Pagina 1 di 8 123 ... UltimaUltima
Risultati da 1 a 10 di 71
  1. #1
    Meteora L'avatar di IlFeroceSaladino
    Data Registrazione
    Jun 2020
    Messaggi
    8
    Taggato in
    1 Post(s)

    La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Faccio una premessa, non sono né un fisico né un astronomo, quindi può darsi che abbia scritto un sacco di corbellerie. Però ho cercato riscontri incrociati e quello che leggerete di seguito mi sembra sensato e spero possa essere di stimolo per una bella discussione.

    **************************************************

    E noto a tutti (o almeno a molti) che al tempo del Big Bang l’universo era infinitamente piccolo e cominciò ad espandersi in maniera esponenziale fino a raggiungere le dimensioni attuali. Ma quali sono le dimensioni attuali? L’universo è finito o infinito? Se è infinito, come ha fatto a diventarlo in un tempo finito a partire da un granello di qualcosa? E se è finito, ha dei bordi o dei confini?

    Ok, facciamo un passo indietro su quello che sappiamo sulla forma e la dimensione dell’universo.
    Le due domande principali che i cosmologi si fanno sono: l’universo è finito o infinito? Ed è piatto o curvo? (In realtà l’altra domanda fondamentale è come l’universo sia connesso, ovvero se abbia dei “buchi”, ma non mettiamo troppo carne al fuoco).
    Cominciamo dalla domanda sulla curvatura. Le equazioni di Einstein sono compatibili con 3 differenti tipi di universi. Un universo “piatto” in cui valgono i postulati di Euclide e due universi non euclidei: sferico (dove le rette parallele convergono) ed iperbolico (dove le rette parallele divergono). È interessante notare che un universo piatto non si riflette necessariamente in un universo aperto. Ad esempio un 3-toro è uno spazio euclideo (piatto) ma allo stesso tempo chiuso.
    La curvatura è a sua volta legata alla densità dell’universo, o meglio al rapporto (Ω) tra la sua densità è la densità critica, ovvero la densità che deve avere l’universo affinché sia piatto. Ne consegue quindi che un universo piatto ha Ω = 1, uno sferico ha Ω > 1 ed uno iperbolico ha Ω < 1. E visto che a sua volta la densità è legata alla gravità che è un fattore che contrasta l’espansione, un universo sferico è destinato a contrarsi e gli altri due ad espandersi indefinitamente.

    Tornando alle due domande di prima su forma e “finitezza”, i cosmologi non hanno una risposta definitiva. I dati più recenti, ottenuti osservando la radiazione di fondo a microonde, ci dicono che l’universo è “quasi piatto”, con un valore di Ω molto vicino a 1. Ma questo è un valore osservato localmente. L’universo ci potrebbe sembrare piatto analogamente a come un osservatore sulla terra la percepisce piatta. Se guardiamo alla curvatura alla scala delle dimensioni dell’universo, anche un valore molto prossimo ma non esattamente uguale ad uno può risultare in un universo curvo.

    Se non sappiamo quindi se l’universo sia finito o infinito, una affermazione come “l’universo dopo 10-42 secondi dal big bang era grande 10-33 cm” come fa ad essere valida se l’universo è infinito? Se l’universo è infinito adesso vuol dire che lo è sempre stato. In realtà l’affermazione è corretta perché quando si parla di dimensioni ci si riferisce all’universo osservabile, che è finito, sferico e che ipotizziamo abbia un raggio di 46 miliardi di anni luce. Ed è l’universo osservabile ad essere stato piccolo a piacere e ad avere raggiunto le dimensioni odierne.
    E l’universo nella sua interezza quanto era grande al tempo del big bang? Non sapendo se sia finito o meno e che forma abbia non abbiamo una risposta. Ma è affascinante, per quanto controintuitivo, notare che un universo infinito non è incompatibile con il big bang. Seguite il ragionamento: immaginate che l’universo sia una linea retta infinita in espansione composta (al tempo attuale) di punti alla distanza di un cm l’uno dall’altro. Andando indietro nel tempo i punti si avvicinano fino a tendere ad una densità infinita, ma la retta resta infinita. Subito dopo il big bang i punti di questo ipotetico universo hanno cominciato ad allontanarsi. A partire quindi da una densità quasi infinita (dico quasi perché in questo caso l’infinito non è una grandezza fisica quanto il limite di applicabilità della teoria) un universo infinito potrebbe aver cominciato ad espandersi pur restando infinito. Forte no?
    1 0 0
     

  2. #2
    Staff • Moderatore Globale L'avatar di Red Hanuman
    Data Registrazione
    Feb 2012
    Località
    Varese provincia
    Messaggi
    5,844
    Taggato in
    490 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Come già scritto altrove, l'errore sta nel non considerare possibile il cambiamento di curvatura. Cambiamento che è invece ovvio se cambia il valore di (cioè la densità di materia), e con esso la curvatura.
    0 3 0
     

  3. #3
    Meteora L'avatar di IlFeroceSaladino
    Data Registrazione
    Jun 2020
    Messaggi
    8
    Taggato in
    1 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    La densità varia, certo, ma varia anche la densità critica (che è funzione della costante di Hubble che a dispetto del nome varia nel tempo). Se l'universo possa o meno cambiare topologia è un problema aperto, ma la maggior parte degli studiosi sono scettici rispetto questa possibilità. Quindi non darei tanto per scontata

    BTW non ho capito qual è l'errore
    0 0 0
     

  4. #4
    Staff • Moderatore Globale L'avatar di Red Hanuman
    Data Registrazione
    Feb 2012
    Località
    Varese provincia
    Messaggi
    5,844
    Taggato in
    490 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Citazione Originariamente Scritto da IlFeroceSaladino Visualizza Messaggio
    La densità varia, certo, ma varia anche la densità critica (che è funzione della costante di Hubble che a dispetto del nome varia nel tempo).
    No, non ci siamo. La densità critica NON è in relazione con la costante di Hubble, mi spiace.

    La densità critica è calcolata come limite partendo dal modello di Einstein - de Sitter, cioè considerando un universo euclideo e senza costante cosmologica e vale circa .

    La densità dell'universo invece cambia, proprio perchè è in espansione, e con essa la geometria dell'universo, che è determinata dell'insieme di massa ed energia.
    Quindi è la densità dell'universo ad essere in relazione con la costante di Hubble, ma la densità critica dipende solo dalla RG.

    Citazione Originariamente Scritto da IlFeroceSaladino Visualizza Messaggio
    Se l'universo possa o meno cambiare topologia è un problema aperto, ma la maggior parte degli studiosi sono scettici rispetto questa possibilità. Quindi non darei tanto per scontata
    Mah. Se la curvatura dell'universo è determinata dalla densità di massa - energia, e se quest'ultima varia con l'espansione dell'universo, mi sembra ovvio che la curvatura sia variabile. A meno di non riscrivere la RG.

    Citazione Originariamente Scritto da IlFeroceSaladino Visualizza Messaggio
    BTW non ho capito qual è l'errore
    Mi sembra di avetelo appena spiegato...
    1 0 0
     

  5. #5
    Meteora L'avatar di IlFeroceSaladino
    Data Registrazione
    Jun 2020
    Messaggi
    8
    Taggato in
    1 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Citazione Originariamente Scritto da Red Hanuman Visualizza Messaggio
    No, non ci siamo. La densità critica NON è in relazione con la costante di Hubble, mi spiace.
    Questa è la formula della densità critica che conosco, ma forse parliamo di una cosa diversa.

    dc.png
    0 0 0
     

  6. #6
    Staff • Moderatore Globale L'avatar di Red Hanuman
    Data Registrazione
    Feb 2012
    Località
    Varese provincia
    Messaggi
    5,844
    Taggato in
    490 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    In realtà, parliamo della stessa cosa. Le equazioni di Friedmann, da cui si deriva la densità critica, possono essere espresse in due modalità equivalenti, una delle quali considera la costante di Hubble.

    Essendo equivalenti, la costante di Hubble è derivabile da entrambi (una esplicita, l'altra no), e quindi hai ragione tu.

    Grazie per avermi dato l'opportunità di approfondire la cosa.

    Quindi, le densità dell'universo e quella critica cambiano nel tempo. Riflettendoci, era ovvio.
    Se la densità di energia è in grado di curvare l'universo, e se l'universo si espande ma la materia è sempre la stessa, è logico che la densità dell'universo diminuisca.
    E, per chiudere un universo più grande, serve una maggiore energia (o materia). Ci siamo.

    Per quanto riguarda le tue considerazioni, rimane il fatto che le equazioni di Friedmann valgono a patto che l'universo sia omogeneo e isotropo a larga scala.

    Il che emerge dalla radiazione di fondo, che per il momento sembra sufficientemente isotropa e omogenea.

    Questo implica che l'universo primordiale non doveva essere troppo grande, altrimenti il principio cosmologico va a farsi benedire e non si spiegano i dati.
    Se l'universo deve essere omogeneo e isotropo, però, deve essere stato abbastanza piccolo da far restare in contatto le sue parti, almeno per un tempo sufficiente a renderlo tale.
    E' questa la condizione per cui si suppone un universo primordiale piccolo, che poi si è espanso in modo talmente rapido da mantenere a larga scala queste proprietà (inflazione).

    L'universo è infinito? Probabilmente sì, fin dalla sua nascita. Infinito va però inteso non come senza fine, ma senza confini.
    L'idea a cui ci si rifà comunemente è quella della sfera, che è un oggetto finito ma ha una superficie senza confini, e dunque "infinita". Ma la geometria è senz'altro in almeno quattro dimensioni, e potrebbe essere molto differente ma equivalente.

    La curvatura dell'universo può cambiare? Probabilmente, sì. Se consideriamo che l'universo è in espansione accelerata, e che la sua curvatura dipende dalla densità di massa - energia, possiamo tranquillamente pensare ad un universo iniziale in cui la densità era tale da dare un tipo di curvatura, per poi cambiare con la diluizione della massa - energia.

    Quando poi ci riferiamo ad , consideriamo solo geometrie a curvatura costante, questo perchè lo impone il principio cosmologico. Ma se non fosse propriamente così, chi ci impedisce di pensare ad un universo a curvatura variabile?...
    1 2 0
     

  7. #7
    Meteora L'avatar di IlFeroceSaladino
    Data Registrazione
    Jun 2020
    Messaggi
    8
    Taggato in
    1 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    In effetti se l’universo è infinito oggi e lo è sempre stato cosa giustifica il principio cosmologico sull’intero universo e non solo quello osservabile? Bella domanda, non lo so Ho fatto una domanda su astronomy stackexchange vediamo cosa rispondono... però forse discutere sull’universo non osservabile non è neanche una questione scientifica...
    Se ci limitiamo all’universo osservabile, i dati ci dicono che omega è quasi 1. Il modello Lambda CDM ha tra i suoi parametri di base omega = 1 (ovvero un infinito piatto e potenzialmente infinito). Quindi anche se l’universo nella sua interezza fosse stato piatto e infinito, l’universo osservabile era piccolissimo ed è rimasto sempre finito, e questo giustifica i dati sperimentali e il principio cosmologico.

    Edit: aggiungo una nota, sono d’accordo con te che la curvatura può cambiare nel tempo, ma non si può passare da un universo finito ad uno infinito, e più in generale la topologia non cambia nel tempo
    0 1 0
     

  8. #8
    Nana Bruna L'avatar di Scorza
    Data Registrazione
    May 2020
    Messaggi
    257
    Taggato in
    7 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Una domanda che mi sono sempre posto, Tutto ha un limite ,intendo come un perimetro, forse noi poveri mortali lo definiamo infinito.
    90/900 SU AZ3, NEWTON 130/650 SU EQ35 GO TO, BINOCOLO OLIMPUS 10X50 ,OCULARI PLANETARY 8/15/25
    0 0 0
     

  9. #9
    Meteora L'avatar di IlFeroceSaladino
    Data Registrazione
    Jun 2020
    Messaggi
    8
    Taggato in
    1 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Citazione Originariamente Scritto da Scorza Visualizza Messaggio
    Una domanda che mi sono sempre posto, Tutto ha un limite ,intendo come un perimetro, forse noi poveri mortali lo definiamo infinito.
    È che quello che vale nella nostra esperienza quotidiana non vale ad altre scale. I confini, la determinazione della posizione e della quantità di moto, il tempo che scorre alla stesso modo per tutti...
    0 0 0
     

  10. #10
    Staff • Moderatore Globale L'avatar di Red Hanuman
    Data Registrazione
    Feb 2012
    Località
    Varese provincia
    Messaggi
    5,844
    Taggato in
    490 Post(s)

    Re: La forma dell’universo e qualche mito sul Big Bang da sfatare

    Citazione Originariamente Scritto da IlFeroceSaladino Visualizza Messaggio
    Se ci limitiamo all’universo osservabile, i dati ci dicono che omega è quasi 1.
    No, non solo. Anche la radiazione di fondo dà una vicinissima a 1. E, potenzialmente, la radiazione di fondo riguarda l'intero universo, non solo la parte visibile...
    0 0 0
     

Discussioni Simili

  1. Risposte: 28
    Ultimo Messaggio: 27-03-2015, 23:25
  2. Riccioli di Big Bang nello specchio dell’Orso
    Di Red Hanuman nel forum Cosmologia
    Risposte: 1
    Ultimo Messaggio: 26-10-2014, 16:55
  3. La forma dell'universo
    Di Azazel nel forum Astrofisica
    Risposte: 9
    Ultimo Messaggio: 05-11-2013, 21:35

Permessi di Scrittura

  • Tu non puoi inviare nuove discussioni
  • Tu non puoi inviare risposte
  • Tu non puoi inviare allegati
  • Tu non puoi modificare i tuoi messaggi
  •