiunge un certo valore detto 'valore critico', le attrazioni gravitazionali delle singole galassie o addirittura dei singoli corpi celesti cominceranno ad opporsi al continuo movimento di espansione dell'Universo, provocando così il collasso e la contrazione dell'Universo, fino al grande 'Big Crunch' (grande schianto). Se invece la massa è minore del valore critico, l'Universo continuerà la sua corsa verso l'Infinito. Oggi la quantità della massa dell'Universo è ancora incerta: i diversi metodi di misurazione portano infatti a risultati enormemente differenti, così da far pensare all'esistenza di una 'materia oscura' o 'massa mancante', che costituirebbe la maggior parte di tutta la massa dell'Universo. Se il dato reale si avvicina maggiormente a quello più elevato, l'Universo potrebbe andare incontro ad un futuro collasso.