Universo
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L'universo viene comunemente definito come tutto ciò che esiste, il che comprende tutta la materia e l'energia, i pianeti, le stelle, le galassie e il contenuto dello spazio intergalattico. L'osservazione scientifica delle fasi iniziali dello sviluppo dell'universo, che possono essere osservate sulle grandi distanze, suggerisce che l'universo sia stato governato dalle stesse leggi e costanti fisiche durante la maggior parte della sua storia. Ci sono varie teorie del multiverso, nelle quali cosmologi e fisici suggeriscono che il nostro universo sia solo uno tra i molti universi che possono esistere.
Indice |
[modifica] Etimologia, sinonimi e definizioni
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Per approfondire, vedi le voci Cosmo, Natura e Mondo (filosofia). |
Il termine universo deriva dal latino universus (tutto, intero) parola composta da unus (uno) e versus (volto, avvolto. Part. pass. di vertere).[1] La parola latina fu usata spesso da Cicerone e tardi autori latini con il senso posseduto oggi in italiano.[2]
La contrazione poetica Unvorsum, di cui universus è una variante, fu usata per la prima volta da Tito Lucrezio Caro nel Libro IV (capoverso 262) del suo De rerum natura ("Sulla natura delle cose").[3] Secondo una particolare interpretazione, essa significherebbe "tutto ciò che ruota come uno" o "tutto ciò che viene ruotato da uno". In questo senso, essa può essere considerata come una traduzione da un'antica parola greca per l'universo, περιφορά, (periforá, "circumambulazione"), originariamente usata per descrivere il percorso del cibo, che veniva servito lungo la "cerchia" dei commensali.[4] περιφορά si riferiva a uno dei primi modelli greci dell'universo, quello delle sfere celesti, che secondo Aristotele erano messe in moto, per l'appunto, da un unico "essere", il cosiddetto "Primo Mobile" o "Primo Motore".
Un altro termine per "universo" nell'Antica Grecia era τὸ πᾶν (tò pán, vedi Il Tutto, Pan (mitologia)). Termini correlati erano materia (τὸ ὅλον, tò ólon, let. "legna") e luogo (τὸ κενόν, tò kenón).[5][6] Altri sinonimi per universo tra i filosofi dell'antica Grecia includevano κόσμος (cosmo) e φύσις (significante Natura, e da cui deriva la parola "fisica").[7] Si ritrovano gli stessi sinonimi tra gli autori latini (totum, mundus, natura)[8] e infine nel linguaggio moderno, ad esempio nelle parole tedesche Das All, Weltall, e Natur, oltre che, naturalmente, in italiano.[9]
[modifica] La definizione più ampia: realtà e probabilità
La più ampia definizione di universo la si ritrova nel De divisione naturae del filosofo e teologo medioevale Giovanni Scoto Eriugena, che lo definì semplicemente come il tutto: tutto ciò che è creato e tutto ciò che non è creato.
[modifica] Definizione come "Realtà"
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Per approfondire, vedi le voci Realtà e Fisica. |
Più comunemente, l'universo viene definito come tutto ciò che esiste. Secondo le nostre attuali conoscenze, esso consiste allora di tre elementi fondamentali: spaziotempo, energia (che comprende quantità di moto e materia) e leggi fisiche.
[modifica] Definizione dell'universo come spazio-tempo connesso
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Per approfondire, vedi la voce Multiverso#Teoria delle "bolle". |
È possibile concepire degli spazio-tempi disconnessi, esistenti ma incapaci di interagire l'uno con l'altro. Una metafora facilmente visualizzabile di ciò è un gruppo di bolle di sapone separate. Gli osservatori vivono su una "bolla" e non possono interagire con quelli eventualmente presenti sulle altre bolle di sapone, nemmeno in linea di principio. Secondo una terminologia comune, ciascuna "bolla" di spaziotempo è un universo, mentre il nostro particolare spaziotempo viene indicato come l'"Universo", allo stesso modo del fatto che indichiamo la nostra luna come la "Luna". L'insieme di tutti gli spaziotempi viene chiamato multiverso[10]. In linea di principio, gli altri universi disconnessi dal nostro possono avere differenti dimensionalità e topologie spazio-temporali, forme differenti di materia ed energia, oltreché diverse leggi e costanti fisiche, sebbene queste siano attualmente solo delle speculazioni.
[modifica] La definizione più ristretta: l'universo come realtà osservabile
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Per approfondire, vedi la voce Universo osservabile. |
Secondo una definizione ancora più restrittiva, l'universo è tutto ciò che si trova nel nostro spazio-tempo connesso che può avere una chance di interagire con noi e viceversa. Secondo la teoria della Relatività generale, alcune regioni dello spazio non interagiranno mai con noi in tutta la durata dell'universo, a causa della sua espansione e della finitezza della velocità della luce. Per esempio, i radio messaggi emessi dalla Terra non raggiungeranno mai alcune regioni dello spazio nemmeno se l'universo durasse in eterno; infatti lo spazio si espande a velocità maggiori di quella della luce. Vale la pena di sottolineare che quelle regioni remote dello spazio vengono prese come esistenti ed essere parte della realtà tanto quanto noi; eppure, non saremo mai in grado di interagire con loro. La regione spaziale nella quale possiamo influire ed essere influenzati viene denotata come universo osservabile. Strettamente parlando, l'universo osservabile dipende dalla posizione dell'osservatore. Viaggiando, un osservatore può entrare in contatto con una regione di spazio-tempo più grande che se rimanesse fermo, dunque il suo universo osservabile sarà più grande se viaggia. Tuttavia, nemmeno il più rapido dei viaggiatori potrebbe essere capace di interagire con tutto lo spazio. In genere, per universo osservabile si intende l'universo osservabile dal nostro punto di vista nella Via Lattea.
[modifica] La concezione di universo
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Per approfondire, vedi la voce Cosmologia. |
La più antica idea "moderna" di universo si ha con la scuola pitagorica (Filolao e Aristarco di Samo) che sostenendo un'idea prima solamente "quasi - filo-eliocentrica" - l'idea del Fuoco Centrale - e poi in modo definito eliocentrica (Aristarco), aveva provato a elencare e definire tutti i pianeti. Essa vedeva il cosmo come un disegno perfetto, da qui la parola da loro coniata kosmos, che significa ordine.
Durante il XX secolo e fino agli anni ottanta, la parola universo era usata per riferirsi all'intero continuum spazio-temporale con tutta la materia e l'energia in esso contenute. La scienza che cerca di comprendere l'universo nel suo insieme, alla scala più grande possibile, è la cosmologia, che deriva da studi congiunti della fisica e dell'astronomia. I cosmologi ritenevano che non esistesse ragione scientifica per cui la regione al di fuori del nostro universo visibile dovesse essere diversa da quella all'interno e si riteneva che l'ammettere una tale diversità fosse una violazione al principio copernicano (secondo cui il nostro punto d'osservazione non è mai speciale) in quanto si ammetteva che la nostra regione potesse essere atipica. Dagli Anni '80 in poi, però, la formulazione della teoria dell'inflazione ha portato ad un cambiamento di opinioni tra i cosmologi e ad un diverso intendimento del termine "universo" a seconda che lo usino i cosmologi osservativi o i cosmologi che si occupano prevalentemente di concetti teorici. Le due tipologie di cosmologo sono infatti molto diverse: la prima si attiene di più al metodo scientifico e considera solamente quella parte dell'intero che si riesce a rilevare; la seconda, basandosi sulla fisica teorica e su alcuni assunti ricavabili anch'essi (in una certa misura) dalle osservazioni tenta comunque di scoprire l'origine (semmai ce ne sia stata una), la struttura e l'evoluzione dell'intero "universo".
La teoria dell'Inflazione (capace di spiegare molti degli attuali misteri relativi al cosmo) cambiò le opinioni dei cosmologi perché presuppone un aumento abnorme delle dimensioni dell'universo nelle sue prime fasi. Regioni quasi, ma non del tutto, totalmente prive di irregolarità perché molto piccole, e quindi capaci di appianare i loro "disequilibri" interni grazie ad un rapidissimo scambio di energia (vedi anche Secondo principio della termodinamica), in brevissimo tempo hanno potuto raggiungere dimensioni più grandi di quelle dell'universo visibile, con un aumento corrispondente nelle dimensioni delle irregolarità cosmiche e con l'allontanamento reciproco delle varie regioni dell'universo, le quali non avendo subito in tempo un processo di "omogeneizzazione" reciproca potrebbero presentare strutture estremamente diverse da quelle presenti all'interno del nostro universo visibile, con conseguenze ignote (le speculazioni vanno da una semplice ridistribuzione delle galassie a sostanziali differenze nelle leggi fisiche).
[modifica] Espansione, età e Big Bang
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Per approfondire, vedi le voci Espansione metrica dello spazio e Universo in accelerazione. |
Il risultato più importante della cosmologia, che l'universo è in espansione, è derivato dalle osservazioni degli spostamenti verso il rosso delle galassie ed è quantificato dalla Legge di Hubble. Estrapolando questa espansione all'indietro nel tempo, si incontra una singolarità gravitazionale, un concetto matematico piuttosto astratto, che può o meno corrispondere ad un oggetto reale. Questa estrapolazione diede vita alla teoria del Big Bang, il modello dominante della cosmologia moderna. Il tempo zero, che nella teoria segna letteralmente l'inizio del tempo come noi lo conosciamo, è stimato a 13,7 miliardi di anni fa, con un'incertezza di soli 200 milioni di anni, secondo la sonda WMAP della NASA.
Un aspetto fondamentale del Big Bang può essere osservato oggi nel fatto che la velocità alla quale le galassie si allontanano è proporzionale alla loro distanza. Un'altra prova a sostegno della teoria è la radiazione cosmica di fondo, la quale è un residuo attenuato della radiazione che ebbe origine poco dopo il Big Bang. Questa radiazione di fondo è estremamente uniforme in tutte le direzioni, cosa che i cosmologi hanno cercato di spiegare con un periodo di espansione rapida (detta inflazione) che è immediatamente seguita al Big Bang.
La dimostrazione che l'universo sia in espansione è data dalle onde elettromagnetiche che giungono fino a noi. Tali onde, in conseguenza dell'effetto Doppler dovuto all'allontanamento degli astri gli uni dagli altri, risultano avere una frequenza diversa da quella originaria. In particolare le righe di emissione dello spettro delle stelle più lontane, sono spostate verso il rosso. A questo spostamento è stato dato il nome di Red shift.
[modifica] Dimensioni dell'universo e dell'universo osservabile
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Per approfondire, vedi la voce Universo osservabile. |
Ad oggi non si sa se l'universo sia finito oppure infinito in dimensione e in volume, anche se la maggior parte dei teorici è attualmente propensa a sostenere la tesi di un universo finito. Tale idea si fonda sull'assunto che, se si ammettesse che l'universo fosse infinito, questo sarebbe di conseguenza composto da infinite stelle: una simile conclusione porterebbe al risultato logico secondo cui, al tramonto del sole, non giungerebbe la notte[11] (è, comunque, da notare che questo paradosso può essere risolto con semplicità basandosi sulla finitezza della velocità della luce e sull'età dell'universo). Per quanto riguarda quello osservabile, invece, grazie al fatto che la velocità della luce è limitata, è possibile evincere che esso sia finito. L'orizzonte cosmico si trova a 13,7 miliardi di anni luce di distanza. La distanza effettiva di questo orizzonte è però più grande, per la precisione 47 miliardi di anni luce, perché nel tempo trascorso affinché la luce sia arrivata fino a noi, questo bordo ha continuato ad espandersi.
[modifica] Forma dell'universo
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Per approfondire, vedi la voce Forma dell'universo. |
Un'importante domanda della cosmologia per ora senza risposta è quella della forma dell'universo.
Per prima cosa, occorrerebbe stabilire se l'universo è piatto, ossia rispetta le regole della geometria euclidea su grande scala. Al momento, la maggior parte dei cosmologi pensa che l'universo osservabile sia (quasi) piatto, esattamente come la superficie della Terra è (quasi) piatta.
In secondo luogo, occorre stabilire se l'universo sia topologicamente connesso oppure no. Secondo il modello del Big Bang, l'universo non ha un confine spaziale, ma potrebbe comunque essere spazialmente finito. Questo può essere compreso mediante un'analogia con le due dimensioni: la superficie della Terra non ha confini, ma ha comunque un'area finita. Si può pensare anche ad un cilindro, e poi immaginare di liberarsi dalle costrizioni imposte dalla geometria ordinaria e immaginare di unire le due estremità del cilindro, ma senza piegarlo. Anche questo è uno spazio a due dimensioni con un'area finita, ma a differenza della superficie terrestre è piatto, ed è quindi un modello migliore.
Ne segue che, strettamente parlando, dovremmo chiamare le sopra menzionate stelle e galassie "immagini" di stelle e galassie, poiché è possibile che l'universo sia finito e così piccolo che possiamo vedere una o più volte "attorno" ad esso, ed il numero reale di stelle e galassie fisicamente distinte potrebbe essere più piccolo. Alcune osservazioni sono in corso per cercare di confermare o escludere questa possibilità.
Un esempio potrebbe chiarire la duplice coesistenza di Universo finito ed infinito. Pensiamo di essere su una pista di ghiaccio e lanciare un corpo che senza attrito incominci a rotolare sulla pista e noi dietro per seguire dove si fermerà. Ammettiamo che la pista di ghiaccio continui diritta per tutta la superficie del globo e noi continueremmo a percorrerla all'infinito. Se ci troviamo sulla pista di ghiaccio dedurremmo dalle nostre osservazioni che essa è infinita, ma se ci astraessimo da essa, magari osservando lo stesso fenomeno dallo spazio, ci apparirebbe finita. Allo stesso modo, poiché noi siamo osservatori dell'universo dal suo interno, esso ci appare come infinito. Per comprenderne la sua finitezza dovremmo posizionarci nel non-universo, fuori dalle leggi della fisica spaziotemporale. Ma così come la pista di ghiaccio è oggettivamente finita, si potrebbe dedurre che lo sia anche l'universo.
[modifica] Destino dell'universo
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Per approfondire, vedi la voce Destino ultimo dell'universo. |
Il modello del Big Bang prevede che, a seconda del valore della densità media di materia ed energia, l'universo continuerà ad espandersi per sempre oppure che sarà frenato dalla sua stessa gravitazione e collasserà su sé stesso in quello che è stato chiamato un Big Crunch. Al momento le osservazioni suggeriscono che non solo la densità di massa/energia è troppo piccola per causare un collasso, ma che l'espansione dell'universo sembra addirittura in accelerazione, e che questa accelerazione debba verosimilmente continuare in eterno (vedi universo in accelerazione). Alcuni scienziati, proprio da quest'ultimo fenomeno di accelerazione, hanno dedotto un'altra ipotesi di fine dell'universo, ossia il Big Freeze, il grande freddo. In questa "fine", l'universo si espanderà talmente tanto, che la distanza tra una stella e l'altra lo renderà un luogo freddo e desolato.
[modifica] Universi multipli
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Per approfondire, vedi la voce Multiverso. |
Vi sono alcune speculazioni sul fatto che universi multipli possano esistere in un multiverso di livello più alto. Per esempio, la materia che cade in un buco nero di questo universo potrebbe emergere come un Big Bang che fa iniziare un nuovo universo. Oppure, l'universo potrebbe essersi sviluppato a "raggiera" rispetto al big bang, unico punto in comune per una rosa infinita di universi paralleli che differiscono per una qualche costante universale. Tutte queste idee non sono testabili, e devono essere quindi considerate per adesso pura speculazione.
[modifica] Note
- ^ Dizionario etimologico online
- ^ Lewis and Short, A Latin Dictionary, Oxford University Press, ISBN 0-19-864201-6, pp. 1933, 1977–1978 (Traduz.).
- ^ Lewis, C. T. and Short, S A Latin Dictionary, Oxford University Press, ISBN 0-19-864201-6, pp. 1933, 1977–1978.
- ^ Liddell and Scott, p. 1392.
- ^ Liddell and Scott, pp. 1345–1346.
- ^ Yonge, Charles Duke, An English-Greek lexicon, New York, American Bok Company, 1870, pp. 567.
- ^ Liddell and Scott, pp. 985, 1964.
- ^ Lewis and Short, pp. 1881–1882, 1175, 1189–1190.
- ^ OED, pp. 909, 569, 3821–3822, 1900.
- ^ Ellis, George F.R., U. Kirchner, W.R. Stoeger (2004). Multiverses and physical cosmology. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 347 (3): 921–936. DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.07261.x.
- ^ L'universo è finito
[modifica] Voci correlate
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Wikiquote contiene citazioni sull'universo
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN) Pagina sull'età dell'universo
- Universo una voce del dizionario DISF che affronta il tema sotto diversi punti di vista
- La prima immagine dell’Universo “scattata” dal telescopio Planck
- Cary and Michael Huang. "Scale of Universe (Scala/mappa interattiva dell'Universo)
