Universo e radiazioni cosmiche

Carissimo, volevo proporti una riflessione e alcune domande specifiche sul movimento (1), sulla sua origine e la conseguente negazione logica della teoria del Big Bang (2) e sulla concezione del sole centrale (3).

(1) M. Morini: Si può dire che la tensione tra forza centripeta e forza centrifuga mantiene in movimento il sistema dell’universo?
Campanella: No, forza centripeta e forza centrifuga solo solo forze fittizie che appaiono quando cerchi di studiare un moto in un sistema di riferimento non inerziale. Se mi parli di Universo, esso è tenuto in equilibrio dalla sorprendente caratteristica di avere costanti fisiche altamente sintonizzate su precisi valori (come l’indicatore della radio quando vuoi cercare una emittente ben precisa che ha un basso segnale) so that if any of several fundamental constants were only slightly different, the Universe would be unlikely to be conducive to the establishment and development of matter, astronomical structures, elemental diversity, or life as it is presently understood. Uno dei parametri più sorprendenti e misurati avveniristicamente dalla mia ex Università La Sapienza, è la densità dell’Universo. Essa è stata misurata essere molto vicina alla densità critica: se è maggiore l’universo collassa in breve tempo, se minore l’Universo si espande raggiungendo in ogni dove lo zero termico. L’Universo è stato trovato essere piatto, cioè segue ovunque la geometria euclidea. Credi che gli scienziati possano credere che ci sia stato qualcuno che abbia sintonizzato l’Universo sui parametri per avere la vita? Be’, questa non sarebbe scienza e i teorici sviluppano ogni giorno nuovi modelli per ovviare a ciò. Ad esempio, i cosmologi dell’ufficio accanto al mio si occupano di cosmologia inflazionaria. Cioè un avvenimento avvenuto subito dopo il big bang da cui deriva che le condizioni iniziali non devono essere molto sintonizzate su una particolare banda per ottenere il nostro Universo in equilibrio.

(2) M. Morini: Lo stato originario di ogni corpo celeste è il movimento (eppur si muove, direbbe il tuo Galilei).  Allo stesso tempo però noi sappiamo che la materia è indifferente alla quiete e al movimento. Possiamo allora dire che questo esclude la necessità che uno stato di quiete abbia preceduto il movimento e che, pertanto, per la forza centrifuga non c’è da cercare nessuna prima spinta? Il Big bang in questo modo sarebbe confutato nelle premesse. Del resto (aggiungo) non è forse vero che per la forza centrifuga non c’è da cercare nessuna spinta? Essa è per i pianeti, secondo l’ipotesi di Kant e Laplace, un residuo dell’originaria rotazione del corpo centrale da cui quelli, nel contrarsi del medesimo, si sono staccati. “Contrarsi del medesimo” diceva Schopenhauer: che cosa indica la contrazione in questo senso?
Campanella: Purtroppo qua mi citi elementi di meccanica classica un po’ antiquati, abbiamo fatto rilevanti passi in avanti da allora con le moderne teorie quantistiche e relativistiche a cui ora facciamo riferimento. Lo stato originario di ogni corpo è energia, energia è materia, la materia è energia (E=mc^2 direbbe Einstein). La materia influenza la geometria dello spazio-tempo secondo la teoria della relatività: il tempo scorre e il moto di un corpo avviene come conseguenza di come la presenza di una massa modifica le caratteristiche dell spazio tempo nel suo intorno.
Che cosa ha dato il là al Big Bang? Potrebbe essere stata una fluttuazione quantistica a rompere l’omogeneità e l’isotropia dell’Universo dando inizio all’espansione dello stesso (l’ipotesi di omogeneità e isotropia è nota come principio cosmologico che generalizza all’intero universo il principio copernicano). Questa è materia della teoria delle stringhe e della meccanica quantistica: l’evoluzione di un sistema fisico viene descritto in maniera probabilistica avendo alla base l’equazione di Schrödinger.
Le fluttuazioni, dette anisotropie dell’Universo, il fatto che ad un certo punto l’Universo su piccole scale abbia avuto valori di densità di energia diversa è fondamentale per la vittoria della materia sull’antimateria che altrimenti avrebbero dovuto essere prodotte in egual misura, comportando l’annichilazione di tutta materia in luce, cioe’ energia come in precedenza al momento del big bang. Al livello di piccola scala, cioè per quanto riguarda i sistemi planetari, vale ancora che tutto si conserva e nulla si distrugge. Quando una nube molecolare ha una massa, densità e dimensioni critiche (parametri di Jeans), inizia a collassare sotto l’azione della sua stessa forza di gravità. Mentre la nube si contrae su se stessa, la conservazione del momento angolare fa sì che i movimenti casuali presenti nella nube diventino una rotazione coerente; la forza centrifuga generata dalla rotazione fa assumere alla nube l’aspetto di un disco in cui, ancora per via di anisotropie create da turbolenze, i nuclei dei pianeti si formano ed accrescono materia nel proprio intorno “staccandosi” dal resto della nube. Il risulato di generale della contrazione è, oltre ai possibili pianeti, la formazione di una o più stelle: al centro della nube la contrazione produce un corpo con temperatura e densità tale che siano possibili le reazioni nucleari, la forza che produce energia/luce che tende ad espandere la stella si viene a trovare finalmente in equilibrio con la gravità che generava la contrazione. Tutto perciò viene a trovarsi in equilibrio, l’Universo elegante come lo definisce Brian Greene.

(3) M. Morini: Si può dire che la riflessione di cui sopra concorda con la congettura degli astronomi di un sole centrale e della constatazione dello spostarsi di tutto il nostro sistema solare, forse anche di tutta la galassia, a cui il nostro sole appartiene? Se questo è concesso, si può inferire uno spostamento generale di tutte le stelle fisse, insieme con il sole centrale? (Ma di chi è l’ipotesi del sole centrale? Esiste ancora oggi?).
Campanella: Il centro di massa, cioè il baricentro del Sistema Solare, si trova nel Sole dato che include più del 99% della massa del sistema. Il Sole è centrare solamente quando si considera il sistema solare. Il sistema solare appartiene alla Via Lattea, la nostra galassia il cui disco centrale è ben visibile ad occhio nudo durante le notti estive passate nell’oscurità al mare o in montagna. La Via Lattea ospita miliardi di stelle più piccole e più grandi del Sole. Il Sole si trova nella Nube Interstellare Locale situata nei pressi del bordo interno del Braccio di Orione, cioe’ in periferia della Galassia – non nel centro galattico che a sua volta contiene la maggior parte della massa di questo sistema. Il Sole segue le leggi gravitazionali e quindi orbita attorno al centro galattico, come i pianeti orbitano attorno al Sole.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e5/Posizione_Sole.png
La Via Lattea fa parte del Gruppo Locale di galassie, queste 70 galassie orbitano attorno al baricentro del Sistema localizzato fra la Via Lattea e la Galassia di Andromeda. Il Gruppo Locale fa parte dell’Ammasso della Vergine, un grosso e massiccio gruppo di galassie facente parte a sua volta di una struttura più ampia ed estesa conosciuta come Superammasso della Vergine costituito da vari ammassi di galassie. Tutto questo (“le stelle fisse”) si muove attorno al proprio baricentro in un complesso equilibrio tra forze.
I superammassi formano strutture filamentari di larga scala più complesse che costituiscono l’Universo, tutto ciò è guidato dalla forza di espansione che va avanti dal momento del Big Bang.
http://www.youtube.com/watch?v=Kwwjmf1vhc8
Che cosa ha generato queste strutture filamentari non omogenee partendo dall’Universo primordiale isotropo? Per chiudere il cerchio con quanto detto nei punti precedenti e per dare supporto osservativo alle teorie precedentemente descritte, queste sono state generate dalle anisotropie della densità in vari punti dell’Universo poco dopo il Big Bang, come osservato dalle missioni spaziali quali WMAP. Infatti, poiché nulla può superare la velocità della luce (secondo il principio di Einstein) noi possiamo osservare zone altamente distanti la cui luce ci giunge dopo un viaggio di 13 Miliardi di anni (quando all’incirca avvenne il big bang). Possiamo utilizzre perciò i telescopi come vere e proprie macchine del tempo. Ciò che osserviamo è la radiazione cosmica di fondo cioè il residuo prodotto dal Big Bang che permea l’universo in ogni direzione. La radiazione cosmica di fondo presenta qua e la’ delle piccole differenze (anisotropie) che hanno portato alla creazione di strutture come galassie e ammassi e sistemi planetari.
Ti consiglio di leggere le varie voci su Wikipedia, per saperne di più
http://en.wikipedia.org/wiki/Fine-tuned_Universe
http://it.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A0_generale
http://it.wikipedia.org/wiki/Big_Bang
http://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_cosmica_di_fondo
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=58067
http://it.wikipedia.org/wiki/Meccanica_quantistica
http://it.wikipedia.org/wiki/Disco_protoplanetario
http://it.wikipedia.org/wiki/Instabilit%C3%A0_di_Jeans
http://it.wikipedia.org/wiki/L%27Universo_elegante
http://it.wikipedia.org/wiki/Via_Lattea
Dovrei abdicare dai miei impegni come Ratzinger per rispondere alle domande che mi mandi!
 

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