Quanto è grande l'Universo?

[bertupg]

La lunghezza di Planck è solo un limite inferiore. La sfera di Hubble è una porzione finita e ben delimitata dentro l'Universo, che per la fisica che conosciamo non può essere stata più piccola di una microscopica pallina con un diametro della lunghezza di Planck.

Ah, ok. Dal post precedente, lì per lì, avevo capito il contrario, cioè che la lunghezza di Plank fosse un limite superiore. Chiedo scusa.

dire infinito non implica necessariamente che il volume sia infinito. Topologicamente ci sono forme che non forniscono dei confini ben precisi ma che sono fisicamente limitate (immagina in 2D la superficie di una sfera, o di un toro). Abbiamo spesso parlato in passato di universo infinito ma limitato, il che è un concetto già molto differente.

Si ricordo bene le discussioni in cui si poneva l'attenzione su questi concetti
(In effetti, in una di queste, la storica e titanica discussione "il palloncino di hubble" ero io stesso a citare il toro come esempio di spazio euclideo illimitato ma finito).

Evidentemente mi sono lasciato trarre in inganno dal fatto che nell'articolo si parla proprio di universo "infinito" e non "illimitato", e ne ho erroneamente interpretato il significato, pensando che ci fosse stata qualche nuova scoperta od una riconsiderazione della classica questione sulla curvatura dell'universo, che invece continua semplicemente a confermarsi piatto... come il mio encefalogramma al Lunedì (è vero, oggi è Martedì, ma ieri ero in ferie! )
Chiedo nuovamente scusa

[Enrico Corsaro]

E di cosa, argomentare i dubbi è almeno altrettanto importante. L'articolo in effetti non parla di nessuna nuova scoperta ma ribadisce soltanto qualcosa che magari spesso si ignora.

[Gaetano M.]

Ricordiamo che di base l'inflazione è ininfluente in questo calcolo perchè è durata per un tempo talmente limitato da variare le dimensioni dell'Universo in modo grandemente trascurabile rispetto a scale di distanza dell'ordine dei miliardi di anni.

330f163a.jpg Vedendo questa immagine, normalmente usata per indicare l'espansione dell'universo, si fa fatica a credere che l'inflazione non abbia influenzato le attuali dimensioni dell'universo. Quantomeno sarebbe diversa la curva che rappresenta l'espansione. Proprio perchè avvenuta in un tempo brevissimo c'è una ripidissima pendenza iniziale. Sto cercando in rete come sono arrivati a 92 miliardi di anni luce, spero prima o poi di trovare qualcosa. Per il resto sono per l'idea che sia finito ma illimitato (mentre il multiverso...)

[DarknessLight]

Ma questi sono schemi concettuali! Hanno ben poco di quantitativo... ergo non vanno presi alla lettera...

[Enrico Corsaro]

Purtroppo questi disegni sono un pò un'arma a doppio taglio. Da un lato danno una visione d'insieme molto carina e diretta, dall'altro distorcono l'interpretazione reale che abbiamo a volte in modi molto esagerati.
Questo diagramma in particolare è da prendere semplicemente come illustrativo e non quantitativo. Come hai notato, la pendenza durante l'inflazione è molto più alta rispetto al resto dell'espansione avvenuta successivamente e questo è l'unico dato effettivamente concreto, ma non è certamente la proporzione in termini di dimensioni di questo cono allungato che deve essere presa per realistica.

[Gaetano M.]

Provo a dirlo diversamente: Noi abbiamo prima inflazione poi espansione. Se invertiamo prima espansione poi inflazione Avremmo l'inflazione che comincia a 92 miliardi di anni luce fratto 10 alla 30 (o 10 alla 26).
Come fa una cosa del genere ad essere solo qualitativa.

[DarknessLight]

Lo schemino è qualitativo, non il calcolo dell inflazione.

Comunque io capisco questo: l inflazione è avvenuta per un tempo brevissimo, avrà anche aumentato l universo di 30 ordini di grandezza, così che dalla lunghezza di Planck diventasse un pallone da calcio, ma poi l inflazione è cessata! Quanto vuoi che influisca il volume di un pallone da calcio su un universo di 92 miliardi di anni luce di diametro (cioè quello odierno cresciuto grazie alla espansione non inflazionaria)?

Comunque io ricordo che l inflazione serve anche a spiegare l ISOTROPIA E L OMOGENEITÀ dell universo a larga scala. Qualcuno me lo può confermare?

[Enrico Corsaro]

Provo a dirlo diversamente: Noi abbiamo prima inflazione poi espansione. Se invertiamo prima espansione poi inflazione Avremmo l'inflazione che comincia a 92 miliardi di anni luce fratto 10 alla 30 (o 10 alla 26).
Come fa una cosa del genere ad essere solo qualitativa.

Non capisco dove vuoi arrivare Gaetano. Sappiamo che l'inflazione si è verificata nei primi istanti, così è da interpretare nei calcoli. Se mi inverti le cose certamente la situazione cambia ma il punto è che il discorso che stiamo facendo si basa su ciò che è accaduto, in quel determinato ordine temporale e non in un altro.

[Gaetano M.]

“Finalmente – dice il Presidente dell’INAF, Giovanni Bignami – abbiamo un’idea di come ha fatto l’Universo a diventare così grande così in fretta. Tutti hanno sempre creduto alla inflazione come l’unica soluzione possibile, ma averne una prova osservativa, anche se indiretta, è fantastico. Speriamo che sia vero, anche perchè, per buona misura, abbiamo avuto la conferma che le onde gravitazionali sono il modo di vedere l’Universo quando era invisibile, cioè opaco alla luce con la quale facciamo da sempre astronomia. Se confermato, un risultato stupendo, degno coronamento del lavoro europeo ed italiano con la missione spaziale Planck”. Ho trovato questa frase in quest'articolo: http://www.media.inaf.it/2014/03/17/inflazione-bicep-harvard/
Visto che non riesco a spiegarmi ho cercato delle testimonianze autorevoli! Enrico, dove voglio arrivare? Voglio semplicemente dire che l'inflazione ha contribuito in maniera determinante (molto determinante!) alle attuali dimensioni dell'universo. Breve inciso: axbxc è uguale se cambio l'ordine delle operazioni

[Enrico Corsaro]

Non ci stiamo capendo. Cerco di spiegarti e di spiegarmi meglio anche perchè penso di aver capito ciò che ti sta creando confusione.

Perchè Bignami afferma che l'inflazione è stata determinante nel contribuire alle attuali dimensioni dell'Universo? Questa affermazione è corretta ma facciamo un esempio semplicistico per capirci bene.

Ammettiamo che l'inflazione può aver aumentato le dimensioni dell'Universo di circa 10²⁸ volte in pochissimi istanti (praticamente istantaneamente). I numeri che cito sono approssimativi, in realtà non si sa con esattezza quanto siano e tutto dipende dai modelli adottati, ma ne cito alcuni giusto per capirci con il discorso.

Supponiamo per un attimo che non ci sia stata inflazione e supponiamo che poco prima dell'inflazione l'universo misurasse circa 10^-30 metri. Adesso a questo applichiamo la normale espansione, così come si è di fatto verificata dopo l'inflazione, ma con una inflazione che in questo esempio non c'è. L'universo allora inizia ad espandersi da allora fino ai giorni nostri ma partendo da una dimensione di 10^-30 metri, invece di 10^-2 metri (quest'ultima dimensione l'avrebbe avuta se l'inflazione fosse avvenuta, ma come già detto in questo esempio l'abbiamo tolta). In modo approssimativo possiamo dunque dire che, senza l'inflazione, avremmo avuto ad oggi un Universo 10^-28 volte più piccolo. Questa è una differenza enorme certamente!

Tuttavia il discorso che sto facendo non ha a che vedere con quello che afferma Bignami.
Partiamo adesso da una considerazione importante: le osservazioni. Nel calcolo della misura delle dimensioni dell'Universo osservabile gli scienziati non stanno arbitrariamente assumendo che l'inflazione non sia esistita, anzi esattamente l'opposto. Anche volendo non potrebbero, perchè l'inflazione è già avvenuta, è parte dell'evoluzione del cosmo e non si può eliminare se vogliamo fare scienza.
Attenzione adesso. Quello che si misura è dunque la dimensione dell'universo osservabile così come è oggi, con tutto quello che lo ha potuto produrre (inflazione inclusa!). Quindi quanto cercavo di farti capire è che su questa misura, quella di oggi, se aggiungi o meno la porzione di Universo prima e poco dopo dell'inflazione (un misero 10^-30 o 10^-2 metri), non cambia nulla in termini prettamente numerici, la misura sarà comunque quella di cui abbiamo parlato. Questo non significa che l'inflazione non abbia cambiato le cose anzi, è proprio per l'inflazione, e la successiva espansione, che l'Universo è ad oggi oggi così grande! Quindi non stiamo mettendo in dubbio la validità e l'effetto dell'inflazione, ma solo parlando in termini di misura numerica di una distanza-tempo a partire da un determinato istante, che a causa del fatto che l'inflazione è avvenuta nei primissi istanti di vita, può essere tranquillamente spostato prima o dopo l'inflazione senza per questo cambiare il risultato di 92 miliardi di anni luce.

Spero di aver chiarito il problema .