Di tutti i concetti e gli argomenti discussi, il Big Bang è il concetto più controverso. Naturalmente, questa è una teoria scientifica piuttosto vecchia, presente dagli anni '40, e dagli anni '60 ci sono state una miriade di prove a sostegno di essa. L'idea è semplice: l'universo ha avuto un inizio. Era il suo compleanno. C'è stato un giorno che non aveva "ieri" in cui la materia, le radiazioni e l'Universo in espansione e in raffreddamento che conosciamo non esistevano fino a un certo punto nel tempo. Eppure siamo qui. Il che provoca una raffica di domande da parte di qualsiasi mente indagatrice. Uno dei nostri lettori ha una tale mente e vuole sapere: ci sono teorie o esperimenti in grado di calcolare e dimostrare la nostra posizione nello spazio rispetto al punto del Big Bang? Penso che poiché le nostre capacità di osservazione sono molto limitate in termini di posizione del nostro pianeta,non sarà facile determinare la curvatura dello spazio. Perché pensiamo che il Big Bang sia avvenuto ad un certo punto nello spazio tridimensionale? Perché pensiamo che l'universo sia una sfera?
Queste sono ottime domande e dimostrano tutte una comprensione comune dell'universo da parte delle persone. Ma queste opinioni sono corrette?
Spesso pensiamo che il Big Bang sia stata una vera esplosione. E l'universo somigliava davvero a una palla di fuoco enorme, energica e in espansione nelle sue prime fasi.
Era pieno di particelle e antiparticelle di vario tipo, oltre che di radiazioni. Tutto questo si è espanso e tutte le particelle, le antiparticelle ei quanti di radiazione si sono allontanati l'uno dall'altro. Tutto questo si è raffreddato e rallentato mentre si espandeva.
Sembra davvero un'esplosione. Infatti, se tu potessi essere trasportato in quei primi momenti, e in qualche modo protetto da tutta questa energia, ci sarebbe persino un suono che puoi sentire grazie al seguente video:
Ma non è senza motivo che uso la parola "espansione" invece di "esplosione" quando descrivo questo fenomeno. Un'esplosione è qualcosa che accade in un punto dello spazio, da cui vengono sparsi i detriti. Una supernova è un'esplosione; un'esplosione di raggi gamma è un'esplosione; la detonazione di una bomba è un'esplosione; una granata è un'esplosione.
Ma Big Bang non è un'esplosione [in inglese Big Bang, Big Bang, significa letteralmente "Big Bang" - ca. trad.]. Quando parliamo di un "Big Bang caldo", intendiamo il primo momento in cui l'Universo può essere descritto come uno stato contenente particelle, antiparticelle e radiazioni. Da quel momento in poi, l'Universo ha iniziato ad espandersi e raffreddarsi secondo le leggi della Relatività Generale, e abbiamo seguito il percorso della distruzione dell'antimateria, la formazione di nuclei atomici e atomi neutri e, di conseguenza, stelle, galassie e strutture su larga scala visibili oggi. La chiave della prima domanda è capire esattamente cosa stava facendo l'universo in quel momento: in un momento che possiamo descrivere per la prima volta, sulla base di questa piattaforma del caldo Big Bang.
Video promozionale:
Per quanto ne sappiamo, non c'era un punto di partenza particolare. Non c'era "fonte" da cui l'universo avesse avuto inizio. Tutte le prove parlano di una conclusione controintuitiva, ma non per questo meno vera: il Big Bang è avvenuto ovunque nello stesso momento. Ci sono molte prove per questo e l'Universo stesso ce le fornisce. L'Universo, a giudicare dalle strutture su larga scala, dagli ammassi di galassie, dall'apparizione del bagliore del Big Bang, dalla densità media delle aree di spazio di dimensioni superiori a diverse centinaia di milioni di anni luce, ecc., Ci fornisce due importanti fatti osservabili. Le sue proprietà sono le stesse ovunque e sembra lo stesso in tutte le direzioni. Fisicamente parlando, l'universo è omogeneo e isotropo.
Tali caratteristiche dell'universo non possono essere ottenute con un periodo di esplosione. In un'esplosione, i frammenti che si muovono più velocemente sono i più distanti, ma anche i più dispersi nello spazio. Maggiore è la distanza, meno ci sarebbero dovute essere galassie per unità di volume, ma questo non è il caso dell'Universo. In caso di esplosione, sarebbe possibile indicare esplicitamente il suo punto di partenza. L'universo funziona in modo tale che questo punto sarebbe a pochi milioni di anni luce dalla Via Lattea, al confine del gruppo locale. Statisticamente, le possibilità di un tale punto, data la presenza di oltre 170 miliardi di galassie nell'Universo, sono 100 volte peggiori che vincere alla lotteria Powerball o Mega Millions.
Il fatto che l'universo sia omogeneo e isotropo suggerisce che il Big Bang è avvenuto nello stesso momento, circa 13,8 miliardi di anni fa, ed è lo stesso in tutti i luoghi. Ma non possiamo vederlo in tutti i posti. Lo vediamo solo dove siamo. La nostra recensione è limitata. Pertanto, puoi trovare spesso tali illustrazioni: come il nostro Universo è visto dal nostro punto, con noi al centro.
Ma questo non significa che l'universo sia una sfera! Possiamo effettivamente misurare la forma dell'universo e porre alcune restrizioni su di esso. Se esci e mandi i tuoi due amici in due direzioni diverse in modo da potervi vedere, formerete un triangolo. Ciascuno di voi sarà in grado di misurare l'angolo apparente tra gli altri due. Quindi puoi aggiungere quegli angoli e ottieni 180º - questa è la somma degli angoli del triangolo.
Qualsiasi triangolo in uno spazio piatto.
Ma lo spazio non deve essere piatto! Può avere una curvatura negativa come la superficie di una sella quando la somma degli angoli è inferiore a 180º. Può essere curvato positivamente, come la superficie di una sfera, quando la somma degli angoli è maggiore di 180º. Se ti trovi all'equatore in Sud America, uno dei tuoi amici si trova all'equatore in Africa e l'altro al Polo Nord, scoprirai che la differenza angolare sarà grande. La somma degli angoli risulterà essere più vicina a 270º che a 180º. Non abbiamo amici nello spazio, ma abbiamo qualcosa di altrettanto buono: fluttuazioni nella radiazione di fondo. A seconda della curvatura dello spazio, dovrebbero apparire completamente diversi.
Abbiamo fatto osservazioni e trovato qualcosa di straordinario: l'universo, per quanto ne sappiamo, è piatto. Molto, molto piatto. Recenti prove degli esperimenti di Planck e dello Sloan Digital Sky Survey suggeriscono che se l'universo è curvo - positivamente o negativamente - è evidente su una scala almeno 400 più grande della parte dell'universo che osserviamo. E possiamo vederne una parte con un diametro di 92 miliardi di anni luce.
Quindi, il Big Bang è avvenuto ovunque simultaneamente, 13,8 miliardi di anni fa, e il nostro universo è spazialmente piatto secondo le nostre migliori misurazioni. Il Big Bang non si è verificato ad un certo punto e possiamo giudicarlo dall'estrema isotropia e omogeneità dell'universo. Queste proprietà sono così precise che quando ci imbattiamo in una disomogeneità con una deviazione dello 0,01% della media, pensiamo già che qualcosa non va. Quindi se affermi che il Big Bang è avvenuto esattamente dove ti trovi e ti trovi proprio al centro di tutto ciò che accade, nessuno ti farà obiezioni. È solo che tutto e tutto, nell'intero Universo, può dire lo stesso di se stesso.
