Modello Cosmologico Stazionario - Parte 0 (abstract, premessa)

[Sandro84]

Topologia a tre o quattro dimensioni?
Spesso si fa molta confusione nel descrivere quella che potrebbe essere la topologia dell'universo. L'intero Universo viene comunemente confuso con l'universo osservabile, il quale potrebbe rappresentare solo una minuscola parte dell'intero Universo. La realtà è che nessuno conosce la topologia dell'intero Universo, poiché ci è impossibile, oggi, osservare al di là della sfera di Hubble. Possiamo solo speculare sulla possibile topologia dell'Universo.
Dell'universo osservabile possiamo dire che esso è racchiuso in una sfera tridimensionale e non in una iper-sfera quadrimensionale come spesso erroneamente si legge. Quando descriviamo una posizione in questa sfera dobbiamo tenere conto anche della coordinata temporale poiché a causa della finitezza della velocità della luce più andiamo lontani nello sguardo e più ci spostiamo nel passato. Di conseguenza quello che osserviamo tenendo conto del tempo è di fatto un universo disomogeneo, poiché nel lontano passato le condizioni dell'universo erano differenti, troviamo una concentrazione di galassie maggiore e più giovani. Questo non dovrebbe stupirci, anzi, è in accordo con la teoria che le nostre galassie si siano formate in un processo di fusione di galassie più piccole. Costruire una mappa tridimensionale dell'universo osservabile, di come dovrebbe essere al presente in ogni punto (estrapolando quindi il tempo), è molto complicato, tuttavia stando alle ricostruzioni esso ci appare come una distesa omogenea di galassie distribuite in ammassi e filamenti. Un intricata rete di galassie e spazio “vuoto”. L'universo osservabile, a questa scala, presenta una sorprendente omogeneità ed isotropia.
Ciò non esclude il fatto che nel suo insieme l'Universo potrebbe essere altamente anisotropo e disomogeneo, nulla ci vieta di supporlo.
Quando invece si parla di topologia dell'intero Universo la maggior parte degli esperti ritiene che l'Universo debba essere descritto da un oggetto quadrimensionale, di solito le figure che vanno per la maggiore sono o una iper-sfera quadrimensionale, o un iper-toro (ciambella) quadrimensionale. È loro abitudine affermare che in quanto esseri tridimensionali ci è impossibile immaginare un oggetto quadrimensionale, che tuttavia può essere descritto benissimo in forma matematica. Sembra assurdo ma hanno le loro ragioni, vediamo quali. Assumendo che l'omogeneità, l'isotropia così come la validità delle leggi della fisica sia identica nell'intero Universo (e non ci sono indizi per supporre il contrario), la cosa più sensata da fare è immaginare che l'Universo sia finito, compatto e senza limiti. L'unico modo per ottenere una cosa del genere è quello di aggiungere una dimensione spaziale (che nulla ha che vedere col concetto di dimensione temporale anche se spesso viene fatta molta confusione).
Per cercare di far capire a dei comuni esseri tridimensionali il concetto di quadrimensionalità, viene spesso riportato un esempio a dimensioni ridotte, visto che siamo in grado di visualizzare il punto (0 dimensioni), la retta (1 dimensione), il piano (2 dimensioni), il volume (3 dimensioni), ma non possiamo visualizzare nulla in 4 dimensioni. Se immaginiamo di essere animali ad una dimensione ed iniziamo a percorrere una circonferenza, essa ci apparirà finita, compatta e senza limiti. Allo stesso modo se immaginiamo di essere animali bidimensionali ed iniziamo a muoverci sulla superficie della Terra, o di una sfera qualsiasi essa apparirà finita, compatta e senza limiti. Per analogia, se immaginiamo di essere animali tridimensionali (e lo siamo) che si muovono non più su una superficie, ne su di una circonferenza ma nel volume, esso ci apparirà allo stesso modo finito, compatto e senza limiti (a patto di concepire un Universo con 4 dimensioni spaziali). In altre parole, immaginiamo di congelare l'Universo, in maniera tale da non farlo espandere, immaginiamo ora di spostarci a velocità superluminale in una qualunque direzione del volume viaggiando in linea retta, ci ritroveremmo ogni volta al punto di partenza.
A me non piace per nulla ipotizzare che l'Universo abbia 4 o più dimensioni, trovo ripugnante l'idea di non poter immaginare qualcosa che dovrebbe esistere, anche se trovo la spiegazione dei cosmologi molto soddisfacente e coerente da un punto di vista sia logico che pratico. Secondo il mio modello l'Universo è “racchiuso” in una sfera tridimensionale. Ammettendo che l'Universo abbia una topologia tridimensionale e non quadrimensionale nascono una serie di problemi fisici e filosofici, il più importante è la presenza di qualcosa di esterno all'Universo, quindi dovrà necessariamente avere dei bordi, un confine con qualcos'altro, inoltre non potrà più considerarsi isotropo ed omogeneo dal momento che ci saranno delle zone vicine spazialmente a questo ipotetico bordo che dovranno necessariamente e per definizione essere differenti alla nostra regione di universo nella quale non percepiamo nessun bordo.

Spazio e non spazio, i confini dell'Universo
Se ammettiamo che lo spazio sia una forma di energia quantizzabile dalla quale possono nascere e nella quale possono decadere le altre forme di energia, è ragionevole supporre che l'Universo è formato da un valore finito di energia, e quindi lo spazio non può avere estensione infinita.
Se a questo aggiungiamo la considerazione di immaginare un Universo tridimensionale, allora la sfera Universo presenterà dei confini, dovrà esserci un ipotetico bordo che segna il confine tra spazio e non-spazio, tra energia e non-energia, quindi anche fra tempo e non-tempo. Nel nulla non esiste il tempo, poiché nel nulla non c'è energia. Il non-spazio, o nulla, è completamente inconsistente, inerte e fine a se stesso la materia non può muoversi nel nulla e niente si può originare dal nulla. Il movimento è dovuto all'interazione della materia, o della radiazione, con la matrice del reticolo spaziale.
É difficile conciliare l'espansione dello spazio-tempo se consideriamo la possibilità di quantizzare lo spazio. Se consideriamo lo spazio non più come un'astrazione ma bensì come una realtà “tangibile” formata da una fitta rete di unità fondamentali, è difficile prevederne l'espansione. Dovremmo forse spiegare un meccanismo attraverso il quale queste unità fondamentali si duplichino per permettere l'espansione, ma così verremmo meno al principio di conservazione dell'energia. Oppure dovremmo supporre che le maglie di questa rete si gonfino allungandosi a dismisura, in questo modo però lo spazio stesso perderebbe quel ruolo di fondamento delle leggi fisiche che gli ho attribuito in precedenza.
Invece di cercare un modo di conciliare la quantizzazione dello spazio con l'espansione dello spazio-tempo, voglio provare a considerare l'allontanamento delle galassie non più come un'espansione dello spazio-tempo ma in un modo leggermente diverso.
É questo lo scoglio più difficile da superare, ed è per questo che in pochi hanno pensato di quantizzare lo spazio considerandolo una forma di energia. Sappiamo che le galassie si allontanano le une dalle altre con un moto che viene definito “recessione” ovvero ognuna si allontana dalle altre con velocità proporzionale alla distanza. La spiegazione più sensata che è stata finora data a queste osservazioni è che ad espandersi è la struttura metrica dello spazio in cui le galassie sono immerse e che similmente ad un panettone in lievitazione le galassie si separano l'una dall'altra come fossero uvetta. Tuttavia a differenza del panettone l'espansione dello spazio è avvenuta ovunque, il Big Bang è avvenuto ovunque e non in un punto preciso dell'universo che possiamo considerare centro cosicché ogni punto dell'Universo è uguale all'altro e osservato da qualsiasi altro punto apparirebbe simile a quello che qui osserviamo. La maggior parte dei cosmologi ritiene che l'intero Universo sia omogeneo ed isotropo.
Io invece voglio provare a cambiare le carte in tavola, considererò l'Universo come altamente anisotropo, a distanze maggiori della sfera di Hubble a dispetto delle osservazioni sulla sua omogeneità ed isotropia. Inoltre escluderò l’espansione dello spazio-tempo come viene interpretata nella teoria del Big Bang, sostituendo il concetto di espansione metrica dello spazio-tempo con quello di flusso del reticolo dello spazio. L'espansione non è quindi estesa all’intero Universo ma avviene solo all’interno della sfera tridimensionale in cui l’Universo è contenuto. Il Big Bang non è più un evento che è avvenuto in un lontano passato in ogni punto dell'Universo ma è un evento continuo al centro dell'Universo.
Un cosmologo dopo aver letto queste quattro frasi prende e si suicida, lo so che è assurdo, ma abbiate un attimo fiducia nell'andare avanti, cercherò di venirne a capo.

[Sandro84]

Considerazioni sull'universo osservabile
Si ritiene che l'universo abbia circa 13,8 miliardi di anni. Io ora vi chiedo di fare un enorme sforzo concettuale, provate a pensare che questo tempo potrebbe semplicemente riferirsi solamente all'età dell'universo osservabile. L'Universo nel suo insieme potrebbe essere rappresentato da un modello cosmologico stazionario eterno in cui l'energia è creata al centro dell'Universo.
Se questo fosse vero, il nostro universo osservabile resterebbe coerente con quello che effettivamente osserviamo. Questo tipo di modello stazionario prevede un evoluzione, per quanto riguarda l'universo osservabile, del tutto simile al modello standard della cosmologia. Non osserviamo una direzione privilegiata poiché ci è impossibile avere una visione d'insieme, a causa della finitezza della velocità della luce, ovunque porgiamo lo sguardo guardiamo nel passato, in direzione del centro dell'Universo. Per lo stesso motivo, ovunque noi guardiamo, non possiamo vedere i confini dell'Universo poiché essi sono posizionati nel futuro. Non possiamo capire in che direzione sia realmente posizionato il centro ed in che direzione sia posizionato il confine, ciò non toglie che nell'Universo possano esistere sia l'uno che l'altro. In un modello stazionario di questo tipo, quello che dovremmo osservare è esattamente quello che di fatto osserviamo, cambia solamente il nostro modo di concepire il tempo e l'Universo nel suo insieme. L'Universo ha un passato ed un futuro inaccessibili ma sia l'uno che l'altro esistono contemporaneamente nel momento presente. Passato e futuro non rappresentano dei momenti in cui l'intero Universo era o sarà, ma zone ben precise di un Universo sempre simile a se stesso.
A distanze cosmologiche la luce ci inganna facendoci vedere in ogni direzione sempre e solo il passato, immaginiamo che l'universo osservabile possa essere rappresentato da un semplice spazio tridimensionale. Per ottenere uno spazio tridimensionale dobbiamo tenere conto della coordinata temporale ed apportare le dovute trasformazioni. Soltanto quando applichiamo queste trasformazioni possiamo stabilire che l'universo osservabile può essere rappresentato da una sfera tridimensionale che si espande.
Qualcuno potrebbe obiettare che se l'Universo avesse un centro allora la radiazione a microonde di fondo debba presentare una direzione preferenziale (invece noi la osserviamo in ogni direzione), facciamo l'errore di supporre che la nostra sfera di Hubble (universo osservabile) possa essere orientata rispetto al centro dell'Universo ma questo non è possibile, in qualsiasi direzione guardiamo volgiamo il nostro sguardo verso il passato, ovvero verso il centro dell'Universo. O per meglio dire, la sfera di Hubble è effettivamente orientata rispetto all'intero Universo ma non sappiamo come orientarla proprio perché in ogni direzione, guardiamo in direzione del centro dell'Universo.
Non possiamo avere coscienza ne delle strutture che si sono formate prima dell'universo osservabile, e che ora appartengono al futuro, ne delle strutture che si sono formate dopo l'universo osservabile, collocate in un passato a noi inaccessibile. Tutto quello che possiamo osservare è ciò che si è formato in un arco di tempo ristretto molto vicino a noi.

Esperimento sulla variazione della CMB nel tempo
In questo ipotetico modello la CMB permea l'intero Universo non perché quando l'universo osservato aveva 380'000 anni essa era presente ovunque. Piuttosto, la vediamo ovunque poiché essa ci attraversa di continuo. Considerando il Big Bang come un evento di continua creazione di energia al centro dell'Universo, ne consegue che anche la generazione della CMB debba essere considerata un evento continuo, a differenza di quanto si ritiene essa non è rappresentativa dell'intero Universo ma è limitata al nostro universo osservabile.
Non dovremmo più considerare la CMB come indice di omogeneità ed isotropia dell'intero Universo. Quindi ci dovremmo aspettare che l'immagine ottenuta dall'analisi della CMB cambi nel corso del tempo in maniera imprevedibile (non giustificabile con le anisotropie dovute alle strutture massive). Allo stesso modo la CMB dovrebbe variare a seconda della posizione in cui ci troviamo nell'Universo.
Se un esperimento in futuro riuscisse in qualche modo a confermare una variazione imprevista della CMB sarebbe difficile continuare ad associare la CMB ad un universo omogeneo ed isotropo, piuttosto sarebbe più naturale descrivere un modello stazionario con un centro di continua creazione di energia.

[Sandro84]

L'Universo è eterno e non si sta espandendo
Utilizzando uno spazio quantizzato sarebbe meglio fare a meno della singolarità, sia per quanto riguarda il Big Bang che per i buchi neri. Sostituendo il concetto di curvatura con quello di densità della matrice del reticolo spaziale, sia i buchi neri che il Big Bang devono essere interpretati sotto una nuova luce. Poiché quantizzando lo spazio, si attribuisce un valore finito di energia ai costituenti fondamentali dello spazio stesso, i quali non possono assumere valori infiniti. Anche l'estensione dello spazio e di conseguenza le dimensioni dell'Universo hanno un estensione finita se ammettiamo che l'energia non possa generarsi dal nulla, e per lo stesso principio l'Universo deve essere sempre esistito ed esisterà per sempre. Quest'ultima affermazione sembra essere in contraddizione con l'osservazione dell'espansione delle galassie, è difficile conciliare un Universo dinamico ed allo stesso tempo stazionario, senza prevedere creazione di nuova energia. L'unico modo per mantenere un sistema in moto perpetuo è fornire un continuo apporto di energia oppure violare la seconda legge della termodinamica che afferma che in un sistema isolato (l'Universo rappresenta il sistema isolato per eccellenza) l'entropia (grado di disordine di un sistema) tende a valori massimi. Quello che di fatto accade nel mio modello è una violazione alla seconda legge della termodinamica che si rivela essere corretta per ogni parte dell'Universo ma non vera per l'Universo nel suo insieme.
La lusinga filosofica di un Universo eterno, un Universo che non ha mai avuto origine e che non perirà mai, può essere molto forte. Non si ricerca più una ragione sufficiente per spiegare l’ordine insito nella natura, dato che esso diventa eternamente presente nell’Universo. È un Universo che si spiega da sé, che non ha bisogno di ricorrere al mito o alla leggenda per esplicare se stesso. Il tempo, lo spazio e l'Universo esistono da sempre, possiamo solo spiegare come l'energia si comporta, non abbiamo più bisogno di speculazioni su come l'energia si crea. Un universo stazionario è descritto come una sorta di macchina i cui ingranaggi muovendosi armonicamente ne perpetuano il moto.
L'osservazione che le galassie si allontanino le une dalle altre e che un tempo l'universo osservabile fosse raccolto in dimensioni assai ridotte rispetto ad oggi, ha portato gli scienziati a supporre che anche lo spazio fosse in passato raccolto in un volume assai minore e con il passare del tempo si sia espanso come in un palloncino che si gonfia. Questo perché finora lo spazio non era mai stato concepito come una forma di energia quantizzata e finita.
Invece se ammettiamo una quantizzazione dello spazio e vogliamo credere, per semplicità concettuale, che l'energia si conservi, la cosa migliore da fare è considerare la matrice del reticolo dello spazio come uno scheletro che sostiene l'intero Universo, un impalcatura sulla quale materia e radiazioni possono muoversi. Inoltre i fili che tengono unita questa ragnatela tridimensionale sono formati dagli stessi costituenti della materia e della radiazione, tutta l'energia dell'Universo in qualunque forma essa si trovi è sempre formata dalle medesime unità fondamentali. Per questo ad espandersi non è tutto l'Universo, anzi l'Universo nel suo insieme non si espande affatto, quella che viene interpretata come espansione è un flusso di energia (materia, radiazioni, e spazio) all'interno dell'Universo che si sposta dal centro verso l'esterno.
Possiamo immaginare lo spazio come un mare sul quale sono adagiate le galassie, questo mare non è fermo, ma una corrente continua trascina qualsiasi cosa in esso immersa dal centro verso l'esterno. Le galassie si muovono in funzione del flusso di spazio nel quale sono immerse, la velocità di questo flusso determina il tasso di espansione.
In questa visione l'espansione non avviene in maniera omogenea ed ovunque, ma l'allontanamento delle galassie avviene in una direzione preferenziale, in direzione centrifuga, come una bomba che esplode i cui frammenti però non si spostano solamente per inerzia nello spazio, ma è anche e soprattutto lo spazio stesso a spostarsi. Più che di espansione uniforme dello spazio, nel mio modello si parla di flusso uniforme di spazio.
Qualcuno potrebbe obiettare asserendo che se ciò fosse vero allora la legge di Hubble non sarebbe valida per ogni galassia. Dovremmo osservare una variazione della legge a seconda della direzione in cui guardiamo, con galassie che si spostano più velocemente ai nostri lati, e più lentamente avanti e dietro di noi (prendendo come riferimento la direzione centrifuga). Ma la legge di Hubble si dimostra avere una validità ben confermata dalle misurazioni empiriche. C'è una scappatoia a queste evidenze, e cioè se consideriamo l'universo osservabile come una minuscola parte dell'intero Universo allora quella che indichiamo come espansione omogenea ed uniforme potrebbe in realtà essere solo un approssimazione di un flusso in direzione centrifuga. Localmente l'universo ci apparirebbe omogeneo, isotropo e con un tasso di espansione uniforme solo perché consideriamo solo un infinitesima parte del tutto.


“Un mondo essenzialmente meccanico è un mondo privo di senso.”
Friedrich Nietzsche

[Sandro84]

Anisotropia dell'Universo
Abbiamo accennato al fatto che l'Universo potrebbe possedere un centro e dei bordi e che un flusso continuo di energia si muove all'interno in un moto perpetuo che mantiene un universo eternamente dinamico, un po come nel modello stazionario concepito da Hoyle, Bondi, Gold, con la differenza che la stazionarietà qui non è data da una violazione del principio di conservazione dell'energia ma da una violazione della seconda legge della termodinamica. Finora vi ho parlato del Big Bang come un evento di continua creazione di energia al centro dell'Universo, ma nei prossimi paragrafi vedremo come il principio di conservazione dell'energia può essere mantenuto ipotizzando una sorta di riciclo dell'energia.
Il principio cosmologico, dal quale derivano le soluzioni di Fridman ed il modello standard della cosmologia, afferma che l'universo su larga scala è omogeneo ed isotropo e che quindi non ci troviamo in una posizione privilegiata nell'Universo. Seguendo questo principio l'Universo si sta evolvendo da un lontano passato in cui era caldo e denso verso un futuro che, col procedere dell'espansione, sarà destinato ad una morte termica. In questa visione non ci troviamo in un luogo privilegiato nello spazio, ma è pur vero che ci troviamo in un tempo assai privilegiato, stiamo vivendo questo unico momento di estrema rarità in cui tutto si formò non si sa come e tutto finirà con la dispersione sempre maggiore della materia nello spazio. Tutto questo a me sembra altamente improbabile, troppo bello per essere vero, mi verrebbe, quasi, da chiedere grazie a Dio. Sostituendo il concetto di posizione con quello di tempo nel principio cosmologico possiamo dire che non ci troviamo in un momento privilegiato dell'Universo, nessun inizio, nessuna morte termica, solo un eterno moto. Questo potrebbe spaventare perché offre una visione molto lontana dalla mitologia e dalla divinità, un universo eterno ha poche ragioni di esistere in funzione dell'ego umano. Potremmo ragionare asserendo che se il tempo è infinito allora ogni configurazione dell'Universo sarà destinata a ripetersi, e questo è vero. Un Universo di questo tipo ci appare spaventosamente privo di senso, ci spaventa solamente perché siamo esseri abituati a ricordare nel passato ed immaginare il futuro, dovremmo tenere invece a mente che l'unica cosa reale e realmente importante è questo istante, tutto il resto non conta. L'Universo concepito come una macchina eternamente in moto non ha bisogno di essere creato, dobbiamo solo darne una descrizione.
L'Universo semplicemente è.
Immaginiamo di prendere alla lettera il principio cosmologico così riformulato, un modo per avere un universo sempre uguale a se stesso nel tempo, nonostante l'apparente espansione, è quello di concepire un universo anisotropo, ovvero che presenta delle caratteristiche diverse a seconda della regione che prendiamo in considerazione. In particolare l'Universo presenterà un centro in cui sono addensate enormi quantità di energia e regioni periferiche che presenteranno via via un energia meno densa. Mettiamo il caso che il Big Bang non fosse un evento di rarità unica avvenuto nel passato, come è oggi concepito, ma si trattasse invece di un evento continuo in cui in ogni momento, persino adesso, enormi quantità di energia sono addensate al centro dell'Universo. Probabilmente prendendo in considerazione questa ipotesi l'universo ci apparirebbe oggi proprio come effettivamente ci appare. Il Big Bang potrebbe quindi descrivere quello che in ogni momento accade nel centro dell'Universo e non solo in un momento del passato.
Anche la geometria dello spazio presenterà delle anisotropie a seconda della zona in cui ci troviamo nell'Universo. L'impalcatura del reticolo dello spazio che coincide con quella che viene interpretata come energia oscura non è distribuita uniformemente in tutto l'Universo a differenza di quanto invece si ritiene per l'energia oscura. Lo spazio presenterà su grande scala una rete molto più densa al centro dell'Universo con valori sempre meno densi allontanandosi dal centro verso le zone periferiche. La rete dello spazio nonostante rappresenti l'impalcatura sulla quale è costruito l'intero Universo non deve essere vista come qualcosa di fisso, ma è come un flusso che si sposta anch'essa dal centro dell'Universo verso la periferia. Immaginiamo come se al centro ci sia un continuo apporto di energia che formi del nuovo spazio e questo processo porta lo spazio a muoversi come un fiume in piena verso la periferia così come ogni altra forma di energia. Proprio per queste sue caratteristiche di malleabilità ed adattamento lo spazio può modificare la sua geometria andando a formare addensamenti di materia oscura laddove sia presente della materia o in particolari condizioni, se sollecitato in maniera violenta può formare delle increspature simili ad onde (onde gravitazionali). In questo modello lo spazio, in qualche modo, perde quel suo carattere ultrareferenziale che aveva acquisito con la relatività.

[Sandro84]

Considerazioni sulla forma dell'universo osservabile
Osservare l'universo è come guardare in una specie di macchina del tempo. La luce che vediamo di galassie distanti da noi non rende conto della reale posizione dell'oggetto nel presente, ma della posizione quando la sua luce ha iniziato a raggiungerci. Più guardiamo lontani, più ci spostiamo indietro nel tempo. Per questo motivo si parla spesso dello spazio come di un continum spaziotemporale. Ma nulla ha a che fare con il concetto di quattro dimensioni spaziali, e di certo il tempo non ha nulla a che fare con la natura intima dello spazio, che rimane un oggetto perfettamente tridimensionale. La dimensione temporale serve per descrivere le posizioni nell'universo osservabile che a causa della finitezza della velocità della luce ci appaiono come erano nel passato. Mi dispiace per gli amanti di fantascienza ma i viaggi nel tempo attraverso i wormhole, in questo modello, non sono contemplati.
La direzione della dimensione temporale corrisponde a quella del movimento del flusso di energia, va dal centro dell'Universo in direzione della periferia. Di conseguenza in ogni direzione, stiamo guardando verso il centro dell'Universo, poiché è la direzione del passato. Anche se viviamo in uno spazio a tre dimensioni che ci permette di guardare a 360°, la luce delle galassie (così come quella della CMB) proviene sempre da un unica direzione, ovvero dal centro dell'Universo. Sembra contro intuitivo ma l'universo osservabile così come lo vediamo non rappresenta un volume tridimensionale. Per poterlo rappresentare come un volume tridimensionale dobbiamo tenere conto della coordinata temporale e del flusso di spazio che, nel frattempo, ha allontanato le galassie dal centro. È solo facendo una simile trasformazione che possiamo intuire la posizione delle varie galassie rispetto alla nostra posizione in un vero e proprio volume tridimensionale, solo estrapolando il tempo, portando ogni oggetto astronomico al presente. Una volta effettuate queste modifiche otteniamo una rappresentazione tridimensionale dell'universo osservabile nel momento presente, che tiene conto degli spostamenti delle galassie nel tempo. È molto difficile ottenere una mappa galattica di questo tipo, da questa mappa dovrebbero essere escluse le galassie più lontane, rappresentate da galassie più piccole e numerose, poiché si ritiene che queste galassie si siano poi fuse a formare delle galassie più grandi, per questo è estremamente complicato prevederne le interazioni e la possibile evoluzione fino ai giorni d'oggi.
Ottenuta una mappa galattica di questo genere dovremmo osservare una distribuzione di galassie perfettamente omogenea ed isotropa, su larga scala, ed è di fatti quello che osserviamo. Anche il mio modello è in linea con un osservazione di questo genere, l'universo osservabile è sempre stato omogeneo, isotropo e soggetto ad espansione (anche se nel mio modello è causata da un flusso di spazio e non da un auto-replicazione indefinita di spazio). Il motivo per cui nel mio modello l'universo osservabile, considerando le ipotetiche posizioni delle galassie al tempo presente, dovrebbe averne una distribuzione omogenea ed isotropa è perché quella che possiamo osservare è da sempre stata solo un infinitesima parte dell'intero Universo.
La cosa interessante di questo modello è che offre la remota possibilità di fare delle stime su quanto potrebbe estendersi l'intero Universo e forse anche sulla direzione del centro, ovvero come orientare il nostro universo osservabile in base alla freccia del tempo. Tutte queste informazioni sarà forse possibile evincerle indirettamente proprio dalla forma della mappa galattica dell'universo osservabile (al tempo presente).
Se questa ipotetica mappa della distribuzione delle galassie in uno spazio tridimensionale dal quale abbiamo estrapolato la dimensione temporale (poiché abbiamo portato tutto al presente) presenterà, inaspettatamente, una sorta di polarizzazione, allora saranno molte le informazioni che da questa potremmo ottenere. In base alla direzione della polarizzazione potremmo essere in grado di prevedere la direzione del tempo (quindi la direzione del centro) ed orientare il nostro universo osservabile con la giusta angolazione rispetto al tempo. Inoltre potremmo estrapolare informazioni sulle dimensioni di una vasta regione dell'intero Universo, che si estende dal centro fino al presente. Avremo persino una stima del numero totale di galassie presenti nell'Universo. Con questo metodo non potremmo comunque capire quanto si estende l'Universo nel futuro (in direzione dei confini).
Tuttavia, se questa mappa presenterà dei contorni perfettamente sferici, e di conseguenza nessuna polarizzazione, allora potremmo estrapolare ben poche informazioni da questa mappa, non saremmo di certo in grado di individuare il centro o dei confini dell'Universo. Sapremmo solamente che l'Universo è molto grande, più grande di un certo valore che mostrerebbe invece una polarizzazione, ma non sapremo quanto. Il nostro universo osservabile rappresenterebbe una porzione troppo piccola per poter capire come orientarlo rispetto al tempo e per poter fare stime sulla grandezza dell'intero Universo.

Trasformazioni di energia
Uno non dovrebbe pensare che le leggi della natura esistano indipendentemente dall’Universo, ma piuttosto che esse siano una conseguenza dell’esistenza dell’Universo. Se l'Universo non è ovunque lo stesso, non vi è ragione per cui le leggi debbano avere validità ovunque.
Proviamo a seguire il percorso dell'energia dal centro dell'Universo in direzione della periferia. È possibile che l'energia presenti una unificazione ed una simmetria molto più profonde di quelle finora ipotizzate. A ridosso del centro tutta l'energia è unificata e presente sotto forma di spazio, formando un reticolo così denso da non permettere a nessun altro tipo di energia di esistere, in questa regione di universo non ha neanche senso parlare di temperatura, poiché non sono ancora presenti particelle, l'energia è presente unicamente sotto forma di spazio. La prima rottura di simmetria che dobbiamo prevedere sarà quindi quella che da spazio genererà le prime particelle. Le altre rotture di simmetria si succederanno poi in regioni via via più periferiche, e sarà proprio la struttura fine dello spazio ad indicare all'energia quando rompere le varie simmetrie. Inoltre, considerando lo spazio stesso come vettore della forza di gravità non abbiamo bisogno di speculare su un unificazione della gravità con le altre forze. Questo modello non ha bisogno dell'inflazione cosmica, poiché l'Universo non è mai stato interamente raccolto in un volume piccolissimo.
Dalla formazione delle prime particelle fino ad arrivare alla regione di universo nella quale ci troviamo, il reticolo dello spazio rimane più o meno lo stesso (non tenendo conto degli addensamenti di materia oscura). E le leggi della fisica restano più o meno le stesse.
Ora proviamo ad immaginare il percorso dell'energia nel futuro, o per meglio dire nelle regioni di Universo più periferiche rispetto a noi. Le galassie si allontaneranno le une dalle altre e la temperatura dell'universo (localmente) si abbasserà notevolmente, ci sarà sempre meno radiazione e meno oggetti visibili nel celo. Così come dallo spazio si sono formate tutte le altre forme di energia, nello spazio tutte le altre forme di energia saranno destinate a decadere. Lo spazio ha già una struttura preformata che si estende in tutto l'Universo, non dobbiamo quindi spiegare come lo spazio si espanda.
A parte una leggera perdita di energia delle radiazioni che spostandosi nello spazio percorrono distanze astronomiche, noi non osserviamo mai decadimento di materia o radiazione in spazio. L'energia sotto forma di materia e radiazione appare essere estremamente stabile. Allo stesso modo di come abbiamo ipotizzato la creazione di particelle da uno spazio estremamente denso possiamo ipotizzare il decadimento della materia e della radiazione in uno spazio meno denso.
Dobbiamo immaginare che nell'Universo, passato, presente e futuro convivono tutti insieme, poiché l'Universo è stazionario, il tempo è infinito, alle nostre spalle ci siamo lasciati regioni dense e calde, che anche in questo momento continuano ad esistere e si spostano verso la periferia soppiantate da nuovo spazio. Allo stesso modo siamo diretti verso regioni meno dense e più fredde che anch'esse esistono di già e che raggiungeremo nel futuro. In queste regioni periferiche la materia e la radiazione rappresenteranno una piccolissima percentuale dell'energia, quasi la totalità dell'energia sarà presente sotto forma di spazio.
È possibile che dal decadimento di materia e radiazione nelle regioni “esterne” dell'Universo si venga a formare un enorme quantità di nuovo spazio che rappresenta una goccia nel mare di spazio già presente producendo un effetto del tutto trascurabile sull'impalcatura di spazio dell'Universo.

[Sandro84]

Riciclo e conservazione dell'energia
Immaginiamo ora come potrebbe essere l'Universo vicino ai suoi confini, la materia e la radiazione non esistono più sono state tutte disgregate trasformandosi in spazio. Lo spazio stesso ha un energia molto bassa e la sua capacità di formare particelle virtuali sarà notevolmente ridotta, o potrebbe benissimo essere del tutto assente (ricordiamoci che cambiando il tessuto dello spazio potrebbero variare le leggi e le costanti della fisica). Tuttavia lo spazio continuerebbe a possedere comunque energia, lo spazio è energia. Ai confini della sfera dell'Universo troveremo quindi un confine che divide lo spazio dal non-spazio, o nulla. Un bordo che divide l'Universo, qualcosa dotato di energia da qualcosa in cui l'energia è assente.
Al centro dell'Universo c'è un continuo apporto di energia sotto forma di spazio, che va a costituire una sorta di Big Bang continuo nel tempo. Partendo dal presupposto di non ammettere violazioni al principio di conservazione dell'energia, in modo tale che l'Universo sia tutto e sempre lo sia stato, ci resta da capire da dove potrebbe arrivare l'energia al centro dell'Universo. L'unica cosa che possiamo fare è ammettere una violazione della seconda legge della termodinamica per il sistema Universo. Dunque in qualche modo lo spazio dai confini dell'Universo è trasportato verso il centro. Otterremo in questo modo una macchina a moto perpetuo, la conservazione dell'energia è mantenuta così come l'entropia. L'Universo resta eternamente ordinato, l'entropia rimarrebbe solo un effetto confinato ad ogni sua parte (poiché in ogni sua parte c'è un flusso di energia che da zone centrali si sposta in zone periferiche).
Ipotizzare che le unità fondamentali siano stringhe ci aiuta a capire un possibile meccanismo attraverso il quale questo riciclo potrebbe essere ottenuto. Supponiamo che il centro dell'Universo eserciti continuamente una debolissima attrazione nei confronti di queste stringhe, la quale rimane trascurabile rispetto alla forza con cui le stringhe sono tenute insieme nel formare lo spazio o qualunque altro tipo di energia. Immaginiamo ora che in prossimità dei confini dell'Universo le stringhe che formano il reticolo dello spazio formino sempre meno legami fra di loro e lo spazio presenti una struttura meno compatta e più debolmente coesa. Quando la forza di attrazione nel centro dell'Universo supera la forza di coesione dello spazio, lo spazio stesso inizierà a disgregarsi rilasciando delle stringhe libere ai confini con il nulla. Questo porterà ad un flusso continuo di stringhe libere che dai confini dell'Universo si sposterà verso il centro. Dato il loro spessore trascurabile le stringhe libere sotto l'influenza di questa forza si orienteranno perpendicolarmente e inizieranno il loro viaggio verso il centro. Non riscontrando attrito con lo spazio (a differenza dei fotoni) potranno viaggiare a velocità superiori a quella della luce immagazzinando una quantità incredibile di energia cinetica. Quando raggiungono il centro dell'Universo urtano contro uno spazio denso formato da stringhe fittamente stipate e l'energia così dissipata viene utilizzata per incorporare queste stringhe libere in nuovo spazio.
Secondo questa visione, in questo istante, un mare di stringhe libere ci sta attraversando. Non è detto che tutte le stringhe libere siano destinate a raggiungere il centro dell'Universo, dovremmo poter assumere che una piccola percentuale di queste stringhe si scontri prematuramente con lo spazio o con altre forme di energia. Questi urti casuali potrebbero avere un effetto sulle fluttuazioni quantistiche del vuoto. Dunque, a maggior ragione, uno spazio più denso, per esempio quello in prossimità di un campo gravitazionale, oltre a possedere di per se più energia, rispetto ad uno meno denso, sarebbe anche in grado di attrarre una quantità maggiore di energia attraverso l'incorporazione di stringhe libere. Osserveremo quindi una maggiore produzione di particelle virtuali ed un effetto Casimir più intenso.

Forze come mancanza di spazio
La forza che trasporta stringhe libere al centro dell'Universo rappresenta il motore che mantiene l'Universo in uno stato stazionario. Potremo chiamarla forza di richiamo di stringhe libere (Free Strings Recall Force FSRF). La materia, la radiazione, le forze, compresa la forza di gravità sono effetti collaterali dovuti ad un eccesso di energia presente nell'Universo. Proviamo ad immaginare che l'Universo abbia un limite alle dimensioni che lo spazio può occupare dovuto alle caratteristiche ed all'intensità esercitata da FSRF. Ipotizzando un caso in cui nell'universo ci fosse stata molta più energia osserveremo comunque un universo stabile e stazionario, cambierebbe la quantità di materia formata e l'intensità della gravità, avremo quindi più galassie ed un tasso di espansione (velocità di flusso) minore, ma il volume dell'intero universo resterebbe comunque lo stesso. Allo stesso modo se nell'universo ci fosse stata meno energia, avremmo un universo con meno galassie, che si espandono più velocemente.
Immaginando di privare costantemente l'universo di energia, arriveremo ad un valore minimo di energia sotto il quale l'universo non potrebbe esistere in forma stabile e stazionaria. Mentre con un valore pari a questo ipotetico valore minimo, osserveremo un universo molto diverso rispetto a quello che osserviamo, l'unica forma di energia presente in questo ipotetico universo sarebbe rappresentata dallo spazio, non esisterebbe materia, radiazione, ne forza di gravità. L'unica forza presente sarebbe la FSRF e lo spazio l'unica forma di energia.

“Tutti sanno che una cosa è impossibile da realizzare, finché arriva uno sprovveduto che non lo sa e la inventa.”
Albert Einstein

[Sandro84]

Punti di forza del nuovo modello stazionario

• Offre una spiegazione di cosa potrebbe essere l'energia oscura.
• Offre una spiegazione di cosa potrebbe essere la materia oscura.
• Concilia la gravità con la meccanica quantistica.
• Prevede nuovi esperimenti in grado di confutare o avvalorare il modello.
• Definisce il concetto di curvatura spazio-temporale.
• Sostituisce il concetto di espansione dello spazio con quello di flusso dello spazio.
• Viene mantenuto il principio di conservazione dell'energia.
• Offre un modello di universo stazionario.
• Da una spiegazione di come e perché nascono le forze.
• Spiega perché nell'universo c'è così tanta energia.

Punti deboli del nuovo modello stazionario

• Presuppone che lo spazio sia composta da unità discrete.
• Si basa su molte speculazioni e su pochi dati empirici.
• Prevede l'incostanza della velocità della luce nel vuoto.
• Definisce l'Universo come anisotropo e disomogeneo.
• Attribuisce all'Universo un centro e dei confini.
• Ridefinisce la CMB come caratteristica dell'universo osservabile e non dell'intero Universo.
• Prevede una violazione della seconda legge della termodinamica.
• Inventa una nuova forza FSRF.

Conclusioni
Avendo una formazione da biologo credo di aver affrontato i problemi fisici e matematici con un approccio diverso dal solito. Ho seguito un certo tipo di ragionamento che mi ha portato a capire che la natura è “unificata”, ovvero l’Universo è interconnesso. In questo caso non è assolutamente possibile avere due teorie della natura che coprano due fenomeni diversi come se una non avesse nulla a che fare con l’altra. Esattamente come l’Universo è unificato, così dovrebbero essere le teorie che lo descrivono. Da questa considerazione ho deciso di focalizzare la mia attenzione sul concetto di quantizzazione dello spazio, considerando lo spazio non come substrato astratto, ma come realtà tangibile e fondamentale della natura, per mettere d'accordo relatività e meccanica quantistica. Inoltre può essere costruttivo ragionare in termini di “questo e quello” piuttosto che ragionare separando “questo o quello”. Ho cercato quindi una teoria il più possibile completa, in grado di abbracciare tutto ciò che sappiamo.
Ho fatto tante speculazioni su qualcosa che non potremmo mai verificare. Spesso si danno per scontate troppe cose quando si parla di Universo e la fantasia non è libera di viaggiare esplorando le possibilità più stravaganti. Infatti non possiamo sapere se l'intero universo sia omogeneo ed isotropo come quello osservabile. Non possiamo sapere se la CMB sia rappresentativa dell'intero Universo o solo dell'universo osservabile. Non possiamo sapere se il Big Bang sia avvenuto ovunque o in un punto preciso. Non possiamo sapere se lo spazio si espande o se l'allontanamento delle galassie sia dovuto ad un flusso di nuovo spazio. Non possiamo sapere se il Big Bang sia un evento avvenuto in un lontano passato o se sia un evento continuo.
Per fortuna, alcune cose, forse un giorno non troppo lontano, potremmo conoscerle. Mi sono venuti in mente solo tre o quattro esperimenti che potrebbero confermare o confutare il modello. Per esempio potremmo capire che l'intensità dell'effetto casimir dipende dalla struttura fine dello spazio nel quale viene misurato. Potremmo comprendere che lo spazio si comporta come un fluido con viscosità bassissima e la velocità della luce dipende da una sorta di attrito esercitato dai fotoni con lo spazio e quindi la velocità della luce non è costante nel vuoto ma varia in base alla struttura fine dello spazio ed in base alla lunghezza d'onda. Potremmo comprendere che la CMB varia nel tempo in maniera del tutto imprevedibile. Potremmo comprendere che la mappatura tridimensionale dell'universo osservabile abbia una sorta di polarizzazione.
Anche se dovessimo confermare tutte queste supposizioni, ed io fossi eletto re incontrastato degli scienziati, saremmo comunque ben lontani dal poter dire che l'Universo funziona in una maniera simile a quella da me descritta.

“Finché l’idea non avrà successo, una persona con una nuova idea è un fanatico.”
Mark Twain

Ringraziamenti
Ringrazio il mio professore del liceo Antonino Cristini per aver acceso la passione per la scienza che è in me. Ringrazio i miei genitori per aver sempre creduto in me e per non avermi mai ostacolato. Ringrazio lo staff e gli utenti del forum “Astronomia.com” per avermi aiutato a comprendere ed imparare cose nuove sull'universo. Ringrazio Lee Smolin, Carlo Rovelli, Stephen Hawking, anche se non li conosco di persona, per avermi dato tantissimo attraverso i loro scritti. Ringrazio mio fratello per tutto l'aiuto ed il supporto che da sempre mi regala.
Dedicato al mio dolce amore Cristina ed ai miei splendidi bambini.