La domanda più grande in cosmologia non riguarda i buchi neri, la materia oscura o il Big Bang: riguarda la proprietà più fondamentale dell’esistenza: qual è la forma dell’universo? Se potessi viaggiare in linea retta per sempre, alla fine tornerai al punto di partenza, raggiungeresti un limite o semplicemente continueresti ad andare nell’infinito? Questo rimane uno dei misteri più sconcertanti della scienza.
Perché è importante
Per secoli gli esseri umani hanno speculato sulle dimensioni e sulla struttura dell’universo. Comprenderne la forma non è solo accademico; ha implicazioni per tutto ciò che sappiamo sulla fisica, sulle origini dell’esistenza e persino sulla natura stessa della realtà. Un universo finito suggerisce dei confini, mentre uno infinito implica infinite possibilità, ma nessuno dei due scenari è dimostrato.
Le possibilità di base
I cosmologi propongono diversi modelli per la geometria dell’universo:
- Piatto: In un universo piatto si applicano le regole della geometria euclidea. I triangoli hanno angoli la cui somma dà 180 gradi e le linee rimangono dritte. Questo è il modello più semplice, ma non significa necessariamente che sia corretto.
- Curvo: Se l’universo è curvo, la geometria diventa più strana. La somma degli angoli di un triangolo potrebbe non formare 180 gradi e le linee potrebbero piegarsi in modi che non vediamo nella vita di tutti i giorni. La curvatura potrebbe essere positiva (come una sfera) o negativa (come una sella).
- Finito vs. Infinito: Un universo può essere piatto o curvo pur essendo finito (avendo un volume limitato) o infinito (espandendosi all’infinito). La chiave è l’interazione tra gravità ed energia oscura.
Il ruolo della gravità e dell’energia oscura
La forma dell’universo dipende dall’equilibrio tra la gravità (che tiene insieme tutto) e l’energia oscura (che lo allontana). Se queste forze sono in perfetto equilibrio, l’universo è piatto. Se l’energia oscura dovesse dominare, potrebbe avere la forma di un chip Pringle. Se la gravità vincesse, potrebbe essere una sfera.
Le osservazioni suggeriscono che l’universo è probabilmente piatto, ma dati recenti mostrano che l’energia oscura potrebbe indebolirsi, rendendo sfuggenti le risposte definitive. La presenza di materia oscura complica ulteriormente il quadro, poiché la sua distribuzione influenza l’attrazione gravitazionale.
Perché alcuni scienziati rifiutano l’infinito
A molti fisici non piace l’idea di un universo infinito perché sembra non misurabile e insoddisfacente. Implica che tutto ciò che è possibile esista da qualche parte nel vuoto infinito, rendendo inutile l’esplorazione. Altri preferiscono l’idea di un universo finito con confini, anche se questi confini sono bizzarri.
Alla ricerca di risposte concrete
Se l’universo è finito, ha un vantaggio? Se sì, cosa c’è oltre? Alcune teorie suggeriscono che potrebbe avere la forma di una ciambella, di una bottiglia di Klein o addirittura di una nocciolina. Altri sostengono che viaggiare abbastanza lontano in una direzione potrebbe riportarti al punto di partenza.
Alla fine, la vera forma dell’universo sarà determinata dalle osservazioni e dalla matematica. Fino ad allora, ci restano possibilità intriganti e domande senza risposta.
La ricerca per comprendere la forma dell’universo è tutt’altro che finita. Che si tratti di finito, infinito o di qualcosa che va oltre la nostra attuale comprensione, la ricerca di risposte continuerà a guidare l’esplorazione scientifica per le generazioni a venire.
