L’onda perfetta

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Il 14 settembre 2015, alle 9.50 e 45 secondi ora di Greenwich, un’onda gravitazionale generata dalla fusione di due buchi neri di 29 e 36 masse solari ha attraversato i due rivelatori Ligo (a Hanford, nello stato di Washington, e a Livingston, in Louisiana).

Che sarà mai, avrete pensato quando ne è stato dato l’annuncio, l’atmosfera è piena di onde.
E no, cari amici! Quella rilevata non è stata una onda qualsiasi. E non è stata nemmeno una cosa semplice rilevarla.

Il segnale captato infatti denominato GW150914 (“gravitational wave”), è stato rivelato dagli algoritmi di analisi che operano in tempo quasi-reale, sviluppati dalla collaborazione Ligo-Virgo, ed è stato poi confermato da successive analisi più accurate.
Per identificare questo evento, captato dalle antenne gravitazionali dell’esperimento americano Ligo nel settembre 2015, è stato necessario confrontare la forma del segnale con dei modelli che sono il risultato di decine di anni di studi teorici e numerici delle equazioni della relatività generale

In pratica i due buchi neri man mano si sono avvicinati fino a fondersi formando un unico buco nero di 62 masse solari. Questo evento cosmico è avvenuto quasi un miliardo e mezzo di anni fa, quando sulla Terra facevano la comparsa le prime cellule in grado di utilizzare l’ossigeno. L’onda gravitazionale che ha emesso, della durata di circa un quinto di secondo, è il primo segnale gravitazionale rivelato dall’uomo.
Fine della storia? Neanche per sogno! In effetti questa prima rivelazione diretta, seguita da una seconda a pochi mesi di distanza, il giorno di Santo Stefano (prodotta in questo caso dalla fusione di due buchi neri di 7 e 14 masse solari), rappresenta un evento epocale per la fisica, soprattutto perché sancisce, dopo quasi mezzo secolo di incredibili sforzi sperimentali, la nascita di una nuova branca: la cosiddetta “astronomia gravitazionale”.

Vabbè, penserete voi, dove sta il sensazionalismo dell’evento?
Beh! per prima cosa l’esistenza delle onde gravitazionali sono state previste da Einstein esattamente un secolo fa ed è stata così dimostrata in modo diretto e con una significatività statistica da non lasciare ombra di dubbio.
Le onde gravitazionali costituiscono un mezzo di osservazione complementare alla radiazione elettromagnetica, che è alla base dell’astronomia tradizionale, ma anche ai neutrini e ai raggi cosmici. L’osservazione dell’universo attraverso le onde gravitazionali permetterà di studiare con un dettaglio senza precedenti fenomeni celesti che coinvolgono oggetti compatti, come stelle di neutroni e buchi neri e in futuro, forse, anche di “osservare” i primissimi istanti di vita dell’universo.

Perché ne parliamo a distanza di più di un anno?

Il primo aspetto fondamentale è l’espansione della rete di rivelatori. Nella prima metà del 2017 Virgo (interferometro costruito a Cascina – Pisa) completerà l’upgrade e si aggiungerà ai due rivelatori Ligo. Avere una rete di almeno tre rivelatori è un requisito fondamentale per localizzare con ragionevole accuratezza la posizione della sorgente.
Nel 2018-2019 è prevista l’entrata in funzione dell’interferometro giapponese Kagra, costruito sottoterra, per ridurre l’impatto del rumore sismico, e con specchi raffreddati a 20 Kelvin per ridurre il rumore termico. Intorno al 2022 dovrebbe essere la volta di Indigo, una copia di Ligo, che verrà costruito in India.
Il motivo sta nel fatto di ridurre le fluttuazioni del rumore strumentale. In pratica se un segnale è osservato in più rilevatori con caratteristiche coerenti di forma d’onda e ampiezza si ha un segnale pulito e la certezza sull’origine della osservazione.

(tratto da “simmetrie”)

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L’Universo come un ologramma.

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La notizia che viene riportata un po’ da tutti i siti scientifici sta creando una curiosità a mio avviso eccessiva.
Di cosa si tratta? Perché la notizia è ritenuta interessante?

L’universo è un ologramma. Viviamo in un ologramma.
Cosa significa?

Per prima cosa diciamo cos’è un ologramma.
L’olografia è una tecnica che produce immagini tridimensionali. Gli ologrammi indicano quindi di solito le immagini 3D, e in particolare quelle stereoscopiche, cioè quelle che appaiono con una prospettiva diversa a seconda dell’angolazione la cui la si guarda.

L’ologramma permette di riprodurre, con notevole precisione, un’immagine precedentemente registrata.
Questo avviene tramite interferenza di due fasci laser.
In pratica per produrre un ologramma occorre illuminare l’oggetto con luce laser. Poi si registrano insieme su una lastra opportunamente trattata (olografica) la luce riflessa dall’oggetto e quella con la quale lo abbiamo illuminato. Così si riesce a memorizzare una serie di informazioni che consentono a posteriori di “far rivivere” l’oggetto stesso (con tutte le sue proprietà tridimensionali) quando la lastra venga opportunamente illuminata.

Cosa c’entra ora l’universo, vi state domandando?
Vado al sodo.
Il nostro universo è piuttosto piatto e sulle distanze astronomiche ha una curvatura positiva ovvero un universo in espansione.
Nella nostra immaginazioni, e a prima vista, non vi è il minimo dubbio che a noi l’universo appare tridimensionale.

L’idea alla base della teoria olografica dell’universo è che tutte le informazioni che costituiscono la ‘realtà’ a tre dimensioni (più il tempo) siano contenute entro i confini di una realtà con una dimensione in meno. Descrivere l’universo dunque richiede due dimensioni.
Ciò che noi percepiamo come tridimensionale potrebbe essere, quindi, solo l’immagine di due processi dimensionali su un enorme orizzonte cosmico.

Si può immaginare che tutto ciò che si vede, si sente e si ascolta in 3D e la percezione del tempo sia emanazione di un campo piatto bidimensionale, cioè che la terza dimensione sia ‘emergente’, se paragonata alle altre due dimensioni.
In pratica i dati contenente la descrizione di un volume di spazio – come un essere umano o una cometa – potrebbero essere nascosti in una regione “appiattita” ma ‘reale’ dell’universo.

In ambito cosmologico, per avere una rappresentazione semplificata della formulazione olografica, possiamo immaginare che ci sia una superficie ideale, sulla quale tutta l’informazione dell’universo venga in qualche modo registrata, come in un ologramma: uno schermo che contiene la “scena” dell’intero universo.
L’idea, quindi, è simile a quella degli ologrammi ordinari, in cui l’immagine tridimensionale è codificata in una superficie bidimensionale.

Tuttavia, ciò non permette di dimostrare che stiamo davvero vivendo in un ologramma ma a quanto pare è sempre più evidente la validità del principio di corrispondenza nel nostro universo.


 

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Scienza e filosofia: 2) La filosofia è utile alla scienza?

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Come spesso accade si formano schieramenti opposti in ogni discussione. Non smentisce alla regola l’argomentazione sul ruolo della filosofia e della scienza.
Sono complementari o ognuno deve andare per la propria strada? È necessario che la filosofia si occupi di scienza? Perché?

Molti di noi, credo,  abbiamo studiato filosofia al liceo. Ma in fin dei conti cosa abbiamo studiato? Cosa abbiamo appreso?
Abbiamo semplicemente studiato la storia della filosofia nel tempo, il pensiero dei più grandi pensatori dove ognuno diceva la sua ed anche in maniera contrastante per spiegare a noi ignorantoni  il mistero della natura ed il fine dei fenomeni naturali.
Devo dire che era una gran seccatura, ma necessaria. Con altrettanta chiarezza devo dire che mi è rimasto ben poco. Forse anche a voi, se non qualche concetto qua e là buono per citarlo sui social, ma che non ci hanno cambiato la vita.
Per contro abbiamo studiato anche la matematica, la fisica e la chimica. Materie anch’esse  ostiche, ma qualcosa ci è rimasto in mente. Per molti sono state le basi per la continuazione degli studi per introdurli nel mondo del lavoro e dello sviluppo della stessa scienza. In pratica mentre dalla prima non abbiamo ricevuto nessuna spiegazione di come è fatta la natura se non solo personali considerazioni della loro finalità, le seconda ci ha istruito, ci ha detto come realmente è fatta la natura.
Questa è la prima evidente differenza che mi viene in mente tra la filosofia e la scienza e non me ne vogliano chi la pensa diversamente. Si può vivere senza la filosofia, non senza la scienza.  Per quelli che non  sono d’accordo le due cose devono coesistere per renderle armoniche e complementari. Perché?

Per curiosità, ho rivolto la domanda ad alcuni amici, laureati, non laureati, gente comune sul significato che loro danno alla filosofia e a cosa serve.
E la risposta è stata sorprendente
Nessuno ha saputo dare una definizione né a cosa serva. Qualcuno ha detto che la filosofia è un’arte, altri che è il domandarsi il perché succedono le cose, altri che è una specie di ricerca della verità assoluta.
A mio avviso la definizione più azzeccata l’ha data il meno istruito di tutti: la filosofia è una pratica della nostra ragione, una semplice attività del pensiero. In pratica tutti siamo filosofi perché provvisti della capacità di ragionamento. Per questo motivo la filosofia finisce per riguardare tutte le forme dell’attività umana. È la capacità che ci differenzia dagli animali.

In un certo senso il mio amico ha ragione, ma a mio avviso solo apparentemente. Era considerato filosofo colui che aveva “anche” conoscenze scientifiche che non erano possedute dalla gente comune. Insomma la filosofia era una branca della scienza riservata a pochi eletti. Ai soli pensatori, che attraverso ragionamenti intuitivi volevano darci il senso delle cose.

In conclusione non sappiamo dare una definizione alla filosofia (non affannatevi a cercarla sui dizionari o enciclopedie, avrete la prova di trovare definizioni discordanti e alle volte incomprensibili giochi di parole) ma sappiamo cosa fa.
Non lo sapevano nemmeno Aristotele, Platone, Socrate quando filosofia e scienza erano fuse. Si beccavano tra loro nel dare le risposta ai misteri della natura, sulla ricerca di una verità assoluta delle cose  sulle quali non c’era uniformità di pensiero.

Poi accadde qualcosa di rivoluzionario.
L’interesse della ricerca filosofica si sposta verso i problemi antropologici come la moralità.
Con l’avvento della cristianità la filosofia acquista poi una coloritura religiosa e soteriologica: anzi la filosofia viene identificandosi con la religione, in quanto la ricerca della verità non si sente esaurita dall’indagine logico-razionale, ma cerca di realizzarsi in una forma di conoscenza superiore che attinga realtà ineffabili e divine. L’esigenza religiosa scaturisce dalla esigenza stessa dell’uomo, dalla sua eccellenza di fronte alle altre creature, dalla sua centralità nell’universo.

La realtà oggi.
La realtà è che dalla seconda metà dell’Ottocento ad oggi le cose sono cambiate drasticamente con l’avvento della fisica pura, della chimica, della medicina, della biologia e successivamente con la elettronica. La scienza si separa definitivamente dalla concezione filosofica della natura. Per chiedere come è fatta la natura ci si rivolge alla scienza e non più alla filosofia.
E non tutti se ne sono accorti.

La biologia di Darwin e la sua visione degli esseri viventi si scontra con la idea di finalità della filosofia che appaiono semplici collocazioni pseudo-razionali del senso comune e della visione spontanea e naturale delle cose del mondo.

Il metodo scientifico.
Per la scienza se viene proposta una teoria o una interpretazione della realtà, è necessario formulare questa teoria o questa interpretazione in modo sufficientemente chiaro e operazionale che da essa sia possibile derivare in modo non controvertibile delle previsioni dettagliate e possibilmente quantitative da confrontare con le osservazioni empiriche. Il “metodo scientifico” poggia infatti sul presupposto solido della verificabilità.
Solo se questo confronto conferma le previsioni derivate da quella teoria o interpretazione, la teoria o l’interpretazione può essere considerata confermata.
Il ragionamento filosofico si basa esclusivamente su assunti indimostrabili.

La filosofia scientifica.
scienzaDefraudata di tutte le sue prerogative logiche, e svuotata da ogni congettura teologica, religiosa, mistica i nuovi filosofi si impossessano delle teorie scientifiche dando luogo a ragionamenti sulla interpretazione della nuova realtà, proponendo, ancora una volta, analisi verbali e concettuali, portando argomenti, discutendo, senza dare alcuna importanza che il giudice ultimo di quello che pensano debba essere l’osservazione empirica dei fatti, il supporto della convalida sperimentale.
Praticamente un ritorno al passato. La distinzione tra scienza e filosofia che dovrebbe rimanere circoscritta ad un giudizio di metodo in realtà, entrando nel merito, la filosofia tenta di appropriarsi delegittimando il ruolo fondamentale che la scienza ha assunto nell’opera di accrescimento del sapere.

Ancora una volta si ripropone la differenza tra la filosofia e la scienza. Per lo scienziato è ancora una volta fondamentale tenere ben distinti i propri valori, i propri desideri e le proprie paure studiando la realtà con il più completo distacco possibile. Nel contempo la filosofia rivendica il diritto di “intromissione” su qualsiasi branca della scienza per arricchirla di contenuti etici.

Questa tenuta di comportamento è più difficile per gli scienziati che studiano gli esseri umani e il loro comportamento.
Per i nuovi filosofi “scientifici” conoscenza e valori sono uniti insieme, e i filosofi vogliono stabilire nello stesso tempo come stanno le cose, come dovrebbero stare per il bene stesso della scienza.

Domande.
Ma, quello che conta, agli scienziati interessa tutto questo? Interessa questa ingerenza? Interessa alla scienza questo affannarsi della filosofia moderna di essere di nuovo arbitra, padrona della scienza?
Interessa veramente alla scienza perché esiste ciò che esiste? Lo scienziato deve porsi la domanda se il mondo ha uno scopo o è assolutamente privo di senso e di finalità? Se la natura è veramente regolata da leggi o siamo noi a supporlo? Cos’è che rende un’azione giusta oppure sbagliata? La bellezza ha un valore universale o è relativa a ciascun uomo? Lo scienziato deve porsi la domanda se tutto ciò è opera divina o più semplicemente della evoluzione?

Risposta.
Gli scienziati dicono che la filosofia tende ad occuparsi più dell’involucro che del contenuto eccedendo in presuntuosità; dove la filosofia diventa superba e supponente per la quale basta  la propria esperienza “logica” per essere sufficiente a fargli capire ogni situazione.

Nell’aprile 2012 il fisico teorico, cosmologo e autore di best seller Lawrence Krauss scrive: “Ci sono domande a cui si può rispondere, ci sono domande a cui non si può rispondere. Non sta alla filosofia decidere se qualsiasi scoperta possa mai risolvere una questione relativa a ciò che è giusto e sbagliato.
La parte peggiore della filosofia è la filosofia della scienza: per quanto ne so – dice l’autore – le uniche persone che hanno letto le opere dei filosofi della scienza sono altri filosofi della scienza. Sulla fisica non ha nessun tipo di impatto, e dubito che altri filosofi le leggano perché sono abbastanza tecniche. Quindi è davvero difficile capire che cosa la giustifichi. Direi che questo stato di tensione si verifica perché i filosofi si sentono minacciati, e ne hanno tutte le ragioni, perché la scienza progredisce e la filosofia no.

Colpo di grazia.
Più chiaro è Edoardo Boncinelli della Università San Raffaele di Milano su Le Scienze.
Gli scienziati ne sanno poco o nulla di filosofia e se ne curano ancora meno. Non sussiste tra gli scienziati il bisogno di ricorrere a un qualche tipo di pensiero filosofico nel loro lavoro, anche se qualche scienziato ha sentito poi il desiderio di riconsiderare un bisogno del tutto personale di un possibile valore filosofico della loro opera, perché oggigiorno “fa fico”.
Questo avviene perché nella cultura personale esistono molte “spore” (così le chiama Edoardo Bonicelli) di pensiero filosofico, spesso di origine religiosa, impigliate nella mente umana e sparse qua e là dappertutto che ora germogliano qua e là.
Questo avviene perché molti sono attratti dal fascino delle filosofie orientali, perché oggi fa “fico”.

La scienza ha bisogno di lavorare in autonomia, di esercitare la propria indipendenza ed autonomia da condizionamenti di fine, né ha bisogno di difendere le proprie ragioni o di giustificare la propria disciplina. Tanto meno di dare un senso trascendentale alle sue ricerche.

Oggi come oggi, quindi, la filosofia con le sue assunzioni si presenta più come ostacolo che come un fattore di progresso della scienza.


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Scienza e filosofia: 1) Coesistenza difficile

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Qual è il ruolo della filosofia? Qual è il ruolo della scienza?
La scienza ha bisogno della filosofia? Perché la filosofia crede di essere utile alla scienza?

Tutte queste domande stanno ritornando di attualità e il dibattito sta diventando acceso. Perché?
Non sono uno scienziato né un filosofo quindi non sarei la persona più indicata per affrontare l’argomento, ma leggendo le rispettive ragioni mi sono fatto una idea.

Bisogna dire che la scintilla è stata riaccesa dai sostenitori della filosofia. E per capire il motivo dobbiamo fare un passo indietro.

La “filosofia” è lo studio di tutte le cose, reali o ideali, allo scopo di comprenderne l’origine, la natura e il fine. E’ lo studio di tutto tramite procedimenti razionali basati sulla logica concettuale.
La “scienza” si occupa di studiare i singoli settori del sapere, per motivi conoscitivi o pratici, avvalendosi della logica matematica e sull’esperimento.

Questa è la migliore definizione che ho trovato.

Queste due discipline studiano all’apparenza argomenti simili, ma sono profondamente diverse fra loro perché li descrivono in maniere differenti.
La scienza tende ad avere un approccio più matematico, fisico nella ricerca di spiegazioni, mentre la filosofia, utilizzando con un metodo di logica intuitiva, tratta anche di etica, del bello, di come dovrebbe essere un buono stato e così via.

Nella filosofia, inoltre, c’è anche un’attenzione particolare al perché qualcosa accade, mentre la scienza si focalizza di più sul “come” succede e il modo con cui avviene e si manifesta senza porsi il motivo “ultimo”.

Detta in maniera più spicciola la scienza ha un ruolo fondamentale nell’opera di accrescimento del sapere attraverso il “metodo scientifico” che si poggia sul presupposto granitico della verificabilità, là dove il ragionamento filosofico si basa esclusivamente su assunti indimostrabili.

Sembrerebbe tutto chiaro, ognuno si occupa di uno studio delle cose con metodologie differenti e separate seppure indirettamente connesse. La filosofia con argomentazioni concettuali con intenzioni finalistiche. La scienza avvalendosi della ricerca, la logica matematica e la sperimentazione, estranea a dare finalità puramente scientifiche.
Ma è sempre stato così?

Già dai tempi di Aristotele e Platone la filosofia e la scienza erano alla ricerca del principio primo delle cose. La filosofia e la scienza sono nate insieme nella Grecia antica fuse una con l’altra. Dove “fuse insieme “significa non solo nello stesso tempo ma anche “intrecciate insieme”. Pitagora era un filosofo ma anche un matematico, Aristotele era un filosofo ma anche un fisico, un biologo e uno psicologo.

La visione filosofica trova la sua massima espressione con il movimento dell’idealismo romantico dove l’indagine filosofica mira al raggiungimento del sapere assoluto, della “giustificazione del tutto”.
Con il trascorrere del tempo la filosofia precipita in una concezione del “tutto” dandogli una precisa collocazione teologica allontanandosi da quella che doveva essere una branca della scienza separata dalle appartenenze religiose.

Poi, progressivamente, la filosofia e la scienza si sono separate, e un momento importante di questa separazione è stata la nascita nel Seicento della fisica e poi della chimica e della biologia moderne.

Da allora la scienza della natura ha preso il posto della filosofia della natura, e oggi nessuno chiede ai filosofi di dire come è fatta la natura ma lo si chiede ai fisici, ai chimici e ai biologi.

Un brutto colpo per la filosofia che viene soppiantata dalla osservazione diretta, dalla sperimentazione, dalla conoscenza dei fenomeni fisici, chimici e matematici della natura.

A partire dal Seicento la separazione dei due ambiti disciplinari si è fatta sempre più netta.
Il distacco tra la filosofia e la scienza è stato più lento nell’ambito riguardo lo studio dell’essere umano, la mente e che cosa sono le società umane.
Negli ultimi decenni il distacco delle scienze dell’uomo dalla filosofia si è accelerato, un po’ perché le scienze dell’uomo vanno stabilendo sempre più stretti collegamenti con le scienze della natura, che già si sono rese indipendenti dalla filosofia, e un po’ perché semplicemente fanno progressi e scoprono nuovi metodi di studio come le simulazioni al computer dei comportamenti umani e delle società umane.

Così, se l’obbiettivo è quello di conoscere la realtà nei suoi vari aspetti, la scienza sta ormai prendendo il posto della filosofia.

Ed ecco che i filosofi abbandonano le considerazioni empiriche della natura e delle sue finalità entrando a capo fitto nella scienza, nei suoi studi e nelle sue scoperte, dotandosi di una nuova definizione: “filosofia scientifica” che si pone come obiettivo di rendersi utile e di supporto alla scienza sperimentale. In definitiva l’intendimento della nuova filosofia è quello di occuparsi delle scoperte della scienza e delle sue finalità. Una invasione del campo di cui la scienza si era appropriata.
Ma la scienza ha proprio bisogno dell’aiuto della filosofia scientifica?

Einstein la riteneva una indebita intromissione nella scienza per il semplice fatto che i filosofi non conoscono la scienza e non possono argomentare su cose che non sanno. Ad un filosofo disse di studiare la relatività prima di parlarne.
Per Friedrich Nietzsche fra la filosofia scientifica e la vera scienza non esiste parentele, né amicizia e neanche inimicizia: esse vivono su pianeti diversi.

Più chiaro è stato il fisico Stephen Hawking: la filosofia scientifica è morta perché non risponde alle domande ultime sul mondo e sulla natura di appartenenza della scienza e la filosofia non è in grado di restare al passo degli sviluppi scientifici.

filosofia-e-scienza2Considerazioni che sono state prese male dai filosofi che hanno reagito duramente dando dell’ignorante a Hawking in materia di conoscenza della natura rivendicando il diritto di farsi domande su come procedere e nell’acquisizione di conoscenze scientifiche, su come si articola e sviluppa l’impresa scientifica e quali sono le sue componenti principali. Se è utile la conoscenza di elementi famigliari come lo spazio tempo, se è utile tutto questo.
Insomma un tentativo di acquisizione di una nuova identità, di una nuova dignità. Di riappropriarsi della conoscenza della vera realtà di tutte le cose, di riprendere le redini dello studio dell’intero o della totalità. Di essere riconsiderata la madre delle scienze, di tutte le scienze.

Tuttavia non  è chiaro il modo in cui la nuova filosofia scientifica possa essere di aiuto alla scienza, ma tanto è.

E’ pur vero che i filosofi hanno acquisito, studiando, una discreta conoscenza del campo della fisica, ma la mancanza della loro padronanza della materia non è sufficiente per disquisire o interferire nel campo scientifico.

Che cosa rende la scienza diversa dalla filosofia?

…….. questo lo sapremo nel prossimo post …….

(Le Scienze)
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La natura granulare dello spazio-tempo


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La natura granulare dello spazio tempo è stata tirata in ballo quando si pensava che i neutrini viaggiassero a velocità superiori a quella della luce. Cosa poi smentita.
Si era pensato che il vuoto in realtà è formato da granuli di punti a formare una specie di rete. I neutrini nel percorrere lo spazio salterebbero da un granulo all’altro. E così facendo avrebbero superato la velocità della luce.

La giustificazione di questi granuli sarebbe compresa nella teoria quantistica, ovvero dell’estremamente piccolo. Nell’infinitamente piccolo prevalgono i fenomeni discreti. La realtà è composta da quantità unitarie della materia.
Qualsiasi oggetto solido è composto da atomi e tra gli atomi si interpone uno spazio vuoto. A loro volta gli atomi sono composti da particelle subatomiche. Si tratta di grandezze fisiche quantizzate.

La costante di Planck (6.6*10-34 metri) è la più piccola quantità fisica. Questa quantità potrebbe essere rappresentata come un punto, un granulo. In pratica è la dimensione minima dello spazio per vedere gli effetti della quantizzazione.

Alla dimensione della costante di Planck anche lo spazio diventa granulare e si trasforma in un punto. Essendo lo spazio collegato al tempo, secondo questa ipotesi esiste un’unità minima dello spazio-tempo (granulo di spazio-tempo) al di sotto del quale non è possibile andare

Lo spazio quindi non sarebbe altro che una infinita quantità di granuli ravvicinati e intervallati da spazi vuoti in cui non esiste spazio e tempo.
In definitiva lo spazio non sarebbe “liscio”, ma formato da granuli, puntini, della grandezza di Planck.
Se questa teoria fosse confermata sarebbe un punto di partenza per collegare la realtà continua della fisica classica con la realtà discreta di quella quantistica.

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L’Universo in espansione: 3) Il Foglio Galattico

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Mentre l’universo si sta espandendo le galassie si attraggono reciprocamente. Questa differenza di movimento è chiamata “velocità peculiare”.

Andromeda si trova a 2,5 milioni di anni luce da noi e corre verso di noi a una velocità peculiare di 110 chilometri al secondo. Fra circa 4 miliardi di anni si scontrerà frontalmente con la Via Lattea e trasformerà entrambe le galassie in un unico ellissoide uniforme di vecchie stelle rosse.
La Via Lattea, Andromeda e una cinquantina di altre galassie che compongono il Gruppo Locale formeranno un gruppo la cui relativa gravità vincerà la battaglia contro l’espansione cosmica in quella regione che sta collassando.

Foglio Locale
Appena al di là del Gruppo Locale, in un raggio di circa 25 milioni di anni luce, si cominciano a distinguere tre strutture caratteristiche. Qui la maggior parte delle galassie, compresa la nostra si trova in quello che con poca fantasia è stato chiamato il Foglio Locale. Come implica la parola «foglio», è molto sottile; la maggior parte delle sue galassie si trova entro 3 milioni di anni luce da questa struttura, che a sua volta coincide con il piano equatoriale del cosiddetto sistema di coordinate supergalattico.

Vuoto Locale
Al di sotto di questo piano, dopo uno spazio vuoto, c’è un filamento di galassie – lo Sperone del Leone – insieme ad altre galassie nelle nubi dette della Macchina Pneumatica.
Al di sopra di questo piano non c’è praticamente nulla. Questo spazio sgombro è il regno del Vuoto Locale.

Il vuoto locale è una parte di spazio ampio circa 150 milioni di anni luce che sembra essere curiosamente privo di galassie. Gli astronomi, utilizzando Hubble, hanno scoperto che il vuoto di questa regione ha un certo effetto sullo spazio intorno a noi.

Al di sotto del Foglio Locale, anche le galassie delle nubi della Macchina Pneumatica e di Doradus e quelle dello Sperone del Leone hanno velocità peculiari limitate, ma si avvicinano molto rapidamente al Foglio Locale.
Probabilmente il colpevole è il Vuoto Locale: i vuoti si espandono come palloncini che si gonfiano, e la materia si sposta dalle regioni a densità minore della media a quelle a densità maggiore, ammucchiandosi ai loro confini. Si è capito che il Foglio Locale è una parete del Vuoto Locale e che questo vuoto si espande e ci spinge verso il basso, in direzione della Macchina Pneumatica, di Doradus e del Leone.

Ammasso della Vergine
Allontanandoci ulteriormente incontriamo l’Ammasso della Vergine, che contiene galassie in una quantità corrispondente a 300 Gruppi Locali, compressi in un volume del diametro di 13 milioni di anni luce.
Queste galassie sfrecciano a velocità dell’ordine di 700 chilometri al secondo, e tutte quelle che si trovano entro 25 milioni di anni luce dall’esterno dell’ammasso vi cadono dentro e ne entreranno a far parte entro 10 miliardi di anni. L’intero dominio dell’Ammasso della Vergine, cioè la regione di spazio che finirà col catturare, si estende attualmente a un raggio di 35 milioni di anni luce; la cosa interessante è che la nostra Via Lattea, a una distanza di 50 milioni di anni luce, si trova appena al di fuori di questo raggio di cattura.

Superammasso Locale
La regione più ampia attorno all’Ammasso della Vergine che arriva fino a dove ci troviamo noi è detta Superammasso Locale.
Non è solo la Via Lattea a muoversi a centinaia di chilometri al secondo in direzione del Centauro, ma l’intero Superammasso Locale. Hanno chiamato Grande Attrattore la massa misteriosa che attira tutte queste galassie insieme.

Il Grande Attrattore
Da molti punti di vista il Grande Attrattore non è poi così misterioso: la densità della materia in quella direzione del cosmo è ovviamente elevata perché contiene sette ammassi paragonabili a quello della Vergine all’interno di una sfera di 100 milioni di anni luce di diametro. Tre dei maggiori ammassi si chiamano Regolo, Centauro e Idra.

Immaginando Laniakea come una città, la zona più trafficata sarebbe la regione del Grande Attrattore; come per certi nuclei urbani, è difficile definirne esattamente il centro, ma con buona approssimazione lo possiamo porre da qualche parte tra gli ammassi del Regolo e del Centauro.
Questo posizionamento mette la nostra Via Lattea all’estrema periferia, vicino al confine con un superammasso adiacente detto Perseo-Pesci, tanto vicino su scala cosmica che possiamo studiare in dettaglio il mezzo miliardo di anni luce della sagoma a goccia, vagamente rotonda, di Laniakea. Complessivamente, i confini di Laniakea comprendono, fra materia normale e oscura, una massa equivalente a circa 100 milioni di miliardi di soli.

Aldilà di Laniakea
Gli astronomi intravedono da decenni le sagome di quello che si stende al di là di Laniakea. Poco dopo la scoperta del Grande Attrattore, dalle tenebre intergalattiche è emerso qualcosa di ancora più grande: esattamente dietro la regione del Grande Attrattore, ma a una distanza tre volte maggiore, c’è un mostruoso accumulo di ammassi, il più denso noto nell’universo locale.

Incidentalmente, come il Foglio Locale, anche l’Ammasso della Vergine e la fascia principale del Superammasso Locale, nonché il Grande Attrattore e il Superammasso di Shapley, giacciono tutti sull’equatore supergalattico.
Immaginiamo un’immensa crêpe fatta di superammassi galattici.

Conclusione
E allora qual è la causa della velocità peculiare di 600 chilometri al secondo del nostro Superammasso Locale?
In una certa misura il responsabile deve essere il complesso del Grande Attrattore, ma dobbiamo anche considerare l’attrazione gravitazionale del Superammasso di Shapley, che è a una distanza tre volte maggiore ma contiene un numero quadruplo di ricchi ammassi.
Ora, secondo il compendio Cosmicflows-2 – lo stesso catalogo che ha rivelato Laniakea – c’è dell’altro. Le velocità peculiari delle 8000 galassie del catalogo mostrano un flusso coerente verso il Superammasso di Shapley, flusso che comprende l’intero volume del catalogo Cosmicflows, 4 miliardi di anni luce da un estremo all’altro. Questo è quanto? Non lo sappiamo. Solo indagini ancora più ampie, che censiscano distese ancora più vaste del cosmo, potranno rivelare la fonte ultima – e la struttura ultima – alla base all’epico fluire di galassie del nostro universo locale.

(Le Scienze)

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L’Universo in espansione: 2) I flussi delle galassie

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L’intero superammasso Laniakea, sta convergendo portandosi dietro tutta la sua dote di galassie tra cui la nostra Via Lattea verso un punto dello spazio denominato il Grande Attrattore.

Cosa sia in realtà questo Grande Attrattore non è chiaro. Certamente è una regione dello spazio che sta esercitando una poderosa forza attrattiva gravitazionale equivalente a un milione di miliardi di Soli. La Via Lattea, in particolare, si sta muovendo in quella direzione a più di due milioni di chilometri all’ora.
In quella regione del Grande Attrattore sono presenti alcuni cluster, o superammassi, di galassie, ma la loro massa complessiva non è in alcun modo sufficiente a giustificare un fenomeno del genere.

Anche se complessivamente queste strutture non hanno una massa sufficiente a spiegare il Grande Attrattore (una galassia media contiene un centinaio di miliardi di stelle) la loro scoperta fa supporre che si sia sulla strada giusta e che ulteriori ricerche in quella porzione del cielo permetteranno di spiegare completamente la misteriosa anomalia.

Tutto questo convogliare di stelle, galassie verso una direzione è chiamato “flusso delle galassie”, come se seguissero una strada, un percorso obbligato.

Ma allora – penserete – non è poi così vero che le galassie si stiano allontanando l’una dall’altra e che l’universo sia in espansione.

Giusta osservazione. Ed ecco che ritorniamo al punto di partenza di questo articolo: ovvero alla scoperta che la maggior parte delle galassie non si stanno separando alla velocità che ci aspettavamo nel caso in cui l’unica forza in gioco fosse l’espansione.

Questo avviene perché in realtà entra in gioco anche un’altra forza più locale: l’attrazione gravitazionale di altri accumuli di materia vicini, che possono alterare il fluire delle galassie nell’espansione del cosmo.
La differenza tra il movimento di una galassia a causa dell’espansione cosmica e quello dovuto all’ambiente locale è detta “velocità peculiare”. Si è  scoperto che la maggior parte delle galassie non si stanno separando alla velocità che ci aspettavamo nel caso in cui l’unica forza in gioco fosse l’espansione.

Possiamo immaginare su queste scale immense il flusso galattico come fiumi che si fanno strada attraverso quelli che gli scienziati chiamano “bacini cosmici” in cui i movimenti sono definiti dalle forze gravitazionali delle strutture vicine piuttosto che dalla topografia.
In pratica le galassie fluiscono come l’acqua, formano correnti, vorticano, e si ristagnano.

Il problema sta a calcolare questa velocità peculiare perché da essa sarà possibile determinare le correnti galattiche più vaste e si potrebbe dare risposta anche a quesiti sulla fine del nostro universo.

….. continua …..


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