Dove si parla della nascita dell'universo da una realtà quantistica e della sua evoluzioe secondo leggi ben precise e predeterminate

89-Quanti

Ho accennato alla fisica dei quanti, una fisica che ormai ha quasi un secolo ma che è conosciuta poco dalla gente. Evidentemente nella prima metà del secolo scorso, occupati come si era a fare guerre, interessava a pochi una scoperta che non poteva avere delle ricadute sulla vita della gente comune. Poi ci sono stati i secondi cinquanta anni di sviluppo sfrenato e probabilmente oggi, finalmente, c’è gente in grado di apprendere dei concetti niente affatto semplici che ci possono spiegare il significato e l’origine dell’universo. Anche se questa è più una speranza che una affermazione, cerchiamo di dire due parole su questa fisica per capire come potrebbe essere avvenuta la nascita dell’universo. Quando l’universo intero era grande (si fa per dire) come la miliardesima parte di una capocchia di spillo, vigevano le leggi della fisica quantistica. Queste leggi, come detto, sono state scoperte i primi anni del secolo scorso e ci è voluto del tempo perché divenissero di dominio pubblico a causa delle loro stranezze e alla obiettiva difficoltà di spiegarle ma, soprattutto, di apprenderle. Eppure esse sono ancora valide e ben dimostrate nel mondo microscopico, per intenderci, nel mondo degli elettroni. Si può osservare, infatti che il comportamento degli elettroni non è uguale a quello di particelle più grandi. Nel mondo macroscopico le leggi sono quelle di Newton, esiste un rapporto di causa effetto e tutto è determinato, due più due fa sempre quattro e tutto funziona come un orologio. Gli elettroni invece sono un mondo a parte, bizzarro e pieno di contraddizioni e di stranezze. Per dirne qualcuna essi appaiono e scompaiono all’improvviso così senza un apparente motivo, di essi non è possibile misurare contemporaneamente velocità e posizione, due particelle che sono state a contatto tra loro, continueranno ad avere rapporti anche se si dovessero trovare ad enorme distanza, chi volesse studiare da vicino questi elettroni finirebbe fatalmente con l’influenzare il loro moto. 

Un mondo insomma dove nulla è determinato e tutto è indeterminato. Ovviamente non consiglio, ai non addetti ai lavori, di approfondire questi argomenti. Ma il discorso mi serviva per dire che, queste erano le condizioni vigenti nell’universo di 15-20 miliardi di anni fa a quelle dimensioni microscopiche. Un micro universo che potrebbe essere considerato l’interfaccia tra il mondo preesistente, senza spazio, senza tempo e senza nulla che appartenesse alla nostra realtà e l’universo che da allora in poi si sarebbe formato e dilatato fino a raggiungere le attuali dimensioni. Potremmo dire che la nascita dell’universo sia avvenuta così: Mondo preesistente – mondo quantistico – universo in dilatazione. Di questi tre stadi, a noi comuni mortali, resta da scoprire solo (e scusate se è poco) il primo, quello cioè da cui è scaturito tutto. Un mondo fatto di energia assoluta ed infinita, il mondo di Dio, per i credenti, dove l’energia creatrice, fuori dal tempo e dallo spazio, lascia fluire la materia allo stato primordiale che per successive aggregazioni darà luogo alla materia del nostro universo. Questa materia primordiale sarebbe il plasma indistinto fatto di quark che andranno a comporre gli elettroni.

90-Temperatura

Naturalmente quello che è successo in quella frazione infinitesimale di attimo, può essere oggetto di mille ragionamenti ma sarà ancora difficile capirne la verità e forse un domani un essere più evoluto di noi ne potrà venire a capo. Oggi cerchiamo di ragionare su quello che grazie alla scienza siamo riusciti a capire, e allora diciamo subito che la scena iniziale è dominata da un calore inimmaginabile e da una luce intensissima. Una energia assoluta e incommensurabile, copia perfetta dell’energia che da sempre pervade tutto ciò che si trova al di fuori del nostro mondo. Il tutto è racchiuso in una singolarità microscopica di una piccolezza inimmaginabile. La prima cosa che accade in questo plasma incandescente, dove una materia informe si rimescola in un crogiolo infernale, è il calo della temperatura, venendo a mancare la fiamma che lo alimentava. Per avere una idea di quel calore e di quella luminosità basta pensare che la temperatura iniziale, a livelli addirittura inimmaginabili, dopo circa un centesimo di secondo era di cento miliardi di gradi centigradi. A questa temperatura così elevata gli elementi primordiali di quella materia informe, mai e poi mai avrebbero potuto mantenere la loro coesione, in preda come erano a movimenti velocissimi. Associata a questo calo di temperatura, grazie alla potenza della esplosione la massa incandescente, prese a dilatarsi. Una tale potenza che ancora oggi l’universo si sta dilatando e lo farà fino all’esaurimento della spinta iniziale. Per avere una idea di quanto essa si sia dilatata, basta sapere che dalle dimensioni di molti miliardi di volte più piccolo di una capocchia di spillo, oggi il diametro dell’universo osservabile invece misura anzi misurerebbe, il condizionale è d’obbligo, intorno ai trenta miliardi di anni luce, misurato con gli strumenti che oggi abbiamo a disposizione. 

Per avere una idea, il diametro della nostra galassia pare misuri cento mila anni luce. Insomma in quel minuscolo punto i dati sono fortemente compressi. Al suo interno ci sono tutti i dati del futuro universo che si riveleranno man mano che esso si dilaterà, non solo, ma con la dilatazione succederanno anche altre cose interessanti. Se a temperatura elevata tutto è in subbuglio e in movimento, infatti, con il calo di essa, tutto tende a rallentare il proprio movimento, per cui aumentano le possibilità che gli elementi contenuti in quel brodo di cottura possano mettersi insieme secondo delle regole e delle leggi insite i loro stessi. Vediamo allora quali sono gli elementi contenuti in quel brodo primordiale. Sono gli elementi costituenti la futura materia. Il materiale di cui sarà composto il futuro universo. E’ tutto lì dentro. Elementi che già dentro di sé contengono le caratteristiche della futura materia. I fisici hanno descritto questi elementi primordiali con dovizia di particolari ed hanno descritto anche il modo in cui dopo un giusto calo della temperatura essi cominceranno a interagire tra loro. Ma fino a quando l’universo non assume, in un tempo interminabile, le dimensioni di una mela, esso è compatto e non presenta ancora particelle di materia, ma solo particelle primordiali.

91-Tre forme

Nei secondi successivi, dilatandosi ulteriormente, la materia primordiale comincia a presentare le prime irregolarità, dovute ad una diversa densità che si manifesta in alcuni punti dell’Universo nascente grazie al fatto che queste particelle primordiali cominciano a mettersi insieme secondo regole ben precise. Queste irregolarità della materia saranno i futuri addensamenti che daranno origine alle stelle. Siamo a meno di tre minuti dalla esplosione iniziale, la nostra sfera di materia, che ormai contiene le prime particelle elementari e dove ormai si formano i nuclei dei primi atomi, continuerà a dilatarsi e a raffreddarsi. Con queste particelle elementari, o mattoni primordiali, si potrà costruire quella materia, e solamente quella materia, che oggi noi conosciamo e di cui noi stessi siamo fatti. Già, in quei mattoni in preda a rapidi movimenti nel plasma incandescente primordiale, ci sono tutte le caratteristiche, le costanti, le leggi che regoleranno il futuro universo. Una cosa oggi è certa. Dagli elementi disciolti in quel plasma ribollente si sarebbe potuto originare solo l’universo di cui facciamo parte. Sarebbe bastato un valore leggermente diverso di una delle costanti che regolano il nostro universo perché esso diventasse diverso dal nostro. Cerchiamo di vedere, allora, quali sono alcune delle famose costanti o leggi che regolano l’Universo. Innanzi tutto vediamo quali sono le proprietà della materia di cui esso è formato. 

Pensiamo subito alle tre forme sotto cui essa si presenta, liquido, solido e gas. Ma anche la luce il suono e il calore, tra loro strettamente collegati, fanno parte della materia. Ciascuna di queste entità ha delle caratteristiche proprie, che sono le stesse in qualunque parte dell’universo. Se ci fosse la benché minima variazione l’universo stesso sarebbe diverso dal nostro. Luce, calore e suono provengono dalle esplosioni che avvengono nelle stelle e si propagano nel buio del freddo universo, riuscendo appena a rischiarare e a riscaldare uno spazio grande  intorno a loro, ma nello stesso tempo piccolo se rapportato alle dimensioni dell’universo. E per questo che l’universo è buio e freddo, le  stelle non ce la fanno a riscaldarlo e illuminarlo tutto. Allora, la luce è velocissima, è la cosa più veloce che ci sia, ciò nonostante quando le distanze, come nell’universo, sono enormi, anche la luce fa fatica ad arrivare da un punto all’altro abbastanza lontani tra loro. Nel caso del Sole, ad esempio la luce impiega sei minuti a giungere fino a noi, ma si tratta di una stella molto vicina e piccola. Qualsiasi altra stella invece è talmente lontana che la sua luce giunge a noi, sotto forma di un puntino luminoso tremolante, dopo un viaggio di molti anni-luce. e del calore di quella stella, che pure deve essere enorme, nemmeno l’ombra. Pensate che se adesso vediamo in cielo una stella brillare, può darsi benissimo che in questo istante quella stella non esista più, perché si è spenta definitivamente,  e noi stiamo ancora vedendo la luce che ha inviato mentre era ancora in vita.

92-Arcobaleno

Se una stella distante dieci anni luce morisse oggi, noi, anzi chi per noi, cesserebbe di vederla dieci anni luce dopo la sua scomparsa. Quindi se il sole morisse adesso, e facciamo i debiti scongiuri, noi lo vedremmo morire dopo sei minuti. Ma, a proposito di anno luce ricordiamo che esso è la distanza percorsa dalla luce in un anno correndo alla velocità di circa trecentomila chilometri al secondo. Questo è un esempio di comportamento da parte di una entità che fa parte dell’universo e può essere definita legge, è un dato di fatto non confutabile, fa parte insomma di quelle costanti che non sono suscettibili di variazioni. Se cambiassero, anche di poco,  crollerebbe tutto il castello. Sempre a proposito di luce, una sua proprietà è quella di dividersi in tanti colori, (il famoso spettro) che poi è il curioso fenomeno che accade quando si forma l’arcobaleno. Se ne è accorto per la prima volta Newton che, mentre osservava le stelle con il cannocchiale, aveva notato che guardando le stelle più luminose, vedeva tutto intorno un alone fatto di tanti colori e non riusciva spiegarsi il perché. Aveva esaminato le lenti del cannocchiale e aveva dedotto che quell’effetto poteva essere provocato dalla particolare conformazione del bordo della lente che, in quel punto, aveva sezione triangolare. La figura geometrica solida che ha sezione triangolare  si chiama prisma. Per avere un prisma basta disegnare un triangolo, poi con tre linee congiungere un punto ai tre vertici del triangolo. Otterremo una figura a forma di capanna. Allora torniamo a Newton. Egli prese un prisma e fece in modo che fosse investito da un raggio di sole entrato nella sua stanza attraverso un fessura della persiana.

 Una volta oltrepassato il prisma, quel raggio si era trasformato perché andava a finire contro la parete e non era più lui. Si era infatti diviso in tanti raggi di diverso colore. Andavano dal rosso al violetto e si disponevano sempre allo stesso modo, poi la divisione tra i colori non era netta, ma sfumata. Il prisma insomma aveva la capacità di rivelare quella che era una proprietà della luce. Perché tra le cose stabilite prima che il mondo nascesse, c’era anche il fatto che la luce fosse così e non altrimenti. Per questo allora quando esce il sole dopo un poco di pioggia e ci troviamo in una determinata posizione, in modo da vedere la luce del sole attraverso le goccioline di pioggia ancora sospese per aria, vediamo questa fascia con tutti i suoi colori che dovrebbe essere diritta ma che, per effetto della curvatura terrestre, la vediamo a forma di arco. Per poter essere visto, però, tra noi, le goccioline e il sole ci deve essere un angolo particolare. Se cambia quello, l’ arcobaleno non si vede più. Comunque questa fascia di colori è tutto quello che noi riusciamo a vedere della luce con i nostri occhi, ma in effetti ci sono dei raggi che noi non vediamo.