L’espansione dell’Universo – parte seconda

Un giorno, nell’inverno 1987 (o ’88, non ricordo), mentre eravamo in aula nell’Accademia Militare di Modena, iniziò a nevicare.

Fin qui, nulla di strano.

A frequentare il corso con noi, c’era un gruppo di militari somali, in quanto l’Esercito Italiano collaborava alla formazione degli ufficiali somali nell’ambito di vecchi accordi di cooperazione fra i due governi.

Ricordo che proprio in quegli anni quattro di quegli ufficiali chiesero asilo politico all’Italia, lasciando l’Esercito Somalo, per non essere considerati complici della repressione nei confronti delle popolazioni civili attuata dal regime di Siad Barre, presidente e dittatore della Somalia dal 1969 al 1991.

Ma non era quello, il tema che ci colpì quel giorno in Accademia.

Ci colpì il fatto che uno di loro, vedendo la neve, iniziò a piangere dall’emozione.

Quando gli chiedemmo perché, lui ci spiegò che ne aveva sentito parlare, che gli era stato spiegato cosa fosse la neve, ma che non l’aveva mai vista e non immaginava che fosse così.

Infatti, spiegare una cosa ad una persona che quella cosa non l’ha mai vista è una delle cose più difficili che ci sono.

Ricordo un esempio che ci faceva il nostro insegnante di fisica.

Immagina di essere su un isola del Pacifico e di essere catturati, tu e il tuo sfortunato aiutante, da una tribù di indigeni.

Interrogandovi, scoprono che è un’usanza delle vostre parti usare delle cose che si chiamano automobili per spostarvi da un luogo all’altro.

Solo che loro, l’automobile, non l’hanno mai vista.

Il capo tribù, annoiato, decide per la vostra esecuzione, ma, per far vedere al proprio popolo di essere magnanimo, vi chiede di disegnare un automobile per capire com’è fatta. Se sarà soddisfatto dai disegni, vi salverà la vita e vi libererà.

Tu e il tuo sfortunato aiutante disegnate ognuno il suo esempio di auto, ma appena il capo tribù vede i due disegni, va su tutte le furie e vi fa decapitare, dicendo che uno dei due ha mentito e, non sapendo chi, vi fa uccidere entrambi.

Che cosa è successo?

È successo che i due disegni erano pressappoco questi:

Questo accade perché quando nominiamo un oggetto, chi ascolta tende a raffigurarlo in base alla propria esperienza.

Non ci credete? Se io dico sedia, tutti, proprio tutti, tranne chi una sedia non l’ha mai vista, avranno in un angolo del cervello un’immagine di una sedia. Ma se hai vissuto in una casa di campagna tutta la vita, la tua immagine di sedia sarà differente dall’immagine di sedia del Principe Alberto di Monaco.

Se dobbiamo spiegare concetti astratti o parlare di fisica quantistica, in quel caso l’esperienza visiva non conta, in quanto sono cose che non abbiamo mai visto.

Qualche anno fa, qui, ho parlato di espansione dell’Universo facendo degli esempi visivi.

Oggi ci riprovo.

Abbiamo numerose prove teoriche e sperimentali del fatto che l’Universo sia in una fase di espansione. “Ma in cosa si espande?”.

Alcuni scienziati, interpellati, hanno provato a spiegarlo. Ma prima di spiegare l’espansione dell’universo, provo a spiegare il concetto di spazio-tempo.

Per individuare la posizione spaziale di un oggetto, ad esempio, la vetrinetta dove mia madre tiene piatti e bicchieri del “servizio buono”, possiamo usare tre numeri.

La sala ha un perimetro, quindi io posso dire che la vetrinetta è a 45 centimetri dal muro destro (questo è il nostro punto 0, quindi non è uno dei tre numeri), che è alta due metri, larga uno e profonda 50 centimetri.

Come sappiamo, ogni oggetto nello spazio è individuabile da questi tre numeri, che per comodità chiamiamo altezza, larghezza e profondità. Nel caso del nostro mobile 200, 100, 50 (cm.). In realtà con tre numeri individuiamo un punto (ad esempio il punto P0), ma per quello che vogliamo dire può essere sufficiente tale approssimazione.

C’è un’altra dimensione, che è il tempo. Se il mobile è fermo, il tempo è indifferente, ma vista l’attitudine di mia madre di riconfigurare la disposizione dei mobili periodicamente, e mio padre ne sa qualcosa, quello è un altro parametro da considerare.

Perché se nel tempo T0 il mobile è nella posizione del disegno, nel tempo T1 magari sarà stato spostato. Quindi lo spostamento nel tempo è la quarta dimensione.

Questo è un errore tipico dei film sui viaggi nel tempo (quello di non considerare lo spostamento), ma è un’altra storia.

Anche il sistema di riferimento è importante, perchè altrimenti non capiremmo come individuare il nostro mobile nel salone. Che si intende per sistema di riferimento?

Sono seduto su una panchina alla stazione di Saronno e dopo un po’ passa un treno.

Questo non si ferma e attraversa la stazione (“Attenzione, treno in transito al binario 1. Non superare la linea gialla”). Lo vedrò passare ad un certa velocità, ad esempio a 70 km all’ora.

Mentre passa il treno, vedo al suo interno un bambino seduto; anche lui sta viaggiando come il treno ad una velocità di 70 km all’ora.

Se il sistema di riferimento è la Stazione di Saronno, si può dire che un bambino sta passando a 70 km all’ora.

Ma se il sistema di riferimento è il treno, ad un certo punto il bambino mi vedrà passare ad una velocità di 70 km all’ora.

Già, perché nel sistema di riferimento del treno tutto quello che si osserva passa ad una certa velocità ed il bambino può definirsi fermo mentre per il sistema di riferimento di me seduto sulla panchina sono io a definirmi fermo ed il treno in movimento.

Stabilite queste piccole cose, proviamo a capire cosa significhi “espansione dell’Universo”.

Partiamo da una cosa (ricordate l’esempio dell’auto?): la definizione è sbagliata.

Certo, perché il termine “espansione” non è proprio corretto, e quindi può ad indurre confusione.

Quando si pensa a una cosa che si espande, si immagina quella cosa immersa in uno spazio esterno, e che con il passare del tempo occupa una parte sempre più grande di tale spazio.

Nel caso dell’Universo, però, esso è lo spazio stesso, e non è quindi contenuto in nessun altro spazio esterno. Come può quindi espandersi?

Nel 1929 lo scienziato statunitense Edwin Powell Hubble osservò che le galassie si allontanano l’una dall’altra, o meglio, che la distanza tra di esse aumenta col passare del tempo.

Ma visto che, allontanandosi una dall’altra da qualche parte dovranno andare, e, considerando che non possiamo parlare di espansione, come possiamo interpretare i dati di Hubble?

Urge un esempio. Torniamo a casa di mia madre e misuriamo la sala.

Immaginiamo di prendere un metro e di misurarne la distanza tra le pareti.

Il primo giorno la stanza risulta lunga 2 metri.

Il secondo giorno 2 metri e 50 centimetri.

Il terzo 3 metri, e così via.

Quali sono le due possibilità perché ciò accada?

La più ovvia: la stanza si sta allargando.

Ma pensateci bene, potrebbe essere successo qualcos’altro.

Già: il metro si sta rimpicciolendo!

Per quanto possa sembrare assurdo, questo è quello che sta accadendo nell’Universo.

Secondo la relatività generale, infatti, il “metro” con cui misuriamo le distanze tra le galassie, in termini tecnici la metrica spazio-temporale, cambia con il tempo.

È come avere un metro elastico che si può estendere o restringere così che le tacche su di esso diventano più rade o più fitte.

Il metro cosmologico si sta restringendo, e di conseguenza la distanza tra le galassie sta aumentando.

In questo senso l’Universo si “espande”, e lo può fare senza andare ad occupare alcuno spazio esterno.

Diciamo che non è proprio l’unica teoria, ma è quella verso la quale stanno convergendo la maggior parte degli scienziati (anche perché rompe poche uova nel paniere ad altre teorie). Non vi sto a spiegare le formule, perché sono davvero noiose.

Attenzione però, non ragioniamo come i “poco-pacifici” del Pacifico e non tagliamo la testa se non capiamo la spiegazione.

L’errore di questi discorsi è proprio alla base, cioè nel voler ricondurre ad esperienze “umane” la fisica.

C’è un mammifero che depone le uova, ha il becco e le zampe palmate; in più secerne veleno e ha la coda simile a quella di un castoro.

Quando questo animale venne descritto dai primi esploratori, intorno alla fine dell’800, quelli (gli esploratori) vennero presi in giro e si disse che quelli (gli strani animali) non potevano esistere.

Finché non si scoprì che l’ornitorinco esiste sul serio, ed ha tutte quelle caratteristiche.

Sappiate però che non so disegnare, e se non avete mai visto un ornitorinco, non chiedetemi di disegnarvelo. Io ci tengo, alla mia testa!

3 pensieri riguardo “L’espansione dell’Universo – parte seconda

  1. Dovevi fare il professore.
    E dovevo farlo anch’io (di matematica, in questo caso).

    Riguardo l’espansione dell’Universo io rimango convinto da un’altra teoria, e cioè quella della espansione vera e propria, intesa come aumento di volume e non come “riduzione del metro di misurazione”.

    Piace a 1 persona

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