Universo e Multiverso: cosa c'era prima, cosa ci sarà dopo?

[SilvioD]

Visto che abbiamo gia una discussione riguardante l'universo
il-salotto-di-acquariofilia-facile-non- ... 31212.html
e un fisico che ci può aiutare (@Paky), apro questa nuova interessante discussione.

L'ipotesi più accreditata per la creazione dell'Universo, quella che ci hanno spiegato fin da bambini, è quella del BigBang.
Qualche giorno fa ho visto un servizio in TV dove si sollevavano questioni tutt'altro che banali:
- cosa c'era prima del bigbang?
- l'universo, in un lasso di tempo parecchio lungo, che fine farà?

Una delle ipotesi è quella della cosmologia ciclica, che vedrebbe un susseguirsi di universi caratterizzati da un inizio (bigbang), una fase di espansione iniziale, di stabilizzazione (formazione di stelle, pianeti, galassie), contrazione di tutta la materia in un punto, pronta per un nuovo bigbang (-> nuovo universo).



Un'altra ipotesi è quella del Multiverso (o delle dimensioni parallele, o teoria delle bolle) secondo la quale il nostro universo non sarebbe l'unico e il solo, ma esisterebbero tanti universi simili al nostro che coesistono tra loro, ognuno con costanti fisiche e leggi diverse simili a bolle. A questa teoria stava lavorando anche Steven Hawking prima di morire



Da queste ipotesi, nascono alcune domande:
- se le galassie, come sappiamo dalle osservazioni sperimentali, si allontanano tra loro e quindi l'universo si espande costantemente, come è possibile che ad un certo momento tutta la materia si contragga in un punto, per dare il via ad un nuovo bigbang e quindi a un nuovo universo? (cosmologia ciclica).
- ipotizzando che questo non accada, tra X miliardi di anni, quando le stelle si saranno esaurite, come apparirà il nostro universo? Un enorme spazio vuoto e freddo senza vita? Sarà la fine di tutto?
- la terza e più importante, cosa c'era prima del bigbang? Ipotizzando un universo ciclico, si potrebbe dire che quello in cui viviamo è un universo N, che è stato preceduto da un universo N-1, che a sua volta è stato preceduto da un universo N-2, ecc..., quindi potremmo dire che prima del bigbang c'era un altro universo che è stato il "padre" di quello in cui viviamo attualmente. Ma il primissimo bigbang, come quando e perchè è avvenuto? Quest'ultima domanda rischia di sconfinare nel filosofico/religioso, ma ha un suo fascino.

Insomma, siamo sicuri che il tempo zero si debba fissare a 13.8 miliardi di anni? E se in realtà tutto fosse iniziato ben prima, ad esempio 500 o 1000 miliardi di anni fa? E se tra X miliardi di anni l'Universo morisse definitivamente e da quel momento in cui ci fosse il nulla?
Mi sta venendo il mal di testa solo a pensarci....
Vai Paki...! Scatenati!!

[Paky]

Vai Paki...! Scatenati!!

Io ci provo, ma devo premettere che, su questi temi, non sono preparatissimo: non e' il mio campo.

Ora, non voglio lanciare una polemica, ma bisogna partire da un punto importante: mentre il Big Bang e' praticamente un fatto accertato, le varie "teorie" di multi-universo e cosmologia ciclica sono (almeno per adesso) delle speculazioni.

Per quanto siano state avanzati da brillanti scienziati, nessuna di queste ipotesi e', al momento, una vera teoria fisica, ovvero un modello di spiegazione della realta' che produce delle previsioni che possano essere verificate tramite esperimento o osservazioni.

Tutte queste ipotesi sono nate per cercare di rispondere alle domande che hai posto (oltre alla domanda: come mai l'universo in cui viviamo e' fatto con queste leggi fisiche?). Il problema e' che ci manca una teoria quantistica della gravitazione, e una estensione del modello standard delle particelle, con cui poter studiare cosa successe nei primi istanti del Big Bang (prima e durante l'inflazione). Senza queste basi, tutte queste ipotesi rimangono speculazioni, quasi filosofico-metafisiche. Insomma, i tempi non sono maturi...
Altro problema e' che sono ipotesi che cercano di dare delle risposte a delle domande "filosofiche", invece di cercare di spiegare un'osservazione o i risultati di un esperimento. Diventa quindi difficile giudicarne la consistenza.

Personalmente trovo queste ipotesi molto affascinanti, ma un semplice "non lo sappiamo" mi pare una risposta piu' onesta...

[SilvioD]

Ora, non voglio lanciare una polemica, ma bisogna partire da un punto importante: mentre il Big Bang e' praticamente un fatto accertato, le varie "teorie" di multi-universo e cosmologia ciclica sono (almeno per adesso) delle speculazioni.
Per quanto siano state avanzati da brillanti scienziati, nessuna di queste ipotesi e', al momento, una vera teoria fisica, ovvero un modello di spiegazione della realta' che produce delle previsioni che possano essere verificate tramite esperimento o osservazioni.

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Altro problema e' che sono ipotesi che cercano di dare delle risposte a delle domande "filosofiche", invece di cercare di spiegare un'osservazione o i risultati di un esperimento. Diventa quindi difficile giudicarne la consistenza.

Il problema vero è che l'Uomo non è così longevo da riuscire ad osservare tali fenomeni.
Se la nostra aspettativa di vita non fosse di 80 anni ma di 100 miliardi di anni, potremmo fare delle osservazioni sperimentali e poi costruire una teoria.
Purtroppo nessuno di noi durerà tanto a lungo, e probabilmente nemmeno la civiltà umana, quindi l'unica cosa che si può fare è osservare coi mezzi a nostra disposizione questo istante infinitamente piccolo in cui viviamo, e da questa osservazione provare a elaborare una teoria.
Probabilmente sballata, con dei limiti, ma almeno una teoria. Una bozza di teoria.


Senza addentrarci in speculazioni metafisiche sugli universi paralleli, e volendo restare sul pratico, una domanda a cui mi piacerebbe trovare risposta è questa:
- è fisicamente possibile che l'Universo a un certo punto della sua evoluzione, si inizi a contrarre spontaneamente?
L'allontanamento progressivo delle galassie, fatto ormai assodato, non dovrebbe portare queste ad interagire sempre più debolmente tra loro, rendendo di fatto impossibile l'inversione del processo? O è possibile che la formazione di sempre più buchi neri, a partire da un numero sempre maggiore di stelle esaurite, porti questi ad interagire tra loro e quindi ad una contrazione dell'universo?

[blucenere]

Il problema vero è che l'Uomo non è così longevo da riuscire ad osservare tali fenomeni.
Se la nostra aspettativa di vita non fosse di 80 anni ma di 100 miliardi di anni, potremmo fare delle osservazioni sperimentali e poi costruire una teoria.

In realtà non serve avere una lunga aspettativa di vita per fare previsioni e/o osservazioni sperimentali. Quando guardi a galassie a diverse distanze da noi, stai guardando a sistemi molto piú antichi e riesci quindi ad avere, nello stesso momento, spezzoni di informazioni sull'universo in diverse epoche.
Un po' come quando fai un carotaggio sulla superficie terrestre ed osservi le diverse ere geologiche.

- è fisicamente possibile che l'Universo a un certo punto della sua evoluzione, si inizi a contrarre spontaneamente?

in base alle nostre conoscenze attuali, non possiamo negare questa eventualità. Tuttavia mi sembra che oggi ci sia una crescente fascia di scienziati che non ritiene questa una reale eventualità (che poi siano nel giusto o sbagliato, ce lo diranno gli sviluppi futuri)

Aggiunto dopo 8 minuti 38 secondi:
Alcuni ritengono che il Big bang non sia finito e l'espansione dell'universo che osserviamo oggi, sia esattamente il Big bang....ma mi sembra quasi una questione di definizioni.
Una conseguenza di un'espansione infinita potrebbe essere quella della scomparsa delle stelle.
Poiché tanto più lontani sono due oggetti celesti, tanto più velocemente si allontanano fra loro (legge di Hubble), esisterebbe un orizzonte oltre al quale la luce non è piú in grado di raggiungerci. Se l'espansione continua in questo modo indefinitivamente, (forse) ancor prima che tutte le stelle dell'universo si spengano, saranno troppo lontane per poter essere viste ed il cielo notturno sarà di un nero assoluto.

Certo il Sole si esaurirà ancor prima ed addio Terra e Luna, ed in fondo in fondo sappiamo che continuando così ci estingueremo a breve

[Paky]

Il problema vero è che l'Uomo non è così longevo da riuscire ad osservare tali fenomeni.
Se la nostra aspettativa di vita non fosse di 80 anni ma di 100 miliardi di anni, potremmo fare delle osservazioni sperimentali e poi costruire una teoria.
Purtroppo nessuno di noi durerà tanto a lungo, e probabilmente nemmeno la civiltà umana, quindi l'unica cosa che si può fare è osservare coi mezzi a nostra disposizione questo istante infinitamente piccolo in cui viviamo, e da questa osservazione provare a elaborare una teoria.
Probabilmente sballata, con dei limiti, ma almeno una teoria. Una bozza di teoria.

Su questo sono molto piu' ottimista. Se guardiamo ai progressi nella nostra comprensione del cosmo nell'ultimo secolo, direi che molto probabilmente avanzeremo anche su queste domande molto "toste".
D'altra parte, ci sono molti risultati sperimentali che non riusciamo a spiegare, e altrettante lacune nelle teorie (come dicevo nel topic sulla materia oscura), che ci dicono che le teorie attuali (come relativita', quantistica e particelle) devono essere superate. Il mio sentimento personale e' che qualcuno verra' finalmente fuori con una buona soluzione entro uno o due decenni.

Senza addentrarci in speculazioni metafisiche sugli universi paralleli, e volendo restare sul pratico, una domanda a cui mi piacerebbe trovare risposta è questa:
- è fisicamente possibile che l'Universo a un certo punto della sua evoluzione, si inizi a contrarre spontaneamente?
L'allontanamento progressivo delle galassie, fatto ormai assodato, non dovrebbe portare queste ad interagire sempre più debolmente tra loro, rendendo di fatto impossibile l'inversione del processo? O è possibile che la formazione di sempre più buchi neri, a partire da un numero sempre maggiore di stelle esaurite, porti questi ad interagire tra loro e quindi ad una contrazione dell'universo?

I buchi neri non possono risolvere il problema, perche' la loro forza di gravita' non e' maggiore di quella della materia che hanno inghiottito.

La risposta alla tua domanda dipende dalla natura della energia oscura. In questo momento (e lo abbiamo scoperto negli anni '90), l'espansione dell'universo e' in fase di accelerazione, spinta da un "qualcosa" che noi astronomi chiamiamo "energia oscura" (oscura, per fare il parallelo con la materia oscura), di cui sappiamo quasi nulla (ma c'e' un sacco di gente che ci lavora, e i dati su questa "roba" si stanno accumulando). Ora, a seconda dell'origine di questa "cosa", ci sono diversi scenari per l'evoluzione futura dell'universo.

Il primo (se l'energia oscura e' semplicemente la costante cosmologica) prevede che le galassie si allontaneranno l'una dall'altra per sempre, fino a diventare invisibili l'una all'altra (tra un centinaio di miliardi di anni...).
Un'altra possibilita' molto simpatica e' che l'energia oscura si comporti una cosiddetta "energia fantasma", con un'equazione di stato che fa divergere l'espansione. In questo caso, in un futuro lontano, questa espansione sara' talmente forte da superare tutte le forze conosciute, portando alla disgregazione di galassie, pianeti, e persino i singoli atomi...

Aggiunto dopo 23 minuti 42 secondi:
Dimenticavo! @SilvioD ti consiglio questo bellissimo video:

[SilvioD]

Il primo (se l'energia oscura e' semplicemente la costante cosmologica) prevede che le galassie si allontaneranno l'una dall'altra per sempre, fino a diventare invisibili l'una all'altra (tra un centinaio di miliardi di anni...).
Un'altra possibilita' molto simpatica e' che l'energia oscura si comporti una cosiddetta "energia fantasma", con un'equazione di stato che fa divergere l'espansione. In questo caso, in un futuro lontano, questa espansione sara' talmente forte da superare tutte le forze conosciute, portando alla disgregazione di galassie, pianeti, e persino i singoli atomi...

Ma che simpatica prospettiva!!! Se neanche la materia è eterna, come possiamo pensare che lo sia l'amore?

Una cosa che non mi è chiara di quel video, e a cui forse fai riferimento quando parli di disgregazione dei singoli atomi, è come fa la materia a sparire.
Si parla di proton decay, secondo il quale i protoni si disintegrerebbero lasciando solo un lampo di luce. Che la materia di cui sono costituite le nane nere prima o poi evaporerà, venendo trasportata via nello spazio sotto forma di radiazione.
Che su scale di miliardi di miliardi di anni, anche i buchi neri che si pensava fossero immortali, evaporeranno (radiazione di Hawking).
Uno teoremi fondanti della fisica è che nulla si crea e nulla si distrugge, ma tutto si trasforma.
Mi sembra tutto molto strano, ma so anche che quando entra in scena la quantomeccanica, quel che è impossibile diventa possibilissimo...come l'avere un gatto che è contemporaneamente vivo e morto.

Preso per buono tutto questo, l'ipotesi di un nuovo inizio viene a cadere (cosmologia ciclica). Una volta che l'universo si espande e si raffredda progressivamente, finirà tutto. Non ci sarà un universo +1, +2, +3, ecc...tutto finirà nel vuoto, nel gelo, nel buio, nel nulla.
Nichilismo che a confronto Leopardi era ottimista
Domanda da profano: è possibile che l'energia oscura sia un residuo della spinta iniziale del big bang? Come un oggetto che riceve una spinta su un piano privo di attrito, si continua a muovere all'infinito, è possibile che le galassie conservino al loro interno quella spinta, quella accelerazione, ricevuta al momento del big bang?

PS: intorno a 18:00 del video, la voce che si sente è quella si Stephen Hawking, vero?

[iuter]

finchè ci sono nebulose si possono creare le stelle. noi stessi e la terra siamo composti da molti metalli pesanti cioè materialmente abbiamo fatto parte di una stella diventata supernova e poi esplosa (i frammenti di essa hanno fatto ammassare la nebulosa in cui ci troviamo ora).
secondo me i buchi neri, avendo funzione di aspiratutto e poter spaccare qualsiasi atomo, prima riducono tutti gli atomi a quello più semplice (nel nostro universo è l'idrogeno ma in altri potrebbe essere un elemento sconosciuto) poi con tunnel spazio-temporali confluiscono tutti in un punto per creare il big bang di un altro universo e/o alimentarlo di continuo. in pratica un ciclo continuo di creazione-trasformazione-distruzione-creazione.

Aggiunto dopo 5 minuti 54 secondi:

L'allontanamento progressivo delle galassie, fatto ormai assodato, non dovrebbe portare queste ad interagire sempre più debolmente tra loro, rendendo di fatto impossibile l'inversione del processo? O è possibile che la formazione di sempre più buchi neri, a partire da un numero sempre maggiore di stelle esaurite, porti questi ad interagire tra loro e quindi ad una contrazione dell'universo?

la nostra galassia è in collisione con quella di andromeda o comunque si toccheranno di poco.

[SilvioD]

A proposito, ho trovato questa teoria secondo la quale l'Universo sarebbe non in espansione, ma in contrazione, e che mette in dubbio l'esistenza sia dell'nenergia oscura e sia della materia oscura
Non esiste prova diretta dell’esistenza di materia oscura! Inoltre, la materia oscura è uno degli oggetti più bizzarri mai inventati dalla scienza ufficiale, in quanto è densissima, pesantissima, oscura, ma anche trasparente; poi, gli è stata attribuita una sola caratteristica della materia ordinaria, ossia la gravità, per far tornare i loro conti, ma è diversa in tutto il resto, ossia dove non interessa. La materia oscura, inoltre, pur essendo densissima e non estranea alla gravità, non collasserebbe, però, nel centro della galassia.... Ed anche il loro problema della loro densità di Universo troppo elevata ha spinto a decretare l’esistenza di materia fantasma nell’Universo. La densità dell’Universo, nella fisica da me esposta, è già plausibile di suo; inoltre, io attribuisco l’eccesso di velocità di rotazione di galassie ed ammassi alla forza mareale esercitata su essi da tutto l’Universo circostante, tramite Univa; proprio come la Terra, che esercitando una forza mareale sulla Luna, l’ha costretta ad acquisire una rotazione sincrona con quella di rivoluzione intorno alla Terra stessa, tale da far sì che la Luna mostri sempre la stessa faccia alla Terra.

L'Universo viene trattato come una molla, e quindi usando la legge di Hooke si dice che l'universo in realtà è in oscillazione: big bang e big crunch.
L'universo sarebbe quindi in accelerazione verso un unico punto (simpatica la metafora dei 3 paracadutisti).

https://rinabrundu.files.wordpress.com/ ... azione.pdf
http://www.fisicamente.net/FISICA_2/UNI ... NUMERI.pdf

Impressioni?

[Paky]

A proposito, ho trovato questa teoria secondo la quale l'Universo sarebbe non in espansione, ma in contrazione, e che mette in dubbio l'esistenza sia dell'nenergia oscura e sia della materia oscura

veramente che l'universo sia in espansione e' un fatto osservativo.

Impressioni?

Trattasi di uno di quelli che chiamerei "complottisti scientifici". Una persona che non capisce le basi scientifiche della cosmologia moderna, e se ne viene fuori con una teoria strampalata. Ovviamente ai loro occhi non sono loro che dicono assurdita', ma e' la Scienza Ufficiale che e' dice baggianate, e basta una buona dose di senso comune per rendersene conto! L'energia oscura? "Ma de che, ao?!" La materia oscura? Ma non siate ridicoli! La relativita'? ma quando mai! La curvatura terrestre, l'evoluzione delle specie?? Barzellette!
Alla domanda: ma perche' questa teoria rivoluzionaria non venga accettata dagli scienziati, la risposta e' sempre uguale: complottano per non far emergere queste nuove e rivoluzionarie teorie per non perdere la faccia o il posto....

[SilvioD]

@Paky io ho letto per intero quel manoscritto. Non formula per formula ovviamente, visto che nessuno mi darà 1 centesimo se starò 1 settimana a ricontrollare formule e passaggi matematici
La cosa che più mi ha colpito è che la sua trattazione della materia, si basa sulle leggi di Newton (e sue derivazioni) e delll'elettromagnetismo classico
F=ma
F= -Kx
F= G m1m2/r2
F= K q1q2/r2

per un attimo sfiora la quantomeccanica citando l'equazione di Schroedinger, piazza qualche integrale per farsi bello e dimostrare che lui "è studiato", ma poi ritorna alla meccanica newtoniana con la legge di Hooke.
Non sia mai che dice che le oscillazioni sono quantizzate, discrete, e non possono assumere qualsiasi valore...tratta l'energia come un continuo.

Pure a me dà l'impressione di uno che non sa di cosa parla. Ho scoperto che è un ingegnere e fisico autodidatta
https://www.altrogiornale.org/download/ ... ino-libri/

Questo signore sconosce totalmente la meccanica quantistica (autovalori, autofunzioni, quantizzazione dell'energia), sconosce l'atomo (spettri di emissione, spettri di assorbimento, radioattività), sconosce la fisica subatomica (quark, barioni, leptoni, muoni, ecc..), sconosce Einstein e la relatiivtà, non sa neanche nemmeno chi sia Hawking (o se lo sa, è tramite il film uscito un paio di anni fa)....e sulla base di quel po' di fisica newtoniana che ha studiato all'università prova a fare il cosmologo.
Tra l'altro, se hai tempo, dai un'occhio a questo
https://www.altrogiornale.org/file/266973
spara a zero contro tutto e tutti: materia oscura, energia oscura, neutrini, allunaggio, 11 settembre, omicidio JFK!!


PS: voglio assistere allo scontro tra 2 buchi neri e sentire le relative onde gravitazionali :x