L'intero universo era impacchettato insieme in un punto infinitamente piccolo, poi è esploso, e l'intera massa che componeva l'universo fu inviata nello spazio.

Un astrofisico ti direbbe che tutto in questa affermazione è sbagliato.

"Non è affatto così che dovremmo pensare al Big Bang, "dice Torsten Bringmann.

Bringmann è un professore e lavora con la cosmologia e la fisica delle astroparticelle presso l'Università di Oslo (UiO).

sono Raklev, un professore di fisica teorica all'UIO, ha notato che molte descrizioni danno un'immagine fuorviante di ciò che afferma effettivamente la teoria del Big Bang.

Raklev e Bringmann ci guidano attraverso i malintesi più comuni.

Caldo e denso

Prima di tutto, cosa significa veramente "Big Bang"?

"La teoria del Big Bang è che circa 14 miliardi di anni fa l'universo era in uno stato molto più caldo e molto più denso, e che si è espanso. Questo è tutto, non è molto di più, "dice Raklev.

Da allora lo spazio ha continuato ad espandersi ed è diventato più freddo.

Sulla base della teoria, gli scienziati hanno ottenuto una panoramica più chiara della storia dell'universo, come quando si formarono le particelle elementari e quando gli atomi, stelle e galassie formate.

Hanno una buona idea di cosa è successo quando l'universo aveva circa 10^-32 secondi. Sono 0.00000000000000000000000000000000000001 secondi, secondo un articolo scritto dall'astrofisico Jostein Riiser Kristiansen.

Passiamo ora ai miti.

1. "È stata un'esplosione."

La stessa frase del Big Bang fa sembrare che sia stata un'esplosione, dice Are Raklev. Ma in realtà non è una descrizione così accurata. Il motivo lo scoprirai presto.

All'inizio degli anni '20, il matematico Alexander Friedmann scoprì che la teoria della relatività generale di Einstein prevede un universo in espansione. Alla stessa conclusione è giunto il sacerdote belga Georges Lemaître.

Poco dopo, Edwin Hubble ha mostrato che le galassie si stanno effettivamente allontanando.

Le galassie si stanno allontanando da noi. La luce da loro è spostata verso il rosso, il che significa che le onde sono diventate più lunghe e si sono spostate verso l'estremità rossa dello spettro luminoso. Non solo quello, le galassie stanno scomparendo da noi sempre più velocemente.

un giorno, quasi tutte le galassie che possiamo attualmente osservare nei telescopi saranno nascoste. Alla fine le stelle si spegneranno e gli osservatori guarderanno fuori in un cielo eternamente buio e solitario.

Fortunatamente, è una strada estremamente lunga.

Possiamo anche giocare la storia nel modo opposto. Le galassie si stanno allontanando e in passato erano più vicine.

"Se prendi l'intero universo osservabile e riavvolgi tutto indietro, tutto rientra in un molto, zona molto piccola, "dice Raklev.

Poi arriviamo al momento del Big Bang. Quello che è successo?

È facile pensare che il Big Bang sia stato un'esplosione, in cui le sostanze sono state espulse, come pezzi di legno che volano via dopo l'esplosione di una bomba a mano.

"Ma quando si tratta del Big Bang, non è la sostanza che viaggia fuori, "dice Raklev.

"L'universo stesso si espande, lo spazio stesso si espande."

Un'esplosione in cui la massa esplode in tutte le direzioni non è un'immagine accurata del Big Bang.

2. "L'universo si sta espandendo in qualcosa".

Quindi non sono le galassie che si stanno allontanando, ma lo spazio che si sta espandendo.

Possiamo immaginarlo come una palla di pasta con l'uvetta. L'impasto rappresenta lo spazio e l'uvetta sono le galassie. Mettere l'impasto a lievitare, e l'uvetta finirà più lontana, senza essersi effettivamente mossi.

Bringmann usa la superficie di un pallone come esempio. Disegna punti sul palloncino non gonfiato e osserva come la distanza tra i punti aumenta man mano che si gonfia.

"Allo stesso tempo, è vero che le galassie si muovono anche a causa dell'attrazione gravitazionale reciproca, questo è un effetto aggiuntivo, "dice Raklev.

Alcune galassie si spostano verso il blu, nel senso che si stanno muovendo verso di noi. Questo vale per alcune galassie vicine. Ma su grandi distanze, questo effetto è eclissato dalla legge di Hubble-Lemaître, che indica la velocità con cui le galassie si stanno allontanando in proporzione alla distanza. Infatti, la distanza aumenta più velocemente della luce tra punti estremamente distanti.

Una palla di pasta nel forno si espande all'interno dello spazio esistente all'interno del forno. E l'universo? Cosa c'è fuori?

L'universo non si espande in nulla. Gli scienziati non credono che l'universo abbia un vantaggio.

Quello che chiamiamo universo osservabile è una bolla che ci circonda che ha un diametro di 93 miliardi di anni luce. La cosa più lontana è quella che guardiamo, più indietro nel tempo stiamo vedendo. Non possiamo osservare o misurare nulla più lontano della distanza che la luce è riuscita a percorrere verso di noi dal Big Bang.

Poiché l'universo è in espansione, l'universo osservabile è controintuitivamente più grande di 14 miliardi di anni luce.

Ma gli scienziati calcolano che l'universo al di fuori della nostra bolla è molto, molto più grande di così, forse infinito.

L'universo può essere "piatto, " sembra. Ciò significherebbe che due raggi di luce rimarrebbero paralleli e non si incontrerebbero mai. Se provassi a viaggiare fino alla fine dell'universo, non lo raggiungeresti mai. L'universo va avanti all'infinito.

Se l'universo ha curvatura positiva, potrebbe in teoria essere finito. Ma allora sarebbe come una specie di sfera strana. Se hai viaggiato fino alla "fine" finiresti nello stesso posto in cui sei partito, indipendentemente dalla direzione che hai preso. È un po' come poter viaggiare per il mondo e tornare al punto di partenza.

In ogni caso, l'universo può espandersi senza doversi espandere in nulla.

Un universo infinito che sta diventando più grande è ancora infinito. Un "universo sferico" non ha margini.

3. "Il Big Bang aveva un centro".

Se immaginiamo il Big Bang come un'esplosione, è facile pensare che sia esploso verso l'esterno, da un centro. È così che funzionano le esplosioni.

Ma non è stato il caso del Big Bang. Quasi tutte le galassie si stanno allontanando da noi, in tutte le direzioni. Sembra che la Terra fosse il centro dell'inizio dell'universo. Ma non lo era.

Tutti gli altri osservatori vedrebbero la stessa cosa dalla loro galassia natale, spiega Bringmann.

L'universo si sta espandendo ovunque allo stesso tempo. Il Big Bang non è accaduto in nessun luogo particolare.

"È successo ovunque, "dice Raklev.

4. "L'intero universo è stato raccolto in un minuscolo punto."

È vero che all'inizio del Big Bang il nostro intero universo osservabile era riunito in modo incredibilmente compatto in pochissimo spazio.

Ma come può l'universo essere infinito, e allo stesso tempo sono stati così piccoli?

Potresti leggere che all'inizio l'universo era più piccolo di un atomo e poi delle dimensioni di un pallone da calcio. Ma quell'analogia insinua che lo spazio aveva dei confini all'inizio, e un bordo.

"Non c'è niente che dica che l'universo non fosse già infinito al Big Bang, "dice Raklev.

"Era solo più piccolo, nel senso che quello che allora era un metro, si è ora espanso a distanze enormi di molti miliardi di anni luce."

Quando parli di quanto fosse grande l'universo in certi momenti, si riferisce al nostro universo osservabile.

"L'intero universo osservabile proviene da una minuscola area che puoi chiamare punto. Ma anche il punto vicino si è espanso, e anche il punto successivo. È solo che è così lontano da noi che non possiamo osservarlo, "dice Raklev.

5. "L'universo era infinitamente piccolo, caldo e denso."

Forse hai sentito dire che l'universo è iniziato come una singolarità. O che era infinitamente piccolo, caldo e così via. Potrebbe essere vero, ma molti fisici non pensano che sia una comprensione corretta.

Le singolarità sono un'espressione per la matematica che si rompe e non può essere descritta con la fisica ordinaria, secondo il cosmologo Steen H. Hansen.

Bringmann riassume cosa significa tutto questo quando si tratta del Big Bang.

"L'universo di oggi è un po' più grande di ieri. Ed è ancora un po' più grande di quanto non fosse un milione di anni fa. La teoria del Big Bang implica l'estrapolazione indietro nel tempo. Allora hai bisogno di una teoria per questo:e questa è la teoria della relatività generale".

"Se estrapolo tutto indietro, l'universo diventa sempre più piccolo, diventa sempre più denso, e sempre più caldo. Alla fine arrivi a un punto in cui è davvero piccolo, veramente caldo e denso. Questa è in realtà la teoria del Big Bang:che l'universo sia iniziato in una tale condizione. È lì che devi davvero fermarti, "dice Bringmann.

Se esegui la teoria della relatività generale fino in fondo, raggiungi un punto di densità e calore infinitamente alti, dove la dimensione è zero.

"Questa è pura estrapolazione matematica al di là di ciò che la teoria consente effettivamente, " dice Bringmann.

"Poi arrivi a un punto in cui la densità di energia e le temperature sono così alte che non abbiamo più teorie fisiche per descriverle".

Dice che i fisici hanno bisogno di una teoria diversa. E ci sono persone che stanno facendo ricerche proprio su questo.

"Di cosa abbiamo bisogno per descrivere una condizione così estrema? È qui che entriamo in un'area in cui è necessaria una teoria che combini gravità e teoria quantistica. Nessuno è ancora stato in grado di formularla. L'aspettativa è proprio che una gravità quantistica la teoria non porterebbe alla conclusione che tutto risalga a un punto, " dice Bringmann.

Quindi cosa è successo in questo momento, il primo punto nella storia dell'universo, ci è ancora nascosto, almeno finora.