venerdì 18 maggio 2018

Vatti a fidare della spiegazione …




Quando si parla di cronologia storica, siamo tutti abituati a vedere un tipo di rappresentazione lineare, che per esempio parta da un anno o da un secolo ben definito e poi elenchi delle date con gli eventuali episodi da evidenziare ed infine si concluda con l’indicazione della data di fine periodo.
Questo metodo è molto diffuso sia per eventi storici che per varie altre occorrenze, ma lo è anche quando si tratti di scienza? …
Vediamo …



Secondo alcuni, questa illustrazione sarebbe una rappresentazione verosimile (rinunciando a un paio di dimensioni spaziali, per poter includere il tempo) del processo che ha portato l’universo fino ai nostri giorni, in pratica una cronologia cosmologica; ma cosa ci dice questa immagine e cosa no?
Premesso che noi non siamo alla ricerca della “verità” dei filosofi e dei poeti, bensì ci interessiamo alla completezza e alla coerenza scientifiche dei fatti in gioco … è veramente questo ciò che otteniamo da essa?
Il primo dubbio sorge immediatamente riflettendo sullo sfondo: che cosa significa rappresentare l’universo con dietro uno sfondo (non importa quale, né la tinta)? … Per potersi sviluppare linearmente, come rappresentato, occorrerebbe una dimensione spaziale aggiuntiva con un tempo preesistente ad essa associato … ma questo è in contrasto con la Relatività Speciale e il suo concetto di spaziotempo. Pensiamoci bene: ogni sezione rappresentata nello schema o sparisce al passare del tempo per lasciare campo a quella successiva (sì ma come?) oppure persiste e allora ci deve essere una speciale dimensione spaziale in grado di contenere tutta la storia dell’universo! …
Già alla prima considerazione, lo schema suddetto appare assurdo, ma andiamo avanti, prima di tirare le somme.

Secondo questo schema, il BigBang (rappresentato dal flash luminoso a sinistra) sarebbe un evento temporale collocato al tempo zero, che genererebbe poi l’inflazione cosmica (un periodo di rapida espansione necessario per spiegare l’uniformità della distribuzione dei contenuti) e, dopo l’Età oscura, darebbe corso alla formazione delle prime stelle e a tutte le fasi successive fino ai giorni nostri. Questa visone idilliaca non tiene conto, per esempio del fatto che noi non abbiamo affatto certezze circa il contenuto, forma e dimensioni dell’universo, come ci dice la prospettiva suggerita dalla seguente figura:



Che cosa vediamo in questa rappresentazione? Quello che ci dice in numeretto in basso a destra (1027: smisuratamente grande!!), per cominciare, è che le dimensioni di cui si parli superano ogni immaginazione e non sono ancora abbastanza!
La zona blu scuro, al centro della quale si intravvede una scritta minuscola tanto da essere illeggibile, richiama l’infima dimensione di ciò che possiamo osservare dal nostro pianeta (il primo cerchio bianco), la parte blu più esterna sta a indicare quella parte di universo che possiamo inferire solo logicamente (ma non osservare, nemmeno coi migliori strumenti) in quanto confinante con la parte che osserviamo e che difficilmente potrebbero essere diverse senza una ragione. Oltre la parte in blu, non sappiamo cosa possa esistere, né possiamo escludere alcunché.
Come si potrebbe mai conciliare la prima con la seconda raffigurazione? … ma andiamo ancora avanti, prima di tirare le somme.

E se prendessimo in esame qualche altro modo di schematizzare il nostro universo? … Vediamo altri esempi …

Tempo fa, insoddisfatto del lavoro altrui ho provato a costruire a mo’ di puzzle un mio personale modo di pensare alle stesse cose:



E’ chiaramente uno schema rozzo e casereccio, in cui al “confine” del cosmo troviamo la CMB (radiazione cosmica di fondo a microonde) così come appare in realtà, ovvero come una sfera che circondi chiunque osservi il cielo (sia dalla terra, che da ogni altro luogo nell’universo!!) …Al suo “interno” si trovano tutte le strutture cosmiche a noi note, COMPRESO IL TEMPO! … la famosa cronologia.
Continuando a pensarci, ho provato a far di meglio ed è venuto fuori ciò che segue:



Qui vediamo qualcosa di simile, ma con qualche dettaglio in più. L’idea è quella di rappresentare il telescopio Hubble al centro mentre osserva il cosmo a 360° (sottintendendo che va pensato in 3D + tempo). All’esterno le strisce di colore rappresentano la CMB e tutto introno la SINGOLARITA’  originaria, in tutta la sua paradossale impossibilità: può un punto adimensionale inglobare/circondare l’intero universo (e tutti i suoi miliardi e miliardi di anni luce di spaziotempo)? …
Per meglio apprezzare lo stesso schema, ecco di seguito il lavoro molto più dettagliato di un artista, che in qualche modo mi conferma nelle mie idee:



Anche qualche scienziato ha voluto seguire una strada più consona per rappresentare l’universo, e nell’esempio qui di seguito si è servito di simulazioni al computer (DEUS) per ottenere questo:



Qui ci appaiono in tutta la loro drammaticità i paradossi di cui stiamo parlando: La CMB (e di conseguenza, idealmente non potendola osservare, la singolarità iniziale) appare come il confine ultimo del cosmo, il nostro “orizzonte spaziotemporale”, all’INTERNO del quale si dipana la smisurata vastità di tutto ciò che non solo noi possiamo osservare, ma che chiunque nell’universo da qualunque punto di osservazione può osservare!!
Tutta la parte interna si compone del contenuto del nostro universo: per lo più spazio intergalattico, con una grande quantità di energia oscura, un bel po’ di materia oscura e un’infima quantità di materia ordinaria e radiazione (in cui siamo compresi tutti noi) ...

Ancora altri si sforzano di dare un quadro più preciso dei fatti grazie a diverse varianti: ecco uno schema che riassume i vari punti di vista e tenta, nel bene o nel male, di integrarli …



Ed eccone un altro che ha qualche buon pregio, in esso si osserva chiaramente come la prospettiva (il punto di vista) dal nostro pianeta e dalla nostra galassia (come da tutte le altre) sia legato al concetto di spaziotempo in un modo incompatibile con la cronologia lineare che spesso si utilizza.



Una delle idee più profonde che derivano dalla relatività, secondo la mia personale opinione, è quella che si definisce “UNIVERSO A BLOCCO”.
Essa, con un apparente paradosso, propone che presente, passato e futuro convivano in un concetto di universo in cui le nostre idee di senso comune vengono ricondotte alla nostra forma mentis, più che alla realtà fisica, per quanto riguarda l’intero universo.
So che, come tutte le idee del resto, anche questa ha i suoi limiti … e tuttavia come dicevo, io ne apprezzo la profondità in particolare perché è l’unica possibile soluzione proprio per il problema della cronologia, nonché per spiegare la persistenza delle storie e il fatto che il nostro futuro potrebbe essere il passato di qualcun altro e che gli eventi nel nostro universo non possono fruire della simultaneità (causa finitezza della velocità della luce e conseguenze connesse) e perciò niente è mai nel passato, né nel futuro, né nel presente … Per poter avere qualcosa in comune col resto dell’universo è necessario che ogni evento in esso sia perenne.

Riflettendo su quanto sopra, non possiamo non notare come siano relative anche le nostre idee rispetto alle dimensioni, a ciò che è apparentemente “piccolo”, o “grande”, così come rispetto a ciò che è importante e significativo e ciò che non lo è: quando ragioniamo sulla vastità delle sconfinate distese cosmiche, dobbiamo sempre tener presente come in esse la “densità di energia” possa essere bassissima e, per contro, nel minuscolo orizzonte rappresentato dalla CMB, la “densità di energia” sia elevatissima e quindi ogni raffronto, così come ogni forma di stupore, debba essere commisurato con questi parametri in mente.

L’importanza di considerare  la “densità di energia” in tutte le sue implicazioni cosmologiche non può essere mai sottolineata abbastanza: dalla natura del vuoto, alle origini dell’universo, alle condizioni estreme che si verificano nei collassi stellari … Tutto ci rimanda ad essa.

A questo proposito, va rilevato che noi non sappiamo cosa possa succedere effettivamente all’interno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, non possiamo nemmeno immaginare cosa sia o come si possa comportare una singolarità (ammesso che ne esistano) … ma possiamo supporre che (trattandosi di una forma di “infinito”) nei pressi di una singolarità si possa verificare un qualche tipo di “transizione di fase” (come quando una sostanza passa dallo stato solido a quello liquido o viceversa) in grado di “risolvere” gli apparenti paradossi, o di “trasformare” una situazione impossibile in una del tutto inaspettata, oppure di far “emergere” qualcosa di completamente diverso e al di fuori della nostra portata. D’altra parte è proprio quello che è già successo: il BigBang non è altro che un evento inspiegabile, conseguenza di una singolarità incomprensibile, dal quale tuttavia emerge l’universo che conosciamo.






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