Un disegno intelligente - 2 (Introduzione alla cosmologia)
gas @ 16.10.05
Seconda puntata. [Puntata precedente]
Menu del giorno: introduzione alla cosmologia.
Si può cercare di definire la cosmologia attraverso le domande che essa si pone. E per questo si fa riferimento al lavoro di Hugh Ross, The Fingerprint of God:
1) Is our universe finite or infinite in size and content?
2) Has this universe been here forever or did it have a beginning?
3) Was the universe created?
4) If the universe was not created, how did it get here?
5) If the universe was created, how was this creation accomplished, and what can we learn about the agent and events of creation?
6) Who or what governs the laws and constants of physics?
7) Are such laws the products of chance or have they been designed?
8) How do the laws and constants of physics relate to the support and development of life?
9) Is there any knowable existence beyond the apparently observed dimensions of our universe?
10) Do we expect our universe to expand forever, or is a period of contraction to be followed by a big crunch?
Attualmente la più diffusa e plausibile risposta alla seconda domanda è la teoria del Big Bang. Attenzione, teoria. Sebbene sia numerose le conferme che si sono trovate negli anni (e di cui vi parlerò a breve), quella del Big Bang resta ancora una teoria. Proprio come l’evoluzionismo di Darwin, per chi se lo fosse dimenticato.
Ma andiamo con ordine.
Fu un errore di Albert Einstein a dare il via allo studio sulle origini dell'universo. Fino agli inizi del secolo, le leggi della meccanica classica di Isaac Newton prevedevano che il tempo scorresse sempre e ovunque a una velocità fissa e che lo spazio si estendesse all'infinito in modo uniforme. Si credeva insomma in un cosmo infinito e immutabile, e non si vedeva la necessità di speculare su un inizio e un'evoluzione dell'universo.
1916: Einstein pubblicò la teoria della relatività generale e provò ad applicarla alla struttura dell'universo, concludendo che il cosmo si va contraendo sotto l'azione delle forze gravitazionali esercitate da galassie, stelle etc. Ma poiché all'epoca si pensava che l'universo fosse perenne e immutabile, Einstein aggiunse nella sua teoria una "costante cosmologica", che creava una forza repulsiva in grado quindi di opporsi alla contrazione dell'universo. Concepì quindi un modello di cosmo fisso che né si contrae né si espande. Questa teoria fu poi perfezionata da un giovane matematico russo, Alex Friedmann (1888-1925), che ipotizzò tre possibilità a proposito dell'evoluzione dell'universo in base alla densità della materia che contiene: un universo in continua espansione, uno che a un certo punto cessa di espandersi e comincia a contrarsi, un altro ancora che continua a espandersi ma di poco e a velocità moderata.
1929: l'astronomo americano Edwin Hubble mostrò che l'universo è in espansione. Misurando la distanza che ci separa da galassie lontane, provò a stabilire a quale velocità si stessero allontanando. Per misurare tale velocità ci si basa sulla lunghezza d'onda (il colore) della luce proveniente da esse. Pensate a quando passa un'ambulanza e il suono della sirena diventa da più acuto più grave: è l'"effetto Doppler", dovuto alle variazioni della lunghezza delle onde a seconda della distanza della fonte sonora. Poiché anche la luce ha natura ondulatoria, quando la sorgente luminosa si allontana, la lunghezza d'onda aumenta e la luce che percepiamo si sposta verso il colore rosso (nello spettro della luce, le componenti rosse hanno lunghezza d'onda maggiore e quelle blu-violette minore). Hubble scoprì così che le galassie si allontanano a una velocità maggiore quanto più sono lontane: ciò significa che l'universo si sta espandendo.
Quando Einstein seppe di questo risultato definì "il più grande errore della sua vita" la sua teoria sull'universo immutabile. Ma questa volta, come vedremo, aveva torto. All'inizio fu un globo di fuoco Se è vero che l'universo è in espansione, in passato dovrebbe essere stato sempre più piccolo.
1927: lo scienziato e sacerdote belga Georges Lemaître (1894-1966) ipotizzò che l'universo si fosse generato da un composto di atomi ad altissima concentrazione.
1946: George Gamow (1904-1968), un fisico Americano di origine russa, propose che la primitiva "palla di fuoco", il Big Bang, fosse un’intensa concentrazione di pura energia. Essa fu la sorgente di tutta la materia che oggi esiste nell’universo. Lo hot Big Bang model, estensione dell’originario modello del Big Bang, predice che tutte le galassie debbano allontanarsi le une dalle altre ad elevata velocità come risultato dell’evento iniziale, descritto come un’unica esplosione. Quindi l’intero universo fisico, tutta la materia e l’energia e anche le quattro dimensioni di tempo e spazio hanno avuto origine da uno stato di infinita, o quasi infinita, densità, temperatura e pressione.
Ma se il Big Bang si verificò effettivamente, dovrebbe essere possibile rintracciare ancora oggi il residuo delle radiazioni elettromagnetiche di quella gigantesca esplosione. In particolare, 300mila anni dopo il Big Bang, quando l'universo era ancora neonato, la sua temperatura si sarebbe abbassata fino a circa 4000 gradi. Ciò avrebbe reso possibile la formazione degli atomi e la palla di fuoco opaca dei primi momenti sarebbe diventata via via più trasparente, consentendo all'universo di diventare visibile. La luce di quell'epoca, che ancora viaggia a causa dell'espansione dell'universo, si sarebbe potuta osservare sotto forma di particolari onde elettromagnetiche. Si tratta della cosiddetta "radiazione di fondo dell'universo", teorizzata già nel 1940 dallo stesso Gamow e da un altro grande fisico, Hans Bethe.
1965: Arno Penzias (1933-) e Robert Wilson (1936-) compiendo esperimenti ai laboratori telefonici Bell per la realizzazione di antenne per comunicazioni satellitari, captarono interferenze sonore che non si riusciva in alcun modo a spiegare. In particolare, Penzias e Wilson captarono delle "strane" microonde, della lunghezza d'onda di 3,2 centimetri, che giungevano da ogni parte dell'universo. Sulle prime non riuscirono a capire il fenomeno, tanto che qualcuno ipotizzò che si trattasse di interferenze provocate da escrementi di piccioni che avevano fatto il nido sull'antenna, ma poi collegarono la scoperta alla teoria del Big Bang.
Così, con l'aiuto del fisico Robert Dicke dell'Università di Princeton, che aveva ripreso la teoria di Gamow e Bethe perfezionandola, si capì finalmente che doveva trattarsi proprio della fatidica "radiazione di fondo", chiamata anche "radiazione fossile", prevista dalla teoria del Big Bang.
1981: l'americano Alan Guth del Massachusetts Institute of Technology e il giapponese Kazuhiro Sato presentarono, indipendentemente l'uno dall'altro, la teoria del "universo inflazionario", basata sulle ricerche rivolte all'unificazione delle forze fondamentali della natura.
Si tratta di una teoria secondo la quale il super-microuniverso si sarebbe espanso, alla nascita, in una maniera vertiginosa: in un solo decimo di milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo (10-34 secondi) avrebbe aumentato il suo volume di dieci miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di volte (1 con 100 zeri) Per spiegare questa improvvisa espansione dell'universo appena nato, i due fisici hanno ipotizzato che il vuoto stesso, cioè la condizione dell'universo prima del Big Bang, fosse un "vuoto ad alta energia". Tale energia del vuoto rispecchia esattamente la teoria di Einstein e da lui considerata "il più grande errore della sua vita".
Einstein introdusse una forza per bilanciare la forza di gravitazione che tendeva ad avvicinare le galassie, col risultato che ognuna annulla l'altra. Queste due forze, il cui risultato è nullo ma che sono ben presenti, avrebbero quindi potuto essere presenti nel "vuoto" originario. Secondo la teoria dell'universo inflazionario, il cosmo fu soggetto a un'improvvisa espansione ("inflazione") ad opera di questa energia del vuoto.
1992: il satellite americano Cobe (Cosmic Background Explorer), che ha registrato piccole fluttuazioni ("ripple") nella radiazione cosmica dei fondo (quella che costituisce la "traccia" del Big Bang), risalenti a un'epoca in cui l'universo aveva "soltanto" dieci milioni di anni. Tali fluttuazioni erano soltanto di un centomillesimo, ma secondo i cosmologi possono spiegare bene il processo che ha poi portato alla formazione delle galassie.
2002: il satellite WMAP ha permesso di realizzare la più accurata e dettagliata "fotografia" dell’universo vicino al momento della sua origine.
L’immagine registrata dal satellite della NASA mostra la radiazione cosmica (microonde) che ha pervaso il cosmo 380mila anni dopo il Big Bang.
Secondo gli scienziati della NASA le oscillazioni (ripple) nella radiazione contrassegnano i primordiali blocchi costitutivi di supercluster – immensi nugoli e catene di galassie attraversano l’universo attuale.
Dall’analisi delle oscillazioni, gli scienziati hanno concluso che l’universo ha 13,7 miliardi di anni e che continuerà ad espandersi finché non si dissiperà come una nuvola. Inoltre, sulla base delle analisi delle immagini di WMAP, gli scienziati hanno concluso che le primissime stelle si sono formate 200 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa scoperta rappresenta un balzo indietro di diverse centinaia di milioni di anni rispetto a quanto si pensava.
Sempre grazie alle immagini di WMAP, si è dedotto che solo il 4% dell’universo è costituito dalla materia che conosciamo. La parte restante è costituita dalle cosiddette materia oscura e energia oscura, sulle quali non si hanno praticamente informazioni.
Tutte queste scoperte sono dovute al fatto che le osservazioni di WMAP hanno fornito una "mappa" con una risoluzione elevatissima della radiazione di fondo dell’universo, talmente alta da rivelare spettrali "strutture" con dimensioni nell’ordine di centinaia di migliaia di anni luce, pressappoco come le più grandi galassie.
Joseph Silk e i suoi collaboratori hanno fornito una breve sintesi dell’evidenza della teoria del Big Bang in un paper pubblicato sulla rivista Science (17 Febbraio 1995):
Per concludere, rispondo alla domanda che voi tutti vi starete facendo: perché questo interminabile post sulla teoria del Big Bang? Di certo non è la prova scientifica dell’esistenza di un disegno intelligente, anche perché nemmeno esiste la certezza scientifica della sua validità. Tuttavia la teoria del Big Bang è avversata da molti degli scienziati che rifiutano l’ipotesi dell’esistenza di un disegno superiore, di una causa intelligente che ha dato origine al nostro universo.
Ma questo sarà argomento della prossima puntata…
Menu del giorno: introduzione alla cosmologia.
Cosmology is the study of the universe as a whole - its structure, origin, and development. The subjects cosmology addresses are profound, both scientifically and theologically.
(The Big Bang, Stephen Hawking, and God – Henry F. Schaefer III)
Si può cercare di definire la cosmologia attraverso le domande che essa si pone. E per questo si fa riferimento al lavoro di Hugh Ross, The Fingerprint of God:
1) Is our universe finite or infinite in size and content?
2) Has this universe been here forever or did it have a beginning?
3) Was the universe created?
4) If the universe was not created, how did it get here?
5) If the universe was created, how was this creation accomplished, and what can we learn about the agent and events of creation?
6) Who or what governs the laws and constants of physics?
7) Are such laws the products of chance or have they been designed?
8) How do the laws and constants of physics relate to the support and development of life?
9) Is there any knowable existence beyond the apparently observed dimensions of our universe?
10) Do we expect our universe to expand forever, or is a period of contraction to be followed by a big crunch?
Attualmente la più diffusa e plausibile risposta alla seconda domanda è la teoria del Big Bang. Attenzione, teoria. Sebbene sia numerose le conferme che si sono trovate negli anni (e di cui vi parlerò a breve), quella del Big Bang resta ancora una teoria. Proprio come l’evoluzionismo di Darwin, per chi se lo fosse dimenticato.
Ma andiamo con ordine.
Fu un errore di Albert Einstein a dare il via allo studio sulle origini dell'universo. Fino agli inizi del secolo, le leggi della meccanica classica di Isaac Newton prevedevano che il tempo scorresse sempre e ovunque a una velocità fissa e che lo spazio si estendesse all'infinito in modo uniforme. Si credeva insomma in un cosmo infinito e immutabile, e non si vedeva la necessità di speculare su un inizio e un'evoluzione dell'universo.
1916: Einstein pubblicò la teoria della relatività generale e provò ad applicarla alla struttura dell'universo, concludendo che il cosmo si va contraendo sotto l'azione delle forze gravitazionali esercitate da galassie, stelle etc. Ma poiché all'epoca si pensava che l'universo fosse perenne e immutabile, Einstein aggiunse nella sua teoria una "costante cosmologica", che creava una forza repulsiva in grado quindi di opporsi alla contrazione dell'universo. Concepì quindi un modello di cosmo fisso che né si contrae né si espande. Questa teoria fu poi perfezionata da un giovane matematico russo, Alex Friedmann (1888-1925), che ipotizzò tre possibilità a proposito dell'evoluzione dell'universo in base alla densità della materia che contiene: un universo in continua espansione, uno che a un certo punto cessa di espandersi e comincia a contrarsi, un altro ancora che continua a espandersi ma di poco e a velocità moderata.
1929: l'astronomo americano Edwin Hubble mostrò che l'universo è in espansione. Misurando la distanza che ci separa da galassie lontane, provò a stabilire a quale velocità si stessero allontanando. Per misurare tale velocità ci si basa sulla lunghezza d'onda (il colore) della luce proveniente da esse. Pensate a quando passa un'ambulanza e il suono della sirena diventa da più acuto più grave: è l'"effetto Doppler", dovuto alle variazioni della lunghezza delle onde a seconda della distanza della fonte sonora. Poiché anche la luce ha natura ondulatoria, quando la sorgente luminosa si allontana, la lunghezza d'onda aumenta e la luce che percepiamo si sposta verso il colore rosso (nello spettro della luce, le componenti rosse hanno lunghezza d'onda maggiore e quelle blu-violette minore). Hubble scoprì così che le galassie si allontanano a una velocità maggiore quanto più sono lontane: ciò significa che l'universo si sta espandendo.
Quando Einstein seppe di questo risultato definì "il più grande errore della sua vita" la sua teoria sull'universo immutabile. Ma questa volta, come vedremo, aveva torto. All'inizio fu un globo di fuoco Se è vero che l'universo è in espansione, in passato dovrebbe essere stato sempre più piccolo.
1927: lo scienziato e sacerdote belga Georges Lemaître (1894-1966) ipotizzò che l'universo si fosse generato da un composto di atomi ad altissima concentrazione.
1946: George Gamow (1904-1968), un fisico Americano di origine russa, propose che la primitiva "palla di fuoco", il Big Bang, fosse un’intensa concentrazione di pura energia. Essa fu la sorgente di tutta la materia che oggi esiste nell’universo. Lo hot Big Bang model, estensione dell’originario modello del Big Bang, predice che tutte le galassie debbano allontanarsi le une dalle altre ad elevata velocità come risultato dell’evento iniziale, descritto come un’unica esplosione. Quindi l’intero universo fisico, tutta la materia e l’energia e anche le quattro dimensioni di tempo e spazio hanno avuto origine da uno stato di infinita, o quasi infinita, densità, temperatura e pressione.
Ma se il Big Bang si verificò effettivamente, dovrebbe essere possibile rintracciare ancora oggi il residuo delle radiazioni elettromagnetiche di quella gigantesca esplosione. In particolare, 300mila anni dopo il Big Bang, quando l'universo era ancora neonato, la sua temperatura si sarebbe abbassata fino a circa 4000 gradi. Ciò avrebbe reso possibile la formazione degli atomi e la palla di fuoco opaca dei primi momenti sarebbe diventata via via più trasparente, consentendo all'universo di diventare visibile. La luce di quell'epoca, che ancora viaggia a causa dell'espansione dell'universo, si sarebbe potuta osservare sotto forma di particolari onde elettromagnetiche. Si tratta della cosiddetta "radiazione di fondo dell'universo", teorizzata già nel 1940 dallo stesso Gamow e da un altro grande fisico, Hans Bethe.
1965: Arno Penzias (1933-) e Robert Wilson (1936-) compiendo esperimenti ai laboratori telefonici Bell per la realizzazione di antenne per comunicazioni satellitari, captarono interferenze sonore che non si riusciva in alcun modo a spiegare. In particolare, Penzias e Wilson captarono delle "strane" microonde, della lunghezza d'onda di 3,2 centimetri, che giungevano da ogni parte dell'universo. Sulle prime non riuscirono a capire il fenomeno, tanto che qualcuno ipotizzò che si trattasse di interferenze provocate da escrementi di piccioni che avevano fatto il nido sull'antenna, ma poi collegarono la scoperta alla teoria del Big Bang.
Così, con l'aiuto del fisico Robert Dicke dell'Università di Princeton, che aveva ripreso la teoria di Gamow e Bethe perfezionandola, si capì finalmente che doveva trattarsi proprio della fatidica "radiazione di fondo", chiamata anche "radiazione fossile", prevista dalla teoria del Big Bang.
1981: l'americano Alan Guth del Massachusetts Institute of Technology e il giapponese Kazuhiro Sato presentarono, indipendentemente l'uno dall'altro, la teoria del "universo inflazionario", basata sulle ricerche rivolte all'unificazione delle forze fondamentali della natura.
Si tratta di una teoria secondo la quale il super-microuniverso si sarebbe espanso, alla nascita, in una maniera vertiginosa: in un solo decimo di milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo (10-34 secondi) avrebbe aumentato il suo volume di dieci miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di volte (1 con 100 zeri) Per spiegare questa improvvisa espansione dell'universo appena nato, i due fisici hanno ipotizzato che il vuoto stesso, cioè la condizione dell'universo prima del Big Bang, fosse un "vuoto ad alta energia". Tale energia del vuoto rispecchia esattamente la teoria di Einstein e da lui considerata "il più grande errore della sua vita".
Einstein introdusse una forza per bilanciare la forza di gravitazione che tendeva ad avvicinare le galassie, col risultato che ognuna annulla l'altra. Queste due forze, il cui risultato è nullo ma che sono ben presenti, avrebbero quindi potuto essere presenti nel "vuoto" originario. Secondo la teoria dell'universo inflazionario, il cosmo fu soggetto a un'improvvisa espansione ("inflazione") ad opera di questa energia del vuoto.
1992: il satellite americano Cobe (Cosmic Background Explorer), che ha registrato piccole fluttuazioni ("ripple") nella radiazione cosmica dei fondo (quella che costituisce la "traccia" del Big Bang), risalenti a un'epoca in cui l'universo aveva "soltanto" dieci milioni di anni. Tali fluttuazioni erano soltanto di un centomillesimo, ma secondo i cosmologi possono spiegare bene il processo che ha poi portato alla formazione delle galassie.
2002: il satellite WMAP ha permesso di realizzare la più accurata e dettagliata "fotografia" dell’universo vicino al momento della sua origine.
L’immagine registrata dal satellite della NASA mostra la radiazione cosmica (microonde) che ha pervaso il cosmo 380mila anni dopo il Big Bang.
Secondo gli scienziati della NASA le oscillazioni (ripple) nella radiazione contrassegnano i primordiali blocchi costitutivi di supercluster – immensi nugoli e catene di galassie attraversano l’universo attuale.
Dall’analisi delle oscillazioni, gli scienziati hanno concluso che l’universo ha 13,7 miliardi di anni e che continuerà ad espandersi finché non si dissiperà come una nuvola. Inoltre, sulla base delle analisi delle immagini di WMAP, gli scienziati hanno concluso che le primissime stelle si sono formate 200 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa scoperta rappresenta un balzo indietro di diverse centinaia di milioni di anni rispetto a quanto si pensava.
Sempre grazie alle immagini di WMAP, si è dedotto che solo il 4% dell’universo è costituito dalla materia che conosciamo. La parte restante è costituita dalle cosiddette materia oscura e energia oscura, sulle quali non si hanno praticamente informazioni.
Tutte queste scoperte sono dovute al fatto che le osservazioni di WMAP hanno fornito una "mappa" con una risoluzione elevatissima della radiazione di fondo dell’universo, talmente alta da rivelare spettrali "strutture" con dimensioni nell’ordine di centinaia di migliaia di anni luce, pressappoco come le più grandi galassie.
Joseph Silk e i suoi collaboratori hanno fornito una breve sintesi dell’evidenza della teoria del Big Bang in un paper pubblicato sulla rivista Science (17 Febbraio 1995):
"The hot big bang model is enormously successful. It provides the framework for understanding the expansion of the universe, the cosmic background radiation, and the primeval abundance of light elements, as well as a general picture of how the structure seen in the universe today was formed."
Per concludere, rispondo alla domanda che voi tutti vi starete facendo: perché questo interminabile post sulla teoria del Big Bang? Di certo non è la prova scientifica dell’esistenza di un disegno intelligente, anche perché nemmeno esiste la certezza scientifica della sua validità. Tuttavia la teoria del Big Bang è avversata da molti degli scienziati che rifiutano l’ipotesi dell’esistenza di un disegno superiore, di una causa intelligente che ha dato origine al nostro universo.
Ma questo sarà argomento della prossima puntata…
cercherò di ottimizzare il blog per firefox!!! :-) watergate2000
ciao :-) watergate2000
Avrei voluto darti una mano ma proprio non ce l'ho fatta...questa settimana è stata molto intensa!
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