Il cosiddetto “destino ultimo dell’universo” è un tema che è stato lungamente e profondamente dibattuto nel corso degli anni, nell’antichità a livello mitologico, poi coinvolgendo implicazioni religiose, filosofiche e scientifiche.
Nel corso della storia l’uomo ha assistito a centinaia di eventi stellari che avrebbero potuto cancellare la vita sul nostro pianeta. La scienza cerca e molto spesso riesce a dare risposte in merito, ma quando si tratta della fine dell’intero universo, risulta tutto più difficile da studiare e prevedere. Gli astrofisici e i cosmologi ritengono che il destino ultimo dell’universo possa in ultima analisi dipendere da tre importanti parametri:
1) la forma complessiva dell’universo;
2) la densità dell’universo;
3) la quantità di energia oscura di cui l’universo sarebbe costituito. L’energia oscura è una forma ipotetica di energia non ancora rilevata in modo diretto. Si suppone che essa sia diffusa nello spazio nella proporzione di quasi il 70% della massa-energia dell’intero universo.
Tutti questi modelli devono inoltre essere in accordo con i due pilastri della fisica moderna, ossia la teoria della relatività di Einstein e la teoria quantistica. Esiste anche una “cosmologia non standard”, che nega il big bang e il modello standard cosmologico.
Sono state elaborate svariate teorie relative ad una morte dell’universo in tempi finiti, teorie relative ad una morte in tempi infiniti e teorie per universi cosiddetti “ciclici”. In questo intervento ci occupiamo della prima possibilità. Abbiamo:(a) modelli di universo con inizio e con una fine determinata da un lento “spegnimento”:
(a1) il cosiddetto “Big Freeze”, il “grande gelo”, la “morte termica”;
(a2) il cosiddetto “Big Rip”, il “grande strappo”, dovuto ad un’espansione che arriverebbe a superare la forza di attrazione dovuta alla gravità.
(b) modelli di universo con inizio e fine ben definita:
(b1) il cosiddetto “Big Crunch”, il “grande schiacciamento”, con la forza di gravità che supera l’espansione.
Andiamo un po’ nel dettaglio:
(a1) Il “grande gelo”: si tratta di uno scenario apocalittico che si basa anche sulla comprensione della vera natura dell’energia oscura. L’universo continua ad espandersi ad una velocità sempre crescente; mentre questo accade, il calore viene disperso nello spazio e i pianeti, le stelle, le galassie, gli ammassi di galassie si allontanano reciprocamente sempre più. Ciò determina un calo costante della temperatura dell’universo, fino al raggiungimento dello zero assoluto, lo zero Kelvin, la temperatura più bassa teoricamente raggiungibile in qualsiasi sistema macroscopico, corrispondente –273,15 °C. Le stelle, allontanandosi reciprocamente, finiscono per perdere l’accesso alle materie prime necessarie per la loro formazione delle stelle, spegnendosi per sempre.
(a2) Il “grande strappo”: l’espansione dell’universo continua fino a quando le galassie, le stelle, i pianeti e tutta la materia non possono più rimanere aggregate; avverrebbe così uno strappo dell’universo stesso. Tutto dovrebbe dipendere dalla densità dell’universo:
i) se sarà minore della cosiddetta “densità critica” (che è il valore limite tra modelli aperti che si espandono per sempre e modelli chiusi che ricollassano), l’espansione dell’universo continuerà, allontanando reciprocamente le galassie a velocità elevate.
ii) Se la densità dell’universo rimane uguale alla sua densità critica, l’universo continuerà ad espandersi, ma l’espansione inizierebbe a diminuire gradualmente.
iii) Se la densità critica dovesse diventare maggiore della densità dell’universo, l’espansione dovrebbe arrestarsi e l’universo inizierebbe a collassare su se stesso, causando una singolarità gravitazionale, la quale potrebbe innescare un nuovo big bang.
Le implicazioni finali potrebbero essere le stesse del modello del “grande gelo”: un universo sempre più freddo, quasi una versione accelerata di quel modello, con la distruzione anche dello spazio-tempo.
(b1) Il “grande schiacciamento”: questo modello è pensato come diretta conseguenza del big bang. L’espansione dell’universo non continuerebbe per sempre; dopo un determinato tempo, se la densità media dell’universo risulta sufficiente per fermare l’espansione, l’universo inizia il processo inverso, si schiaccia su se stesso, implode. Tutta la materia esistente sarebbe schiacciata in un superstato denso, una singolarità. A questo livello, la relatività generale risulta insufficiente a descrivere la dinamica dell’universo, occorre considerare gli effetti quantistici.
Articolo di Paolo Di Sia
Paolo Di Sia
Paolo Di Sia è attualmente contract professor e independent research scientist presso l’Universita’ di Verona e l'Istituto Superiore di Scienze Religiose di Bolzano. Ha conseguito una laurea (1st level) in metafisica, una laurea (2nd level) in fisica teorica e un PhD in modellistica matematica applicata alle nano-bio-tecnologie. Si interessa del rapporto tra filosofia e scienza, di fisica alla scala di Planck, di supergravità, di nanofisica classica e quanto-relativistica, di computazione quanto-relativistica, di neuroscienze e filosofia della mente, di econofisica quanto-relativistica, di divulgazione scientifica. E’ autore di 173 lavori su riviste nazionali e internazionali, capitoli di libri, libri, interventi accademici su web. E’ revisore per vari journals internazionali, membro di 5 società scientifiche, membro di vari international advisory/editorial boards.
Paolo Di Sia
University of Verona - Department of Philosophy, Education and Psychology
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