A cura del Prof. Costantino Sigismondi, ICRA/Sapienza e ITIS Galileo Ferraris, Roma
Un po’ come il « brodo primordiale » di particelle e forze si è distillato in anisotropie e poi superammassi di galassie, e infine stelle e pianeti, secondo la teoria corrente in Cosmologia, così i concetti che ribollono in questo articolo verranno fatti sedimentare nella conferenza del 16/2 p.v.
La Creazione
In questa settimana che precede la conferenza, la V del tempo ordinario, troviamo come prima lettura della S. Messa i primi capitoli della Genesi, con la Creazione proprio lunedì 8 e martedì 9 febbraio 2021. Nella Creazione del Sole e della Luna è espressa anche la loro funzione calendariale, per regolare il giorno e la notte, ma il tutto in funzione dell’Uomo e della Donna.
Non si può restare insensibili a questa suggestione della liturgia Cattolica Romana, unita anche al vangelo della giornata di Gesù a Cafarnao dall'alba al tramonto, in cui vediamo come il Figlio di Dio vive il nostro tempo fatto anche di ore minuti e secondi...
Cosa pensa la Scienza di tutto ciò?... mi concentrerò sul concetto di tempo assoluto Newtoniano e di quello relativo Einsteniano e sull’idea di Cosmologia Fisica, possibile solo dopo Einstein anche se l’unitarietà del Cosmo era intuita sin dall’antichità.
Ma la Scienza sa bene che nulla viene dal nulla: non si deve nascondere che sotto le teorie scientifiche ci sono delle affermazioni metafisiche, come il caso di Universo stazionario (ed eterno), proposto dagli antagonisti di quella dell’atomo cosmico iniziale. Né si deve confondere il valore ontologico di un’ipotesi scientifica rispetto a quello di un dogma di fede.
Tempo e spazio assoluti
Secondo Newton esistono un tempo e uno spazio assoluto, ed è così anche per il nostro senso comune: pensiamo che sono le 10:30 qui e anche sulla Galassia di Andromeda. Con Einstein le trasformazioni di Lorentz sono conciliate con l'elettromagnetismo e nasce la Relatività nel 1905: tutto dipende dalla velocità del sistema di riferimento, sia le distanze che i tempi, ma poi anche la materia curva lo spaziotempo, così intorno ad un buco nero il tempo rallenta all'infinito.
Nella meccanica quantistica anche la conservazione dell'energia diventa «relativa» ovvero durante intervalli di tempo sufficientemente piccoli possono comparire masse enormi, che classicamente non sarebbero giustificate, le particelle «virtuali», e ci sono poi anche energie negative e tempo che scorre all'indietro... è l'antimateria prevista da Dirac nel 1928 e osservata già dal 1932.
Le antiparticelle con le particelle sono protagoniste del brodo primordiale subito dopo il big bang, quando si creano e si annichilano in continuazione; un'asimmetria iniziale permette a noi fatti di materia di parlare di queste cose, esistendo...Particelle, antiparticelle, gluoni, bosoni vettori e fotoni, adroni e leptoni popolano il
Modello Standard in fisica delle particelle elementari.
L'origine del tutto da un nucleo estremamente denso e caldo è stata teorizzata per la prima volta da Georges Lemaître un sacerdote belga che aveva risolto nel 1927 le equazioni della Relatività Generale di Einstein (1915) per l'Universo, trovandolo in espansione, e poi era andato in cerca delle prove osservative da Hubble a Monte Wilson. Non fu compreso ma soprattutto mancavano le prove certe: gli errori sperimentali erano ancora molto grandi, e il nome
Big Bang fu un modo dispregiativo di chiamare la sua teoria da parte di Fred Hoyle, mentre dal 1965, dopo la scoperta della radiazione di fondo cosmico a microonde, quella di Lemaître è diventata la teoria più accreditata.
Figura: la galassia M104 dalla copertina de
I primi tre minuti, 1977. Questo testo del premio Nobel 1979 Steven Weimberg che ha portato all'attenzione generale il tema di «astroparticles» dove la fisica fondamentale delle particelle elementari si incontra con la cosmologia fisica. Nei primi tre minuti tutto l'idrogeno e l'elio primordiali si sono formati, secondo la teoria del Big Bang (chiamata
Modello Standard in Cosmologia).
Lo spaziotempo
Il tempo e lo spazio sono intimamente legati tanto da non potersi trattare matematicamente in modo separato. Le leggi della fisica devono essere covarianti, cioè indipendenti dalle variazioni di sistema di riferimento utitlizzati: con la teoria della Relatività Generale per essere tali devono essere formulate in 4 dimensioni, «fondendo» il tempo con lo spazio. Si ritiene che le proprietà della materia a livello di particelle elementari riflettano una unitarietà molto profonda, di cui quella di spazio e tempo è un aspetto particolare: esistono teorie «del tutto» in cui le dimensioni in gioco siano molte di più, spazio e tempo ne sono casi particolari e la maggior parte di queste non compaiono nemmeno a livello quantistico (un esempio è il «supermondo» di Antonino Zichichi).
Tutte le teorie per rientrare nell'ambito scientifico devono essere verificabili: finché non lo sono non possono essere considerate scienza: questo è il caso dei multiversi, dei wormholes, delle extradimensioni, delle stringhe... per tutte vale il principio di Ockham «Entia non sunt multiplicanda sine necessitate» che in pratica porta al «ciò che è inutile è dannoso».
E' sottile la linea di demarcazione tra l'inutile e il futuribile... e quella tra la ricerca teorica seria e l'inganno, anche in buona fede. Se esistono altri universi paralleli e non saranno mai verificabili, questo è un esempio della moltiplicazione di enti contro cui si poneva Guglielmo di Ockham, la stessa cosa vale per i wormholes che permetterebbero viaggi nel tempo in altri universi.
La teoria delle stringhe non è verificabile tramite esperimenti. Le extradimensioni -forse l'unica teoria plausibile di tipo scientifico- richiedono ancora molta strada per avere evidenze sperimentali.
Il principio antropico
All'inizio della storia dell'Universo stanno le leggi della fisica e le sue costanti, variazioni infinitesimali di queste non porterebbero all'esistenza della materia e della «materia pensante», si tratta del principio antropico di Carter (1973).
Infine il tempo ha una direzione: a differenza di ciò che accade nel mondo quantistico dove per una particella si può avere bidirezionalità nel tempo e nello spazio si parla di antimateria, quando abbiamo un sistema di molte particelle queste tendono a far aumentare l'entropia e cioè il calore va dal caldo al freddo, il dentifricio non rientra nel tubetto... Tutto ciò determina una freccia del tempo: il tempo macroscopico ha una sola direzione: dal passato al futuro, senza eccezioni.
Cercheremo di chiarire il ruolo di tutti questi ingredienti nella «teoria del tutto».
Referenze:
- Sigismondi, MGMXV (2018) ED1 parallel section 'Motivating the approach to General Relativity through a framework philosophical historical and religious'.
- Sigismondi, Reference system effects detected with meridian astronomy on the Clementine Gnomon (Rome, 1702), 1st Electronic Conference on Gravitation, Cosmology, Field Theory, High Energy Physics, and Astronomy(Universe2021), 22–28 February 2021
- Prigogine, La Freccia del tempo, conferenza a Pescara 1999, traduzione Italiana C. Sigismondi.
- Weinberg, I primi tre minuti, Mondadori Milano 1977
- Gamow, La creazione dell’Universo, Mondadori Milano 1956
- J. E. Peebles, Physical Cosmology, Princeton 1993
