Soviet_Mario ha scritto:
> ti ringrazio molto perch� mi hai detto una cosa che ignoravo
> completamente (e anzi, credevo il contrario) !
> In pratica mi stai dicendo che esistono (di sicuro) zone
> cos� lontane che il loro moto di deriva (rispetto a noi) �
> addirittura iperluminoso, e questo io non lo sapevo.
Qui di nuovo usi espressioni che io non userei mai (spiego meglio piu'
avanti) ma il fatto e' reale: esiste quelo che in cosmologia si
chiama "orizzonte delle particelle".
> In definitiva, alla luce di ci�, non � completamente errato parlare di
> stime della dimensione dell'universo ? Sarebbe lecito solo parlare
> della frazione osservabile, senza avere idea di quanta parte essa
> rappresenti ... O ci sono modellizzazioni sulla gravit� e le dinamiche
> a grande scala che lasciano supporre in qualche modo quanto possa
> essere esteso in totale ?
Certo: esiste l'universo osservabile, ed esistono i modelli
cosmologici nei quali si dice anche qualcosa di cio' che non e'
visibile...
> La cosa che mi picca � che probabilmente, in molte risposte che ho
> ricevuto in passato, specie le pi� precise, magari era spesso
> riportata la dicitura universo osservabile, ma non ci avevo mai dato
> forse il peso dovuto, e non posso certo ricontrollare tutto a
> posteriori.
Infatti: c'era, stai pur certo :-)
> :-) Avevo fatto del mio meglio, ma in effetti mi sono
> accorto di alcune ambiguit� (certo non tutte quelle che
> avrai notato tu).
Guarda, le mie riserve si riferivano a una sola cosa, che infatti poi
e' venuta a galla: quell'idea dello spazio che si espande per suo
conto...
> ok, ma queste due clausole includono che il fondo privilegiato sia
> considerato fermo ? O � considerato in espansione (e se si, come si
> determina la sua velocit� di espansione ?)
Non capisco bene come usi la parola "fondo".
Nella dizione "radiazione cosmica di fondo", che e' la traduzione di
"cosmic background radiation" (CBR) il significato e' solo
fenomenologico: si esplora la radiazione che arriva dal cielo, e a
parte quella che proviene da sorgenti identificabili (Sole e altre
radiosorgenti) si vede che e' presente un "fondo" che ha le ben note
caratteristiche: e' isotropo (quasi) ha la distribuzione spettrale di
una radiazione di corpo nero a circa 2.7 K.
Nel modello attualemtne accettato sulla struttura ed evoluzione
dell'Universo, questa radiazione e' cio che resta del campo di
radiazione esistente quando l'universo era molto piu' denso e caldo di
oggi.
A un certo punto, quando si sono formati gli atomi, e' cessata
l'interazione di questa radiazione con la materia atomica, e quella
radiazione ha continuato a propagarsi liberamente, subendo soltanto il
redshift cosmologico.
In un modello in cui vale il principio cosmologico, la CBR e'
isotropain un riferimento "comovente" (ricordi che popinga ha usato
questo termine?). Se noi non la vediamo isotropa, cio' dipende da un
nostro moto rispetto al rif. comovente.
In questo senso ho detto che la CBR definisce un rif. privilegiato.
> Ma poi mi viene un altro dubbio a cascata : abbiamo qualche certezza
> che esista un limite superiore alla scala di aggregazione ? Cio�, �
> vero che non esistono altre strutture ancora a pi� grande scala, dopo
> gli ammassi di galassie, e che quindi, di conseguenza, l'intero
> universo possa essere fatto solo di codesti ammassi, tali da potersi
> considerare puntiformi a sufficiente distanza reciproca, e l'universo
> stesso come una sorta di gas composto da questi aggregati ?
Dubbio sensatissimo, e infatti sembra che sia proprio cosi'.
> Sar� forse originato dalla errata comprensione di cos'�
> l'espansione dello spazio, ma tant'�, come facciamo a dire
> che noi non ci dilatiamo, se assumiamo di dover prendere
> come campione di lunghezza (come campione di spazio) un
> oggetto fatto del medesimo spazio ?
Ha fatto benissimo popinga a farti notare questo fatto, che gli oggetti
"autogravitanti" non si subiscono l'espansione generale.
Cosi' ti ha creato un problema, e ti ha indirettamente dimostrato
quanto sia inadeguato quel discorso dello spazio che si espande "di
per se'".
> Ti faccio un esempio.
> Tengo due enormi palle di ferro a distanza fissata
> (attraverso un dinamometro sensibile), e dico : se nel tempo
> (tempo congruo !) tale strumento misura sempre la stessa
> forza di attrazione, stante che la distanza tra i corpi al
> quadrato � inversamente prop. alla forza, se la forza resta
> costante, allora la distanza stessa � costante e lo spazio
> non si � espanso ... eh eh he, un po' naif !
Quasi quasi hai reinventato il rivelatore di onde gravitazionali tipo
VIRGO :-)
Ora cerco di spiegare, ma e' un'impresa di sesto grado superiore :-))
Secondo la RG la materia determina la struttura geometrica dello
spazio-tempo (questa frase e' sommamente imprecisa, ma e' il meglio
che posso fare nei limiti di un post).
In termini matematici precisi, cio' e' espresso dalle "equazioni di
Einstein", che di nome tutti conoscono.
Ne segue che se si fano certe ipotesi sulla distribuzione della
materia nell'Universo, possiam tentare di risolvere quelle equazioni
e' ricavarne come e' fatto lo spazio-tempo.
Di fatto e' necessario limitarsi a casi molto semplici, altrimenti la
soluzione riesce impraticabile. Cosi' si costruiscono i "modelli
cosmologici".
In pratica si fa sempre questa ipotesi: che la distribuzione della
materia sia omogenea nello spazio (attento: ho detto *nello spazio*,
non nello spazio-tempo.
Con quest'ipotesi lo spazio-tempo acquista una struttura semplice,
detta geometria di Robertson-Walker: lo spazio e' a curvatura costante
(positiva, nulla o negativa) e questa curvatura evolve nel tempo in un
modo che dipende dalla quantita' e dal tipo di materia che mette nel
modello.
Quando diciamo che l'Universo e in espansione, vuol dire che abbiamo
adottato una soluzione in cui la curvatura decresce nel tempo.
Oppure che la curvatura e' sempre nulla, e allora l'espansione
consiste solo in un cambiamento di scala generale: le distanze tra
tutti gli oggetti aumentano secondo una stessa legge temporale.
(Il cambiamento di scala c'e' anche se la curvatura non e' nulla.)
Esiste un altro ambito in cui si sanno dare soluzioni semplici alle
eq. di Einstein: quello delle stelle e della regione di spazio
circostante.
Nel caso piu' semplice si ottiene la cosiddetta soluzione di
Schwarzschild, che spiega bene per es. tutte le particolarita' del
moto dei pianeti attorno al Sole.
Dovrebbe ora esserti chiaro che questi due modelli sono imconpatibili,
ossia si riferisocno a situazioni diametralmente opposte: il primo
suppone una materia distribuita con continuita' in tutto lo spazio; il
secondo assume una materia concentrata in una piccola regione di
spazio (la stella) circondata dal vuoto.
Il mondo reale non e' fatto ne' in un modo ne' nell'altro, ma per
fortuna ci salvano le diverse scale.
Su piccola scala (es. sistema solare) possiamo trascurare tuta la
materia lontana, che ha una densita' estremamente piccola rispetto a
quella del Sole.
Su scala cosmologica, Sole, altre stelle e anche intere galassie sono
solo dettagli locali, che possono essere trascurati e assorbiti in una
densita' media generale.
Questo ci autorizza a usare il modello alla R-W quando siamo
interessati ad aspetti cosmologici, e invece modelli tipo Schw. quando
ci concentriamo su piccoli sistemi.
Ma si spiega cosi' perche' non ci sia espansione alla scala del
sistema solare, dove l'espansione cosmica e' cancellata dalla
deformazione dello spazio-tempo dovuta alla massa del Sole.
Senza contare che se andiamo poi agli oggetti tangibili, tipo il tuo
righello, abbiamo a che fare con qualcosa che sta insieme e ha una
forma e dimensioni che sono dettate da tutt'altro tipo di forze, di
gran lunga dominanti rispetto alla gravita'.
> Altrove per� (su questo NG o l'altro) ho letto che esistono
> (non so come si dimostr) regioni dell'universo cos� remote
> da avere velocit� di allontanamento superiori a quella
> luminosa (e quindi ci risultano totalmente invisibili ...
Qui obietto alla frase "velocit� di allontanamento superiori a quella
luminosa".
La mia obiezione si basa sul fatto che tra due oggetti situati a
distanza cosmica e molto problematico definire una velocita' relativa,
o se preferisci se ne possono definire diverse, con diverse
proprieta'.
Di certo non puoi ragionare come se ti trovassi nel buon vecchio
spazio euclideo, dove velocita' significa spazio/tempo...
Percio' parlare di velocita' superiore o inferiore a quella della luce
non importa: e' privo di senso comunque.
"Prof. Celsius" ha scritto:
> Non sono sicuro di questa cosa, dovrebbe essere vero se l'universo
> continuasse ad espandersi uniformemente come sta facendo ma se
> l'espansione non dovesse essere sempre costante o se addirittura non
> dovesse pi� esserci, ad esempio secondo il modello del Big Crunch,
> ormai datato e poco plausibile secondo le osservazioni, a un certo
> punto l'espansione dovrebbe rallentare e poi invertirsi, in quel
> momento il nostro orizzonte cosmico cambierebbe radicalmente,
> consentendo alla luce delle galassie e della materia prima invisibile
> di raggiungerci ed essere osservabile.
Debbo ripetere quello che ho gia' detto molte volte, e in particolare
a Soviet_Mario: purtroppo su questi argomenti non si puo' ragionare
"per intuito": occore usare precisi modelli matematici e imparare a
interpretarli. Le scorciatoie portano inevitabilmente in vicoli
ciechi.
Sebbene sia nahce possibile trattare una parte del problema con mezzi
elementari, non lo si puo' fare di certo in un post come questo.
Percio' debbo limitarmi ad asserire il risultato.
L'esistenza di un orizzonte non e' legata a un'espanxione indefinita:
si puo' avere orizzonte anche in modelli con successiva contrazione.
> Poich� la luce proveniente dalle regioni dell'universo collocate oltre
> il nostro orizzonte cosmico non ha modo di raggiungerci vuol dire che
> nemmeno le altre particelle mediatrici di forza potranno farlo, cos�
> anche la gravit� (e il gravitone) non avr� nessun modo di interagire
> con tutto ci� che � situato al di qua del nostro orizzonte, allora in
> questo caso ha senso parlare dell'esistenza di una porzione di
> universo collocata oltre tale orizzonte?
Cominciamo col dire che e' meglio non tirare in ballo i gravitoni: qui
siamo nell'ambito di una teoria (la RG) che *non e' quantistica* e
ignora i gravitoni. Del resto queste sono entita' del tutto
fantastiche, visto che non esiste a tutt'oggi alcuna teoria in cui
appaiano come enti ben definiti.
Ma la tua idea, sebbene ingegnosa, non regge per ragioni di coerenza
interna.
Ho detto sopra che stiamo all'interno di un certo _modello
cosmologico_, che si basa sull'ipotesi che esista una materia
distribuita uniformemente.
Da qui segue l'espansione e tutto il resto.
La teoria (la RG di Einstein) assorbe e supera la visione newtoniana
della gravita', e quindi e' illecito fare uso di questa nel quadro di
un universo costruito con la prima.
--
Elio Fabri
Received on Sun Aug 10 2008 - 21:56:30 CEST