Jean-Pierre Luminet

Jean-Pierre Luminet (1951), astrofisico, scrittore e poeta francese.

La segreta geometria del cosmo

All'inizio del XX secolo il chimico Dimitrij Mendeleev, passato alla storia soprattutto per aver concepito la tavola periodica degli elementi, sostenne l'idea che lo spazio fosse costituito da particelle un milione di volte più piccole dell'atomo di idrogeno, e che gli atomi non fossero che combinazioni di tali particelle. (Parte prima, cap. IV, p. 26)

Fisici teorici creativi come Paul Dirac e John Wheeler hanno sviluppato proprio questa idea [di Mendeleev], assimilando lo spazio a un insieme di granuli o di bolle di sapone. In tale concezione, lo spazio non ha più la passività di un semplice sistema di coordinate. È un principio attivo che dà origine al mondo materiale, una sostanza magica la cui curvatura, la cui granularità e le cui eccitazioni definiscono la massa delle particelle, la loro carica elettrica e tutti i campi d'interazione ai quali esse sono soggette. Per esempio, lo spazio potrebbe essere mosso da fluttuazioni che ne modificano di continuo la forma, rendendola estremamente complessa: instabile, discontinua, caotica. Lo spazio potrebbe persino rivelare dimensioni nascoste supplementari. (Parte prima, cap. IV, p. 26)

Per quanto concerne il futuro dell'Universo, due sono gli scenari possibili: l'espansione rallenta fortemente, dilata lo spazio finché non raggiunge un volume massimo, per lasciar posto a un movimento inverso di contrazione e di raffreddamento che culmina nel collasso finale dell'Universo: il "Big Crunch" (letteralmente, la grande strizzata); oppure, l'espansione attuale continua per sempre, diluendo e raffreddando senza posa l'Universo. Quest'ultima possibilità ne contempla in realtà due, a seconda che l'espansione rallenti senza mai arrestarsi o, al contrario, acceleri. Tutti questi scenari sono previsti dalle soluzioni di Fridman-Lemaitre e dipendono dai valori di certi parametri cosmologici, quali la curvatura dello spazio e la densità totale d'energia. (Parte prima, cap. IX, p. 63)

Da quando sono stati proposti, i modelli del Big Bang non hanno mai smesso d'essere oggetto di continue dispute tra i loro fautori e i loro detrattori. Le storiche controversie tra Einstein, il padre della relatività generale, Fridman e Lemaître, i padri del Big Bang, e Fred Hoyle, l'avversario per antonomasia della cosmologia del Big Bang, fanno la felicità degli epistemologi. (Parte prima, cap. IX, p. 64)

[...] nel quadro dei modelli cosmologici in espansione-contrazione si potrebbe pensare di identificare il Big Bang con il Big Crunch, ossia l'inizio e la fine del tempo; ma tale operazione è illecita, dal momento che questi punti sono singolarità che non appartengono a loro volta all'Universo. (Parte prima, cap. XV, pp. 114-115)

Storicamente, la controversia sul Big Bang ha ben presto oltrepassato il contesto scientifico vero e proprio e si è spostata sui presunti aspetti filosofici e religiosi. Aleksandr Fridman, che fu il primo a formulare in termini relativistici i concetti di Universo in espansione e di singolarità cosmica, non si è trattenuto dal vedervi conseguenze metafisiche, parlando in particolare di "creazione del mondo dal nulla". (Parte prima, cap. XXIII, p. 182)

Per una curiosa ironia della storia, Lemaître resterà vittima di una doppia ingiustizia. Non solo la legge d'espansione [dell'universo] non porta il suo nome, quando egli era stato il primo a scoprirla; anche l'invenzione della teoria del Big Bang è generalmente accreditata non a lui, bensì (di nuovo) a Hubble, nonostante che quest'ultimo abbia sempre disconosciuto tale interpretazione delle sue misure! (Parte seconda, cap. XXXII, p. 248)

Poiché presuppone che la densità di materia sia nulla, il modello [statico] di de Sitter^[1] non può rappresentare l'evoluzione completa dell'Universo reale. Ha, però, il vantaggio di mostrare l'effetto della costante cosmologica sull'espansione dello spazio. L'universo di de Sitter è "movimento senza materia". È stato riutilizzato a sostegno della teoria della creazione continua e, più di recente, per descrivere la fase di inflazione a espansione rapidissima che si ritiene abbia avuto luogo nei primi istanti dell'Universo. (Parte seconda, cap. XXXV, pp. 273-274)

Normalmente il modello chiuso di Fridman^[2] comincia con un Big Bang e collassa con un Big Crunch; lo stesso Fridman, però, aveva indicato la possibilità di una soluzione cicloidale, in cui l'Universo chiuso si dilata e si contrae un gran numero di volte. Se si accettano certe equazioni di stato "esotiche" della materia, si ottiene effettivamente una soluzione in cui il raggio dello spazio oscilla tra tra un valore minimo (stato di compressione massima) e un valore massimo (stato di compressione minima). (Parte seconda, cap. XXXV, p. 274)

Lemaître [...] battezzò questo modello [di universo cicloidale] "universo-fenice" [...]. L'universo-fenice ebbe difensori illustri come George Gamow e John Wheeler. Se risaliamo indietro nel tempo, possiamo ritrovare versioni filosofiche di universo-fenice. Nella cosmologia brahmanica, il kalpa (giorno di Brahma) era un periodo cosmico equivalente a circa 4 miliardi di anni, e si concludeva con una distruzione totale e un periodo di non creazione (notte di Brahma), per poi rinascere in una successione infinita di cicli. (Parte seconda, cap. XXXV, p. 274)

I primi stadi del Big Bang possono essere pensati come una sorta di grande fuoco di cui l'Universo stesso sarebbe la brace. Via via che si è dilatato, l'Universo si è raffreddato, e ha prodotto una radiazione la cui lunghezza d'onda è sempre più spostata verso il rosso. Oggi, quattordici miliardi di anni dopo il fuoco cosmico, la sua radiazione si trova nella gamma delle microonde, quelle che sono utilizzate dagli omonimi forni che usiamo per riscaldare rapidamente il cibo. Vi sono, però, differenze essenziali tra il Big Bang e il fuoco del camino: da un lato, noi non guardiamo dall'esterno la brace cosmica, ma ne facciamo parte mentre si sta raffreddando; dall'altro, non vi è alcun camino! (Parte seconda, cap. XXVIII, p. 311)

[Felix Klein] [...] nessuno più di lui aveva la capacità di discutere della topologia dello spazio: nel 1872, a soli 23 anni, aveva presentato per la ripresa dei corsi dell'Università di Erlangen una dissertazione che conteneva in nuce un programma di ricerca volto a inquadrare in maniera sistematica le varie branche della geometria fino ad allora separate. Fu uno dei momenti più alti della storia della matematica, ed è all'origine dell'integrazione della geometria in una concezione unificata delle differenti discipline matematiche basata sulle nozioni di simmetria, di gruppo di trasformazioni e di topologia! (Parte seconda, cap. XLIV, p. 374)

Jean-Pierre Luminet, La segreta geometria del cosmo (L'Univers chiffonné), traduzione di Corrado Sinigaglia, Raffaello Cortina Editore, Milano, 2004. ISBN 88-7078-884-9