Il più grande errore di Einstein.

I geni per quanto geni non possono prevedere il futuro, non sono né maghi né filosofi.

Nel 1915 Einstein concluse la sua teoria della Relatività Generale con la famosa Equazione di Campo, con la quale descrive l’evoluzione dell’Universo.equazione di campo di einstein0

Ora non mi chiedete come funziona perché non saprei rispondervi. E non credo molti altri.
Posso dirvi che descrive la curvatura dello spazio-tempo (“R”) in funzione della sua geometria (“g”), della densità di materia (“G” costante di gravitazione universale), dell’energia e della pressione, rappresentate tramite il tensore stress-energia (“T” descrive il flusso di energia e quantità di moto associate a un campo).

Lo so che non ci avete capito nulla lo stesso. In maniera più semplificata il primo termine rappresenta lo spazio-tempo, il secondo la materia. Ovvero lo spazio-tempo (l’Universo) è tenuto in equilibrio dalla gravità e energia in esso contenuto.
Ma veniamo ad Einstein.

Questa equazione fondamentalmente descriveva un universo dominato dalla forza gravitazionale.
Ben presto Einstein si rese conto che considerando unicamente la gravità come forza conduttrice dell’Universo, il risultato non era molto attraente: con il tempo la forza gravitazionale avrebbe avuto il sopravvento sulla spinta di espansione data dal Big Bang, e l’Universo sarebbe collassato in un Big Crunch.
Tutti gli oggetti presenti nell’universo avrebbero finiti per ammassarsi l’uno sull’altro e scivolare inesorabilmente in un pozzo senza fondo dello spazio-tempo.

Allora pensò di introdurre una costante, Λ, Costante Cosmica, chiamata “lambda” per riportare l’equilibrio nell’Universo, cosicché diventasse stabile, senza incorrere in possibili Big Crunch.

Pochi anni dopo, però, Edwin Hubble ha scoperto che l’Universo non è per nulla stabile, anzi, è in continua espansione.
Fu allora che Einstein definì quel termine lambda, in apparenza ormai superfluo, “la più grande cantonata della mia vita”.

In seguito Friedman ha riscritto l’Equazione di Campo senza tener conto della costante cosmologica, accettando un Universo instabile.

In realtà, mai cantonata fu più felice.
Negli ultimi decenni, quella lettera lambda prematuramente rinnegata è stata non solo riesumata e riabilitata, ma è diventata la protagonista irrinunciabile del modello standard della cosmologia.

Le osservazioni hanno rilevato un Universo omogeneo ed isotropo in continua espansione, e questa espansione sta addirittura accelerando.

A questo punto i giochi hanno cominciato a farsi pesanti. E la descrizione della gravità di Einstein può essere rappresentata da un tensore che descrive la metrica (geometria) dello spazio tempo. Ovvero qualcosa che dilata l’Universo. Questa metrica può venir modificata (inserendo una curvatura per esempio) e tramite le equazioni di Friedman si può estendere questo sistema ad una forma dinamica (ovvero descriverne l’evoluzione nello spazio tempo) inserendo una forma più generale della Costante Cosmologica libera di assumere un qualsiasi valore (0, un valore negativo o un valore positivo).
In pratica i parametri liberi di queste equazioni vanno determinati dalle osservazioni, et voilà, ecco che abbiamo la descrizione perfetta del nostro Universo.

La Costante Cosmologica di Einstein diventa quindi una sorta di fluido che permea l’Universo e su cui esercita una pressione, positiva, negativa o nulla.

Cosa vuol dire tutto questo?
Vuol dire che questo fluido identificato come la densità della materia nell’universo può determinare il suo destino: richiudersi su se stesso o espandersi indefinitamente. Allo stato attuale sembra che ci troviamo in uno stato di equilibrio. Insomma non sappiamo ancora che fine farà il nostro universo.

La costante cosmologica ha assunto oggi un nuovo ruolo: essa tenta di spiegare l’accelerazione dell’espansione dell’universo, senza modificare le equazioni della relatività generale.
Il modello più accreditato per la costante cosmologica è attualmente quello dell’energia del vuoto prevista dalla meccanica quantistica.

Ovvero che circa il 70% del nostro Universo è formato di una “sostanza” sconosciuta chiamata Dark Energy (o Energia Oscura), che permea lo spazio e spinge la materia ad allontanarsi, contrariamente a quanto fa la forza di gravità.
Cos’è quindi questa Dark Energy? Non lo sa nessuno. Anzi, non è che soltanto non lo sa nessuno, ma nessuno ne ha proprio la più pallida idea.

È al momento il più grande mistero della fisica moderna.
Ricordo che la Dark Energy non ha nulla a che vedere con la Dark Matter, o Materia Oscura, se non condividerne parte del nome, giusto come dimostrazione della talvolta scarsa fantasia dei fisici. La Materia Oscura è una componente dell’Universo che è attualmente sconosciuta, ovvero non si sa esattamente di cosa sia composta, ma se ne conosce la natura. Si sa infatti che si tratta di materia, ovvero ha una massa, infatti è in grado di “sentire” e influenzare la forza gravitazionale.
Al contrario l’Energia Oscura è un’essenza, è qualcosa di cui ignoriamo totalmente la natura.

Si può pensarla come una sorta di energia del vuoto, che permea lo spazio e vi agisce. L’Energia Oscura, fondamentalmente è un altro nome per la Costante Cosmologica, ovvero un termine nell’equazione dinamica dell’Universo che agisce in contrasto alla gravità.

Conclusione.
Ora, se pensate che nulla vi possa riguardare di meno, sbagliate di grosso.
Se l’universo non si espandesse seguendo il ritmo imposto dalla costante cosmologica, i micidiali lampi di raggi gamma (GRB, dalle iniziali digamma-ray burst), che spazzano l’intero cosmo con la potenza di fuoco di migliaia di supernove, avrebbero reso pressoché impossibile lo sviluppo di forme di vita complesse.


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Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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2 risposte a Il più grande errore di Einstein.

  1. MARGHIAN ha detto:

    Ciao Bruce. Meraviglioso, l’universo che si espande grazie ad una misteriosa “essenza”, la Dark Energy (capisco benissimo che l’energia oscura NON e’ la materia oscura perche’ la materia oscura genera gravita’ “attrattiva”, ed ha massa- l’energia oscura, come quella visibile, non ha massa, credo… ). E’ importante che si capisca ceh i buchi neri , anche se oscuri, non sono materia oscura, o per lo meno non rendono giustizia della condizione gravitaizonale dell’unvierso.

    So, come nozione di base, che Einstein “istitui'” diciamo, una costante cosmologica per “giustificare” la sua idea di “stady state”, o universo stazionario. Gravita’ contro “qualcosa di opposto”, tutta da vedere. Certo e’ che, con la scuola media, non posso capire del tutto i “passaggi” matematici alla Eistein; ma qualcosa e’ “intuitivo”, se ci si pensa un po’, l’nterrelazione fra lo spazio-tempo e la matieria (con massa, densita’, gravita’ eccetera).
    Tutto spiegato molto bene.

    “Tutti gli oggetti presenti nell’universo avrebbero finiti per ammassarsi l’uno sull’altro e scivolare inesorabilmente in un pozzo senza fondo dello spazio-tempo”. Assolutamente si’, senza qualcosa che contrasti la gravita’ tutto tende a collasare. A meno ceh qualcosa non lo impedisca.

    “Ora, se pensate che nulla vi possa riguardare di meno, sbagliate di grosso”. Vero. “Se la massa del protne fosse un tantino diversa, o se la costante di Planck non avesse il valore che ha, noi non esisteremmo neppure”, disse Zichichi.

    Ciao Bruce,, trascorri un buon priodo natalizio.

    Marghian

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  2. bhutadarma ha detto:

    Complimenti..blog favoloso!

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