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Universo

 

Descrizione

«Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima».

(Albert Einstein)

 

Fino agli anni ottanta, la parola universo era usata per riferirsi all'intero continuum spaziotemporale con tutta la materia e l'energia in esso contenute, definizione che si trova ancora oggi in quasi tutte le moderne enciclopedie non-specializzate. A partire dagli Anni '80, però, l'ipotizzazione di una teoria dell'inflazione cosmologica ha reso necessaria una divisione del significato del termine universo in due concezioni: l'una che intende l'universo come tutto ciò che è incluso nella parte da noi visibile dell'intero (universo osservabile), e l'altra che lo intende invece come tutto ciò che esiste al di là del grado di esperienza che ne facciamo.

 

Etimologia, sinonimi e definizione

Il termine universo deriva dal latino universus (tutto, intiero) parola composta da unus (uno) e versus (volto, avvolto. Part. pass. di vertere). La parola latina fu usata spesso da Cicerone e tardi autori latini con il senso posseduto oggi in italiano.

 

Concezione di universo

La più antica idea "moderna" di universo si ha con la scuola pitagorica (Filolao e Aristarco di Samo) che sostenendo un'idea prima solamente "quasi - filo-eliocentrica" (l'idea del Fuoco Centrale) e poi in modo definito eliocentrica (Aristarco), aveva provato a elencare e definire tutti i pianeti. Essa vedeva il cosmo come un disegno perfetto, da qui la parola da loro coniata kosmos, che significa ordine.

Durante il XX secolo e fino agli anni ottanta, la parola universo era usata per riferirsi all'intero continuum spazio-temporale con tutta la materia e l'energia in esso contenute. La scienza che cerca di comprendere l'universo nel suo insieme, alla scala più grande possibile, è la cosmologia, che deriva da studi congiunti della fisica e dell'astronomia. I cosmologi ritenevano che non esistesse ragione scientifica per cui la regione al di fuori del nostro universo visibile dovesse essere diversa da quella all'interno e si riteneva che l'ammettere una tale diversità fosse una violazione al principio copernicano (secondo cui il nostro punto d'osservazione non è mai speciale) in quanto si ammetteva che la nostra regione potesse essere atipica. Dagli Anni '80 in poi, però, la formulazione della teoria dell'inflazione ha portato ad un cambiamento di opinioni tra i cosmologi e ad un diverso intendimento del termine "universo" a seconda che lo usino i cosmologi osservativi o i cosmologi che si occupano prevalentemente di concetti teorici. Le due tipologie di cosmologo sono infatti molto diverse: la prima si attiene di più al metodo scientifico e considera solamente quella parte dell'intero che si riesce a vedere; la seconda, basandosi sulla fisica teorica e su alcuni assunti ricavabili anch'essi (in una certa misura) dalle osservazioni tenta comunque di scoprire l'origine (semmai ce ne sia stata una), la struttura e l'evoluzione dell'intero "universo".

La teoria dell'Inflazione (capace di spiegare molti degli attuali misteri relativi al cosmo) cambiò le opinioni dei cosmologi perché presuppone un aumento abnorme delle dimensioni dell'universo nelle sue prime fasi. Regioni quasi, ma non del tutto, totalmente prive di irregolarità perché molto piccole, e quindi capaci di appianare i loro "disequilibri" interni grazie ad un rapidissimo scambio di energia (dal Secondo principio della termodinamica), in brevissimo tempo hanno potuto raggiungere dimensioni più grandi di quelle dell'universo visibile, con un aumento corrispondente nelle dimensioni delle irregolarità cosmiche e con l'allontanamento reciproco delle varie regioni dell'universo, le quali non avendo subito in tempo un processo di "omogeneizzazione" reciproca potrebbero presentare strutture estremamente diverse da quelle presenti all'interno del nostro universo visibile, con conseguenze ignote (le speculazioni vanno da una semplice ridistribuzione delle galassie a sostanziali differenze nelle leggi fisiche).

 

Espansione, età e Big Bang

Il risultato più importante della cosmologia, che l'universo è in espansione, è derivato dalle osservazioni degli spostamenti verso il rosso delle galassie ed è quantificato dalla Legge di Hubble. Estrapolando questa espansione all'indietro nel tempo, si incontra una singolarità gravitazionale, un concetto matematico piuttosto astratto, che può o meno corrispondere ad un oggetto reale. Questa estrapolazione diede vita alla teoria del Big Bang, il modello dominante della cosmologia moderna. Il tempo zero, che nella teoria segna letteralmente l'inizio del tempo come noi lo conosciamo, è stimato a 13,7 miliardi di anni fa, con un'incertezza di soli 200 milioni di anni, secondo la sonda WMAP della NASA.

Un aspetto fondamentale del Big Bang può essere osservato oggi nel fatto che la velocità alla quale le galassie si allontanano è proporzionale alla loro distanza. Un'altra prova a sostegno della teoria è la radiazione cosmica di fondo, la quale è un residuo attenuato della radiazione che ebbe origine poco dopo il Big Bang. Questa radiazione di fondo è estremamente uniforme in tutte le direzioni, cosa che i cosmologi hanno cercato di spiegare con un periodo di espansione rapida (detta inflazione) che è immediatamente seguita al Big Bang.

La dimostrazione che l'universo sia in espansione è data dalle onde elettromagnetiche che giungono fino a noi. Tali onde per effetto doppler dovuto all'allontanamento degli astri gli uni dagli altri si spostano in frequenza rispetto alla loro frequenza originaria. Il colore di alcune stelle è spostato verso l'infrarosso rispetto a quello che sarebbe il loro reale colore.

 

Dimensioni dell'universo e dell'universo osservabile

Non si sa se l'universo sia finito o infinito in dimensione e in volume, anche se la maggior parte dei teorici al momento sostiene la tesi di un universo finito, dato che sostengono che se l'universo fosse infinito, questo sarebbe composta da infinite stelle e quindi al tramonto del sole non giungerebbe la notte. Per quanto riguarda quello osservabile, invece, grazie al fatto che la velocità della luce, cioè la massima velocità a cui un fenomeno fisico può propagarsi, è limitata, è possibile evincere che esso sia finito. L'orizzonte cosmico si trova a 13,7 miliardi di anni luce di distanza. La distanza effettiva di questo orizzonte è però più grande, perché nel tempo trascorso affinché la luce sia arrivata fino a noi, questo bordo ha continuato ad espandersi.

 

Forma dell'universo

Un'importante domanda della cosmologia per ora senza risposta è quella della forma dell'universo.

Per prima cosa, occorrerebbe stabilire se l'universo è piatto, ossia rispetta le regole della geometria euclidea su grande scala. Al momento, la maggior parte dei cosmologi pensa che l'universo osservabile sia (quasi) piatto, esattamente come la superficie della Terra è (quasi) piatta.

In secondo luogo, occorre stabilire se l'universo sia topologicamente connesso oppure no. Secondo il modello del Big Bang, l'universo non ha un confine spaziale, ma potrebbe comunque essere spazialmente finito. Questo può essere compreso mediante un'analogia con le due dimensioni: la superficie della Terra non ha confini, ma ha comunque un'area finita. Si può pensare anche ad un cilindro, e poi immaginare di liberarsi dalle costrizioni imposte dalla geometria ordinaria e immaginare di unire le due estremità del cilindro, ma senza piegarlo. Anche questo è uno spazio a due dimensioni con un'area finita, ma a differenza della superficie terrestre è piatto, ed è quindi un modello migliore.

Ne segue che, strettamente parlando, dovremmo chiamare le sopra menzionate stelle e galassie "immagini" di stelle e galassie, poiché è possibile che l'universo sia finito e così piccolo che possiamo vedere una o più volte "attorno" ad esso, ed il numero reale di stelle e galassie fisicamente distinte potrebbe essere più piccolo. Alcune osservazioni sono in corso per cercare di confermare o escludere questa possibilità.

 

Destino dell'universo

Il modello del Big Bang prevede che, a seconda del valore della densità media di materia ed energia, l'universo continuerà ad espandersi per sempre oppure che sarà frenato dalla sua stessa gravitazione e collasserà su sé stesso in quello che è stato chiamato un Big Crunch. Al momento le osservazioni suggeriscono che non solo la densità di massa/energia è troppo piccola per causare un collasso, ma che l'espansione dell'universo sembra addirittura in accelerazione, e che questa accelerazione debba verosimilmente continuare in eterno (vedi universo in accelerazione). Alcuni scienziati, proprio da quest'ultimo fenomeno di accelerazione, hanno dedotto un'altra ipotesi di fine dell'universo, ossia il Big Freeze, il grande freddo. In questa "fine", l'universo si espanderà talmente tanto, che la distanza tra una stella e l'altra lo renderà un luogo freddo e desolato.

 

Universi multipli

Vi sono alcune speculazioni sul fatto che universi multipli possano esistere in un multiverso di livello più alto. Per esempio, la materia che cade in un buco nero di questo universo potrebbe emergere come un Big Bang che fa iniziare un nuovo universo. Oppure, l'universo potrebbe essersi sviluppato a "raggiera" rispetto al big bang, unico punto in comune per una rosa infinita di universi paralleli che differiscono per una qualche costante universale. Tutte queste idee non sono testabili, e devono essere quindi considerate per adesso pura speculazione.

 

I termini usati per descriverlo

Nella storia umana sono state usate differenti parole per indicare "tutto lo spazio", incluse le parole delle varie lingue che corrispondono a cieli, cosmo e mondo.

Anche se parole come mondo e le sue equivalenti oggi si riferiscono quasi sempre al pianeta Terra, in precedenza si riferivano a tutto ciò che esisteva (per esempio Copernico).

I termini universo conosciuto, universo osservabile, universo visibile, vengono usati per descrivere quella parte di universo che possiamo vedere in modo diretto o indiretto. Un altro accoppiamento di termini, "il nostro universo" viene, talvolta, anch'esso usato allo stesso scopo, sebbene sia una definizione piuttosto imprecisa per l'universo osservabile.

 

Voci correlate

- Cosmo;

- Cosmogonia;

- Cosmologia;

- Astronomia;

- Big Bang;

- Big Crunch;

- Big Bounce;

- Big Rip;

- Universo parallelo;

- Sistema solare;

 

Tratto da Wikipedia, elaborato e modificato.

 

 

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