Che cos’è l’Universo? Tra grandezze improponibili ed esplosioni inesistenti

La parola “universo”, nel linguaggio informale, sta ad indicare tutto quello che esiste: le montagne, il mare, il cioccolato fondente, la Luna, l’amore, le galassie e molto, molto altro. Ma se l’Universo è tutto, ma proprio tutto tutto, è possibile che includa anche tutto quello che non esiste, che non conosciamo o almeno non sappiamo esistere? E magari anche quelle cose che crediamo esistere ma non sono ancora state osservate e studiate? Per esempio, è possibile che il futuro faccia parte dell’Universo?

Per gli esseri umani, definire i concetti di esistenza o mondo è sempre stato sorprendentemente problematico, soprattutto grazie il fatto che soltanto il pensiero accende un’esplosione di domande, come “Quando è iniziato tutto  ciò?”, “Dove è iniziato?”, “È iniziato?”, “È?”, o peggio ancora “Perché?!”. Dato che ad alcuni serviva un buon pretesto per convincere gli altri della propria indubitabile sacralità e affermarsi come legittimi governanti, questi interrogativi fondamentali iniziarono ad essere strumentalizzati, creando le più svariate forme di dèi, spiriti e spiritelli, con miti della creazione più o meno fantasiosi od osceni, punizioni, deportazioni, ma soprattutto una casta sacerdotale cui donare periodicamente il proprio raccolto. L’Universo diventava così un grande scrigno fine a se stesso, ideato da una divinità con un grande gusto per l’arredamento e poco senso dell’umorismo. Le cose cambiarono quando i Greci, tra una guerra e l’altra, inventarono la filosofia: ora chi vi si dedicava si fece più restio ad accettare risposte come “Perché l’ha voluto Zeus”, e sviluppò metodi razionali per studiare quello che gli accadeva intorno; ma i preconcetti e la carenza di strumenti abbastanza avanzati impedirono ai pensatori di arrivare molto più in là delle religioni ufficiali (anche se qualcuno arrivò a conclusioni realistiche), e l’Universo continuò ad essere una palla finita, fatta di un impasto d’amore e odio, o d’argilla, magari sovrastato da sfere celesti eterne, in cui la Terra manteneva sempre e comunque una posizione centrale.

Quando, più di mille anni dopo, la curva discendente del progresso tecnologico si capovolse e le menti geniali fecero la loro ricomparsa in un mondo dalle attrezzature più complesse, gli studi sulla natura dell’Universo subirono un’incredibile rivoluzione: la sfera chiusa, a misura d’uomo, che aveva dominato fino a quel momento nell’immaginario di eruditi e non, d’improvviso deflagrò, si allargò a dismisura, e soprattutto perse il proprio centro. I novelli dotti, prendendo a picconate dialettiche tutto il fragile sistema cosmologico medievale, dapprima si affidarono al Sole, ma il seguente studio di oggetti sempre più lontani li rese consapevoli di avere tra le mani qualcosa di troppo grosso, caotico e viscido. Nel corso dei secoli, infatti, spuntarono asteroidi, nuovi pianeti, nuove lune, e poi nebulose, galassie e corpi sempre più stravaganti e lontani; così, nella mentalità comune del XX e del XXI secolo, l’Universo è diventato un’entità dalle dimensioni innegabilmente grandi e forse infinite.

Nel mondo della fisica, di solito, si fa distinzione tra due basilari nozioni di “universo”: l’universo osservabile, che contiene tutto ciò la cui esistenza gli scienziati sono stati capaci di confermare, di solito con l’uso di telescopi molto potenti, e l’Universo, o meglio, l’Intero Universo, quello con la U maiuscola, vale a dire tutto quello che esiste, è mai esistito o mai esisterà, sempre e dovunque, che se ne venga a conoscenza o meno. Naturalmente, il motivo principale di questa puntualizzazione è che, in questo modo, si può parlare con il dovuto rigore scientifico di quelle parti dell’Universo che non siamo ancora riusciti a raggiungere con l’immaginazione o con i nostri occhi. Le due principali ragioni per cui non abbiamo ancora osservato tutto l’Universo sono che a) è già scomparso o non è ancora successo, oppure b) è talmente lontano da qui che la sua luce (se ne emette) non è ancora entrata nei nostri telescopi. Ciò avviene perché, dato che la luce è davvero veloce, ma non infinitamente veloce, impiega un intervallo di tempo non trascurabile a coprire distanze molto grandi, nello stesso modo in cui un tuono troppo distante non è udibile se non dopo qualche secondo. Spesso quell’intervallo di tempo è considerevole, anche di milioni di anni, motivo per cui le distanze cosmiche si misurano in “anni-luce” piuttosto che in centimetri o iarde o milliconigli.

Quindi, che cosa possiamo essere certi esistere nell’universo osservabile? In fin dei conti, solo tre cose: lo spazio-tempo, le particelle, e le leggi che descrivono come lo spazio-tempo e le particelle interagiscono per creare la materia, le quattro forze e tutto il resto. Negli ultimi anni, poi, gli scienziati hanno “scoperto” l’esistenza di cose strane dai nomi affascinanti, come la Materia Oscura, o l’Energia Oscura (vieni con noi, abbiamo i biscotti), che insieme costituirebbero addirittura il 95% della materia del cosmo: nessuno è stato ancora capace di formulare una teoria convincente a riguardo, e più il tempo passa più la cosa si fa imbarazzante. Altre forze sono più immediatamente riconoscibili, come la gravità, ma agli occhi degli scienziati risultano un mistero: in altre parole, non sono ancora previste dal Modello Standard, la teoria che cataloga e regola le particelle finora conosciute (tra cui l’ormai celebre Bosone di Higgs).

Ma qui sorge un altro interrogativo: quanta materia c’è nell’Universo? O meglio ancora, quanto è grande, davvero, l’Universo? È davvero infinito o dopo un po’ finisce? Ha un centro identificabile? Gli piace il baseball o il football?

Naturalmente è bene distinguere tra l’universo osservabile e l’Intero Universo. Dal momento che il cosmo ha presumibilmente 13.8 miliardi di anni, possiamo affermare a ragione che l’universo osservabile vero e proprio termini a 13.8 miliardi di anni-luce in ogni direzione dalla Terra, cosicché il diametro della “bolla osservabile” verrebbe a misurare circa 27.6 miliardi di anni-luce. Ma non è così. Lo spazio-tempo sembra non far altro che espandersi, espandersi ed espandersi, quindi quegli oggetti che emisero radiazione luminosa 13.8 miliardi di anni fa si sono allontanati ancor di più dal nostro pianeta, arrivando a circa 46 miliardi di anni-luce di distanza. (Questa radiazione primordiale, benché in principio caldissima, si è raffreddata tanto che la sua lunghezza d’onda è calata negli infrarossi: è nota come Radiazione Cosmica di Fondo, una sorta di ritratto dei primi momenti dell’Universo, ed è quella che il televisore raccoglie quando è in statico.) Ogni secondo che passa, in più, nuova luce ha tempo di arrivare sul pianeta dalle frontiere della “bolla osservabile”, precisamente da 3 secondi-luce più in là: tutto quello che dobbiamo fare è aspettare, e si dilaterà da sola! Il diametro della bolla si estende quindi fino a 92 miliardi di anni-luce, e continua a crescere. Stabilendo un paragone, al momento attuale la Terra sta all’universo osservabile come un virus d’influenza sta all’intero Sistema Solare.

L'universo osservabile
L’universo osservabile

E che dire dell’Universo Tutto? Ha anch’esso un bordo, come l’universo osservabile? A quanto ne sappiamo, no. Alcuni ipotizzano che sia almeno 1023 volte più grande della “bolla”, che è già immensa di suo. Ma la tecnologia dovrà fare passi da gigante prima che qualcuno riesca a dare una risposta soddisfacente a queste domande, chiarendo eventualmente se non avere un bordo ed essere infinito siano la stessa cosa. In effetti, l’unico “confine” (temporale) che abbiamo potuto individuare è l’Attimo Iniziale, comunemente noto con l’impreciso e fuorviante nome di Big Bang. Non c’è stato alcun botto, in nessun particolare punto, soltanto un repentino raffreddamento generale quando la membrana dello spazio-tempo ha iniziato ad espandersi. È interessante notare che le leggi della fisica vanno a pezzi una ad una quando si cerca di applicarle a quel frenetico momento 13.8 miliardi di anni fa, e neanche il concetto di tempo lineare ha più tanto senso (dire “prima” del Big Bang è come dire “più a nord” del Polo Nord). Il motivo di questo stiracchiamento spaziotemporale è ancora un vero e proprio mistero.

Cose affascinanti succedono poi quando ammettiamo che non tutto faccia parte dell’Universo, ossia che esistano altri Universi. Le “teorie del Multiverso” sembrano aver avuto crescente popolarità negli ultimi anni, e alcune vantano persino di riuscire a spiegare enigmi insoluti della fisica quali buchi neri, gatti sia morti che vivi, toast che cadono sempre dalla parte del burro etc. Si dividono soprattutto in tre grandi linee generali quasi totalmente contrastanti (nessuna delle quali è stata confermata): le teorie degli Universi Biglie, degli Universi Membrana e dei Molti Mondi. La prima prevede che ci siano zone oltre i confini dell’universo osservabile o all’interno di buchi neri, una sorta di “biglie”, in cui le leggi fisiche sono diverse (magari π = 42, la luce è molto più veloce o la gravità non esiste); secondo alcuni, le “zone fredde” della Radiazione Cosmica di Fondo sarebbero i punti di contatto tra la nostra biglia e le altre. La seconda immagina che l’Universo sia in realtà una membrana tridimensionale in uno spazio a 9, 10, o 11 dimensioni, a seconda della specifica teoria, proprio come un foglio di carta può esistere nella realtà tridimensionale di tutti i giorni; questo è prevalentemente il campo della celebre Teoria delle Stringhe. La terza sviluppa il concetto di “diramazione” dello spazio-tempo, ammettendo che più continuum esistano allo stesso momento e noi ne “scegliamo” uno, in cui siamo vincolati; il gatto sia vivo sia morto sarebbe, al contempo, su due linee del tempo, finché la scatola non viene aperta e il suo statuto rivelato. Da qualche parte, potrebbe esistere una linea in cui il mondo è piatto, sorretto da quattro elefanti sul dorso di una tartaruga gigante, e da un’altra potresti aver davvero ricevuto la lettera di ammissione ad Hogwarts…

Questo è, dunque, l’Universo, qualcosa che forse è infinito, forse non lo è, forse ha un inizio, forse non ne ha, forse è uno, forse è molti, e in gran parte non esiste. Ma ci piace così.

—Giovanni Bracchi

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