Ravvivo un po' il forum ragazzi; sto facendo un corso di astronomia, siamo agli inizi ed ovviamente poi in classe ci si diverte a cercare di comprendere meccanismi e leggi che governano l'universo.
Anni fa su questo stesso forum avevo fatto un paio di domande relative all'espansione dell'universo e in buona sostanza (ve lo dico a parole mie) tra le tante cose che son venute fuori in quel thread, quella che più mi ha colpito é stata: nel processo di espansione dell'universo il "nuovo spazio" viene originato dal centro che "spinge in là" il tessuto spazio temporale già esistente.
Sono venuto fuori al corso di astronomia dicendo una cosa del genere e l'insegnante ha detto: no non esiste un centro e lo spazio viene originato ovunque all'interno dell'universo senza che vi sia un luogo elettivo.
Inutile dire che ora son confuso, qualcuno gentilmente mi chiarisce cosa é vero e cosa no in merito a questo aspetto?
Ma scusa, l'insegnante ha già risposto (ragioniere, astonomo con 40 anni di esperienza e costruttore di telescopi), qua gente che si stava laureando in fisica mi ha detto il contrario, e a te suona strano che io venga a chiedere qui chiarimenti? Semplicemente valuto che forse un po' di differenza la faccia un corso di laurea in fisica.
Se ti interessa l'argomento ti consiglierei di leggere un pò di cose, a partire dalla teoria dell'inflazione di Alan Guth (e le sue successive evoluzioni). Personalmente, da profano, ti consiglierei di leggere "l'infinito" di J.D.Barrow e gli ultimi due libri di Brian Greene ( "la realtà nascosta" e la "la trama del tempo"), soprattutto "la realtà nascosta" perchè tratta proprio tutti i tipi possibili di universo.
Ha ragione l'insegnante. In ogni caso non credo che un laureando in fisica abbia detto questo, perché è sbagliato; facendo un search non ho trovato una cosa del genere.
Un centro non esiste nemmeno per spazi curvi, e curvo non significa per forza sferico, che è solo un caso particolare e l'unico che evocherebbe in mente l'idea di "centro" che comunque qui è sbagliata. A curvare è lo spazio-tempo, che ha 4 dimensioni: per visualizzare la curvatura una persona non addetta ai lavori pensa che esso debba essere immerso in uno spazio piatto di una dimensione in più, cioè a 5 dimensioni, ma non è così. La curvatura è una proprietà intrinseca dello spazio, infatti puoi dedurla, per esempio, costruendo dei triangoli nello spazio e misurandone gli angoli interni (se la somma è diversa da 180° allora è curvo). Per di più, ci sono spazi curvi che non possono essere immersi in spazi con una dimensione in più (ti serve almeno una dimensione doppia di quella di partenza). Ma questi sono tecnicismi da matematici che qui non servono affatto: infatti, d'altro canto, per uno spazio-tempo globalmente piatto (cioè con struttura complessiva piatta, a parte le increspature locali dovute alle galassie ecc...) non ci chiediamo del centro né chiederemmo l'immersione in uno spazio a dimensione superiore per essere sicuri che sia piatto: e poi lo spazio in cui lo immergi va forse immerso a sua volta? A che punto ti fermi? E perché "discriminare" la piattezza che è solo un caso particolare? Per reductio ad absurdum lo spazio-tempo non è immerso, quindi non ha un centro.
Per sintetizzare, il punto cruciale è che la curvatura è interamente deducibile dal di dentro lo spazio e non serve nulla che stia al di fuori per pensarla o misurarla. Spero di aver fugato i dubbi.
Rispetto alla causa dell'espansione, Einstein ha mostrato come la struttura dello spazio-tempo sia legata all'energia in esso presente. L'energia complessiva (inclusa la massa, ovviamente) contenuta nello spazio-tempo ne causa l'espansione (e l'energia oscura ne causa l'accelerazione).
Se stai facendo un corso di astrofisica ti consiglio questi miei post:
Prendi un palloncino sgonfio. Quello è il tuo universo (2D). Inizia a gonfiarlo. Mentre lo gonfi che non vi è un centro da cui tutto parte, ma che ogni parte si ingrandisce come se fosse indipendente. Ora immaginalo in 3D in uno spazio di dimensione 4 (o 5?, per stare sul tranquillo, fai 6*). Lo spazio si gonfia in tutte le dimensioni. Non vi è quindi un centro.
* Per il teorema di Whitney ogni varietà di dimensione N puoi essere immersa topologicamente in uno spazio di dimensione 2N.
Ho trovato i post incriminati, e in fin dei conti rileggendoli ora avevo codificato male io quanto all'epoca detto da Helm. Lui effettivamente non parlava di espansione dal centro.
Un ultima domanda; io per centro non intendevo il centro geometrico, anche qui my fault, forse un termine più corretto potrebbe essere "punto di origine"? La domanda che riformulo é quindi la seguente: anche se con i mezzi attuali é impossibile calcolarne le coordinate, é ipotizzabile che l'universo abbia un preciso punto di origine (il quale non corrisponde necessariamente al centro geometrico in quanto é un concetto arbitrario)?
Spero di essermi spiegato un po' meglio, sorry per il misunderstanding.
Grazie mille.
PS: é un semplice corso di astronomia, non avrei le basi matematiche per fare astrofisica.
Ripensa all'esempio del palloncino fatto prima. Immagina un palloncino composto di un materiale molto flessibile e che originariamente è minuscolo, invisibile all'occhio nudo. Essenzialmente possiamo considerarlo puntiforme. Se lo gonfiamo, diventa una sfera. Ora un qualsiasi punto della sfera è associato al punto iniziale. Nessun punto è "creato" dal nulla, si tratta dell'estensione della superficie iniziale.
Integro la spiegazione di Chti. A livello sperimentale non potresti trovare facilmente il centro, se ci fosse, ma potresti sapere che c'è: semplicemente vedendo una espansione disomogenea. Se il nuovo spazio arrivasse da un centro, non osserveresti un redshift in tutte le direzioni. Ti ricordo che il redshift è l'equivalente ottico dell'effetto dell'ambulanza che, allontanandosi da te, fa un suono di sirena sempre più basso, perché i fronti dell'onda sonora ti appaiono più distanziati se si allontana. I colori sono anch'essi onde, luminose a diversa frequenza, quindi una stella che si allontana da noi appare più rossa più distante è da noi. Noi vediamo redshift omogeneo in tutte le direzioni: tutto si allontana da noi in maniera uguale più distante è. Da qui capiamo che non c'è un centro, ora spiego perché.
Il primo post di Helm offre una visione intuitiva utile: invece di lambiccarti il cervello puoi immaginare per comodità di "discretizzare" lo spazio e il tempo in tante caselline. Modifico un po' l'esempio per comodità. Immagina di avere due osservatori, Pippo e Topolino (P, T) a un certo tempo, piazzati in caselline spaziali separate da una distanza di due caselline:
L'espansione aggiunge una casellina in mezzo a ciascuna coppia adiacente di caselline, ovunque, a ogni avanzamento discreto di tempo (anche il tempo è una casellina: t1, t2, t3 sono caselline, supponiamo che distino 1 secondo).
t2: ...[ ][ ][ ][ ][ ][ ][P][ ][ ][ ][ ][ ][T][ ][ ][ ][ ][ ][ ]... (ovviamente ci sono molte più caselline di prima ai lati, ma siccome avevo messo i puntini già prima, finite o infinite che fossero, non sto a contarle.
Ergo la velocità di recessione tra Pippo e Topolino è di 3 caselline/sec. Se una casellina è grande 1 metro, hai 3 metri/sec.
Ma se invece fossimo partiti da una distanza diversa tra Pippo e Topolino? Mettiamo solo 1 casellina in più:
Ora la velocità di recessione è di 4 caselline/sec. Quindi cosa succede? Più gli osservatori sono distanti, più velocemente si allontanano, non per velleità ma per il semplice fatto che l'espansione è uniforme e senza un centro. Per cui, se continuiamo verso t3, ci sono ancora più caselline e la velocità di recessione è ancora più alta, anche se continui ad aggiungere solo 1 casellina tra ciascuna coppia.
Questo causa una illusione dell'intuizione, per cui dovunque ti trovi ti senti un po' "al centro": perché, se più un oggetto è distante da te più si allontana, potresti pensare di essere l'origine di tale espansione. Peccato che se ti sposti molto più in là, vedi accadere la stessa cosa.
Adesso, la legge di Hubble lega distanza e velocità di recessione, e oggi fornisce un valore detto "costante di Hubble". Questo indica quanto l'universo si sta espandendo oggi, ed è la versione continua dell'esempio discreto che ho appena fatto. Invece di tot caselline al secondo, hai un valore in velocità/distanza. Quando senti i telegiornali parlare dell'universo che accelera nella sua espansione, significa che la costante di Hubble cambia (seppur molto lentamente), infatti è costante solo adesso è equivalente a cambiare il numero di caselline aggiunte a ogni passettino temporale (invece di 1, ne metti 2 tra ogni coppia, poi 3...), ma accade gradualmente e nel continuo, non con un salto improvviso.
Lapsus ma secondo me puoi leggerli lo stesso, al massimo non capisci la derivata prima.
Non conosco bene la fisica per poter giudicare, sono un amatore.
Ho sentito però al seminario d'équipe un post-doc, ora maitre à conference qualche parte, parlare di come utilizzare la risoluzione di singolarità per risolvere il problema della rinormalizzazione.
Da quello che ho capito, considera la risoluzione della singolarità e fa i conti sullo spazio di risoluzione. In questo modo, riesce a calcolare il valore esatto senza passare per la rinormalizzazione. Essendo un seminario di geometria non è andato molto nei dettagli fisici, quindi non sono sicuro di aver capito tutto perfettamente. Se la funzione ha una singolarità, andare a risolverla non è male come idea in ogni caso. L'idea è che, se la funzione è singolare (dal punto di vista algebrico), allora vi è dello 'spazio nascosto'. Facendo i calcoli con questa funzione si considera "troppo spazio", e per questo bisogna rinormalizzare. Se invece non si forza la funzione a vivere nello spazio ordinario, ma la si guarda nello spazio di risoluzione, allora è felice e si comporta bene. Non so se sto delirando in realtà
