In continua espansione

Una folla ordinata  

Immaginiamo una folla sterminata e ordinata. Le Persone se ne stanno più o meno a un metro l’una dall’altra. Ognuna si guarda intorno e vede questo singolare spettacolo di Persone poste in modo regolare. Girandosi su se stessa ognuna vede  lo stesso ordinato spettacolo. Ripeto tutte le Persone vedono lo stesso spettacolo in tutte le direzioni. Se però una singola Persona si muove dal suo posto, ovvero si sposta, la magia si perde. Non tutti vedranno la stessa immagine come prima. In parole povere stiamo dicendo che la folla ordinata è instabile. Basta un solo movimento per annullare la magia. La nostra democrazia visuale, tutti sono uguali nell’osservare la folla in tutte le direzioni, è stata annullata. Come rimediare? Possiamo salvaguardare la “magia” della folla ordinata malgrado la sua instabilità?

Una folla in espansione

Sì. Tutti sincronizzati dovremmo allontanarci in egual misura l’uno dall’altro. Molto difficile! Il mio vicino che stava a un metro da me si sposta a due metri, ovvero raddoppia la distanza da me. Ma il suo vicino deve lasciargli il posto spostandosi di altri due metri per mantenere le nuove distanze! Quindi spostarsi a quattro metri da me. Un gioco molto difficile. Impossibile. Allora tutti fermi. Immaginiamo di stare su un grande tappeto elastico e qualche entità dai poteri soprannaturali cominci a tirare questo tappeto elastico in tutte le direzioni. È simile all’effetto di un ingrandimento fotografico. Le Persone però non si ingrandiscono. Si allarga lo spazio tra di loro. La “magia” della folla ordinata è salva. Tutti vedono lo stesso spettacolo.

Le formiche nel pallone

Altro esempio. Supponiamo di avere tante formichine in letargo ben distribuite  su un pallone sferico. Mentre loro stanno in letargo gonfiamo il pallone. Magia, si allontanano l’una dall’altra in egual misura. È sicuramente molto più semplice che nel caso della folla. Basta che qualcuno gonfi il palloncino. Sapete perché il caso del palloncino è più facile da capire e visualizzare? Perché il pallone è finito, è curvo, ha un certo raggio ed è sferico.

Il piano, ovvero il tappeto elastico, invece è piatto, non ha un raggio (di curvatura) ovvero ce l’ha infinito e non ha alcun limite.

C’è un altro caso che funziona altrettanto bene. Pensate ad una sella di cavallo ma infinita. Anche questa superficie ha una curvatura costante, ma negativa e un raggio di curvatura “immaginario”. Strano? No! È la bellezza della matematica.

La sella si chiama anche iperboloide. Se le formiche stanno sulla sella e “gonfiamo” la sella, aumentando il suo raggio “immaginario”, l’effetto sarà lo stesso. Problemi di comprensione? No. Basta dare fondo alle nostre capacità di immaginazione e astrazione.

 L’Universo in espansione    

A questo punto, spero, il gioco è svelato. Il nostro Universo democratico, o in modo più dotto “omogeneo e isotropo”, non ha scelta. Si deve espandere! Si potrebbe anche contrarre. Tutto quanto detto finora varrebbe lo stesso. Sgonfiamo il palloncino o contraiamo la folla. Ma in questo momento il nostro Universo è in espansione. Per restare più o meno uguale a se stesso per chiunque stia in qualsiasi galassia, si deve espandere. Attenzione, stiamo parlando dell’Universo su grande scala. Dobbiamo qui fare un atto di megalomania. Guardiamo da molto lontano. Le galassie per noi diventano dei puntini, che stanno ferme come le nostre formiche. E lo spazio tra di loro che si espande. Stiamo “guardando” questi punti grandi “appena” 100.000 anni luce, ma che distano tra di loro decine, centinaia di milioni di anni luce. Anche miliardi di anni luce. L’Universo si espande su grande scala.

 Mille e una domande sull’espansione

Chissà quanti dubbi e domande ho generato con queste affermazioni. Proviamo a elencarne alcune e di dare una risposta. Non possiamo usare la matematica, quindi cercheremo di dare risposte concettuali. Sono domande molto serie che nel passato hanno ingannato anche famosi  scienziati.

Noi ci espandiamo?  No. Si espande lo spazio in cui viviamo. Le nostre dimensioni sono soggette a   leggi fisiche e chimiche che regolano la distanza tra le molecole, le cellule di cui siamo fatti. Agrigento non si espande. New York non si espande. La Terra, il Sole,  le Galassie, Via Lattea compresa, non si espandono. Le loro dimensioni sono fissate da leggi fisiche (gravità, elettromagnetismo). Siamo tutti come le formichine.

Dove si espande l’Universo? Da nessuna parte. L’Universo si espande in se stesso, potrei dire per definizione. Tutti si allontanato da tutti.  Se fosse di tipo sferico, (una sfera a tre dimensioni!),  potremmo immaginare di percorrere tutto l’Universo in una direzione per tornare al punto di partenza senza incontrare ostacoli. Non c’è un oltre, oltre la sfera a tre dimensioni. Le formiche non possono lasciare il palloncino. Non hanno dove andare. Ma il nostro Universo al momento sembra straordinariamente piatto e infinito. Ancora più difficile da immaginare. Ma essendo infinito non c’è un oltre dove espandersi.

Da quando si espande?  Da 13,8 miliardi di anni! Almeno secondo le ultime misurazioni fatte con la missione Planck dell’ESA.

E prima?  Non c’è un prima, almeno nell’opinione della maggior parte degli scienziati. Questa è una delle risposte più inquietanti. Il tempo e lo spazio nascono con l’inizio della espansione dell’Universo.

Pausa di riflessione

Prima di procedere con altre domande e risposte ancora più imbarazzanti, prendiamoci una pausa di riflessione. In poche righe abbiamo affermato che:

• che se l’universo è omogeneo e isotropo non può che espandersi
• che si espande lo spazio tra le galassie e non le galassie
• che l’espansione avviene su grande scala
• che si espande da 13,8 miliardi di anni
• che non c’è un prima

Troppi concetti apparentemente esoterici. Ma è la meravigliosa realtà del nostro Universo. Vi avevo avvertito. Per favore no pregiudizi, grande fantasia e capacità di immaginazione.

Giugno 2014