DOPO EINSTEIN: la cosmologia moderna.
Il primo fatto al quale assistiamo
da circa una trentina d'anni è il fortissimo sviluppo della cosmologia
scientifica, fondata sulla teoria della relatività generale di Einstein. La teoria
del big-bang con tutte le sue varianti, soprattutto a partire dal modello inflazionario, sembra avere acquistato
un credito notevole dal momento in cui si è avuto di essa quello che è ritenuto
il riscontro sperimentale probante -- in fondo l'unico -- che è stato fornito
dalla scoperta, pressoché incidentale, della radiazione
cosmica di fondo da parte di Penzias
e Wilson (1965).
A partire da questo dato la cosmologia relativistica, ritenuta fino a quel
momento poco più che un'elaborazione molto interessante, ma senza prove,
fondata unicamente sulle equazioni di Einstein e su assunzioni ragionevoli ma
arbitrarie -- quali l'isotropia e l'omogeneità dello spazio-tempo -- ha
incominciato ad essere considerata una vera teoria scientifica, acquistando una
fama, presso il pubblico, spesso anche eccessiva, dovuta al fascino intrinseco
della domanda sulle origini e sul destino dell'universo. Una certa divulgazione
e ha favorito attorno a questo sviluppo il consolidarsi di atteggiamenti
scientisti ormai superati in altri settori della scienza: la cosmologia, da
questo punto di vista, arrivando, in un certo senso, in ritardo sulle altre
scienze, ha favorito una sorta di ritardo epistemologico in rapporto al
mutamento della concezione della scienza fisica stessa anziché spingere nella
direzione di una rivoluzione epistemologica.
I MODELLI ATTUALI
I modelli cosmologici attuali si sviluppano grazie alle scoperte rivoluzionarie compiute in questo secolo nel campo della fisica, grazie a scienziati quali Maxwell (che sintetizzò in un gruppo unico e ristretto di formule tutte le leggi concernenti la teoria della luce, dell’elettricità e del magnetismo, avviando in questo modo il processo di unificazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali), Planck (che elaborò la teoria dei quanti, che costituisce, insieme alla teoria della relatività formulata da Einstein, una svolta rivoluzionaria nello sviluppo della fisica moderna), Einstein, che pensò, però, ancora ad un universo omogeneo, eterno ed immobile, in accordo con il modello cosmologico allora accettato; Hubble annunciò di possedere le prove dell’espansione dell’universo solo nel 1929.
Si deve a George Gamow nel 1946 il
modello cosmologico standard secondo cui l'Universo ha avuto inizio dalle
particelle più semplici (protoni, neutroni ed elettroni) in una forma
dissociata e che i nuclei si siano formati a partire da questa materia prima: si
tratta della cosiddetta teoria del Big Bang, che trovò in seguito diverse
conferme sperimentali, tra le quali quella degli scienziati Robert Wilson ed
Arno Penzias che nel 1965 scoprirono una radiazione termica diffusa in ogni
direzione dell'Universo, considerata come il residuo del calore irraggiato dal
Big Bang.
Accanto al modello del Big Bang, sostenuto da gran parte della comunità scientifica, esistono modelli cosmologici alternativi, tra cui ancora quello dell'Universo stazionario.
MODELLI COSMICI ALTERNATIVI
Tra i principali ricordiamo i seguenti.
Universo stazionario.
È un modello proposto nel 1946 da un gruppo di cosmologici (Fred Hoyle, Thomas Gold, Herman Bondi), secondo il quale 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 nè inizio nè fine ed appare in media sempre uguale a se stesso. Secondo questa ipotesi i gruppi di galassie vicini a noi dovrebbero apparire simili a quelli molto lontani; la cosmologia del Big Bang, invece, prevede che, poiché le galassie si sono formate tutte molto tempo fa, quelle lontane debbano sembrare più giovani di quelle vicine, dato che la loro luce impiega più tempo per raggiungerci. Oggi non viene ritenuto valido, in quanto contrasta con i dati sperimentali raccolti con le osservazioni.
Universo ciclico.
La storia dell’universo si ripete infinitamente secondo precisi cicli.
Universo bidirezionale.
L’universo, chiuso e finito, raggiunge una dimensione massima, per poi contrarsi, ripercorrendo esattamente a ritroso l’evoluzione subita in fase di espansione. Questa ipotesi è stata formulata dall’astronomo Thomas Gold e non trova d’accordo gran parte degli scienziati.
Universi paralleli.
In questa teoria si suppone che esistono tanti universi, forse infiniti, che appaiono continuamente come bolle in un substrato cosmico primordiale in espansione e soggetto a sporadici cambiamenti. Ognuna di queste bolle, dopo essersi formata, si espande a sua volta secondo modalità dettate dalle condizioni iniziali, innescando l’evoluzione di un mondo fisico a se. Noi vivremmo in uno di questi mondi in cui si sono instaurate fra le infinite condizioni possibili, quelle giuste per farci essere come siamo. In questa visione di molti universi, il nostro non sarebbe il risultato di un singolo evento, ma solo uno dei tanti universi possibili, ciascuno retto da condizioni del tutto casuali. La convivenza di universi paralleli non è osservabile e dimostrabile, a meno che qualcuno di questi universi non interagisca in qualche modo con il nostro.
Liceo Scientifico Statale A.Sabin, Bologna
Marco Fabbri
Classe VB
Esame di
stato 2000