Re: sull'età dell'universo

From: Soviet_Mario <Soviet_at_MIR.CCCP>
Date: Thu, 14 Aug 2008 12:51:24 GMT

Elio Fabri ha scritto:
> 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".

questo lo "sapevo", ma non sapevo che fosse pi� ristretto
del presunto orizzonte dell'intero universo (o detto
altrimento non sapevo che ci fossero parti di universo pi�
distante dell'orizzonte delle particelle corrispondente
all'et� dell'universo). Devo dire che � stata
un'acquisizione molto sgradita, e che limita fortemente quel
poco di fiducia positivistica sulla conoscibilit� che
conservavo prima

>
>> 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...

Si, sul fatto che tu e qualche altro aveste sempre precisato
la clausola dell'osservabilit� non lo mettevo manco in
dubbio ! Dicevo che non ero sicuro se quell'aggettivo fosse
sempre stato presente in tutte le risposte avute da
chiunque, ma per qualche ragione l'avessi ugualmente
sorvolato inconsciamente come un dettaglio poco
significativo. Ormai ho capito che (purtroppo) non � per
niente poco significativo.

>
>> 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 :-)

Eh, o sacce. Ma l'occhio non vede quello a cui non sa dare
un senso compiuto.
Esempio ridicolo ma vero.
L'altro ieri stavo ... ehm, pisciando, sotto un nocciolo
alto 3 m al massimo, ero vestito color cartazucchero con
cappello largo di paglia, e stavo immobile come una statua,
ma d'istinto, senza fini particolari. Appena finito, ed ero
ancora fermo pietrificato, � atterrato un falco bello grosso
su un ramo sopra la mia testa. Io avevo gli occhiali a
specchio, e l'ho guardato per oltre un minuto mentre quello
scannerizzava accuratamente i dintorni per vedere qualsiasi
cosa in movimento (che sguardo gelido, tra l'altro !). Io
ero a tre metri, e anche se mi guardava, NON mi vedeva.
Zero, ero parte dello sfondo inanimato. Era una cosa quasi
buffa, perch� vabb� che magari ero fuori fuoco, ma insomma.
Poi, come dire, non si pu� evitare la scrollata :-) ho
tentato di farlo mentre era girato altrove. Si � girato
allarmatissimo e a quel punto MI ha visto, e � decollato in
modo caotico. Se non gli � preso un infarto poco ci �
mancato. Non mi vedeva perch� non dava importanza agli
oggetti fermi, probabilmente. Questo thread mi fa sentire
molto come il mio (mio si fa per dire, siamo solo vicini di
casa) falchetto.

>
>> :-) 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)

si, intendevo proprio il CBR, anche se non sono ugualmente
sicuro di avare usato il termine a proposito

> 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.

okay, sin qui erano cose che sapevo e posso capire, almeno
intuitivamente

>
>> 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'".


Ecco, questa frase � un altra che mi scatena "grossa crisi".
Allora, si, lo ammetto, do un po' per scontato il fatto che
lo spazio si espanda di per s�, o meglio, che si espande per
ragioni che non conosciamo e che non possono dipendere dalla
materia nota. Quindi o si espande come eredit� primordiale
(intendendo il bigbang come una grande esplosione), ma
questa cosa non sembra compatibile, almeno a me, con una
presunta espansione in accelerazione. O si espande per
ragioni che non conosco e non posso ipotizzare.
Dico questo perch� non mi � nota alcuna caratteristica della
materia (mediamente neutra) che a tutte le scale note
eserciti reciproche forze repulsive. Anzi, esiste la gravit�
che � invece attrattiva. Ora perch� la presenza di masse
dovrebbe causare l'espansione dello spazio, se NELLO spazio
le masse si influenzano solo in modo pi� o meno attrattivo ?
Proabbilmente il dubbio non � tanto balzano, se altri hanno
cominciato a parlare di quelle dark-vattelapesca (credo sia
l'energy, qualsiasi cosa sia), proprio per dare una causa a
quest'espansione. Avendo dimenticato questo, avevo invece
assunto che lo spazio si espandesse di per s� (cosa comunque
  strana, in effetti)

Allora ecco il punto : perch� si espande questo spazio ? Si
espanderebbe lo stesso (o di pi�, o di meno, o per niente)
senza massa dentro ? Per senza massa dentro non intendo
implicitamente privo di energia, ma solo di massa strictiori.
E' forse una caratteristica intrinseca dell'energia quella
di essere mutualmente repulsiva e quindi di tendere a
diluirsi espandendo lo spazio che la contiene (oltre a
espandersi nello spazio ?) ... Il primo dei due fenomeni di
diluizione percettibile soltanto alla scala globale, e mai
(?) localmente


>
>> 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 :-)

Ah, coincidenza ... A parte questo, un rivelatore con
"braccio" lungo tot, potrebbe mai vedere onde gravitazionali
molto pi� corte di tot ? Il paragone con le antenne mi viene
spontaneo. Me lo chiedo perch� mi verrebbe da pensare che le
onde gravitazionali celesti dovrebbero essere caratterizzate
da grandi lunghezze d'onda, ma magari non tutte. Cmq dubbio
inessenziale al discorso

>
> Ora cerco di spiegare, ma e' un'impresa di sesto grado superiore :-))

certo certo, non si possono pretendere miracoli inesigibili

>
> 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).

� ivi da includersi l'espansione ?
Il mio dubbio non �, come dici, fenomenologico.
Posso capire che l'espansione debba essere introdotta per
avere un modello che spiega le dinamiche osservate.
Quel che mi chiedo � : � la massa stessa che la causa (e
come ? e perch� ?). O in qualche modo l'espansione �
intimamente legata alla curvatura in modi che non posso capire ?

> 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.
>

ecco, mi pare perlappunto un discorso fenomenologico per�


> 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.

ottima precisazione. Colgo l'occasione per vedere se ho
capito cosa intendessi dire. omogeneo nello spazio � come un
gas in un recipiente. La seconda invece richiama quella
distribuzione ad ipersfera, quel guscio bidimensionale (con
le coordinate spaziali compresse in una sola) che spesso
viene disegnata. Se fosse omogeneo anche in spazio-tempo,
non si avrebbe quella superficie ipersferica ma una
distribuzione analoga alla prima ... Se non ho capito
l'accenno ... [very sad]

> 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.

Sbaglio, o la materia in teoria CONTRASTA l'espansione (se
per evoluzione intendevi genericamente espansione eterna,
ciclica ricompattazione o altro) ? E se � cos�, perch� si
espande allora ? E' solo un retaggio ancestrale (per me
incomprensibile) o si pensa sussista ancora qualche causa
che contrasta l'effetto della materia ?

>
> 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.

quest'ultima ipotesi, mi � assolutamente incomprensibile,
forse proprio perch� rassomiglia quella mia idea che avevi
chiamato come espansione dello spazio di per s� stesso
(causeless). A maggior ragione mi chiedo perch� dovrebbe
cambiare scala. E anche come si potrebbe capire.
Soprattutto, non capisco affatto come possa lo spazio
cambiare scala a livello globale e al contempo NON a livello
locale (cosa acquisita dal discorso della non espansione
degli oggetti tipo sistema solare o molecole).

> (Il cambiamento di scala c'e' anche se la curvatura non e' nulla.)

mah ...

>
CUT stelle


>
> 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.

incompatibili � una parola strana ... vuoi dire che non
abbiamo il sovramodello che li include entrambi come casi
particolari ? Mi pareva che le equazioni che hai citato
fossero in realt� adeguate a trattare tutto, e solo magari
facili da risolvere nei casi limite. Avevo capito male ?

> Il mondo reale non e' fatto ne' in un modo ne' nell'altro, ma per
> fortuna ci salvano le diverse scale.

mmm. Mah. Quindi non possediamo il modello completo ?

> 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.

Chiss� cosa capita a MEDIO range, dove questi casi limite si
incontrano. Possibile che la scala media dove ci� accadrebbe
sia completamente spopolata di strutture ?

> 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.

qui purtroppo mi perdo definitivamente. Questa frase assume
senso solo per chi sa cosa c'� dietro davvero. A me che non
lo so dire che la curvatura locale cancella l'espansione non
dice nulla purtroppo. Nemmeno li vedo come fenomeni omogenei
tra loro

> 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'.

Anche qui non seguo. La scala dello spazio e il tipo di
forze non riesco a immaginarli come influenzantisi.

>
>> 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'.

non capisco. Pensavo la velocit� di moto relativo al comune
baricentro. La difficolt� di cui parli � tecnica o
concettuale ? La prima ok, la seconda non capisco cosa
significhi

> Di certo non puoi ragionare come se ti trovassi nel buon vecchio
> spazio euclideo, dove velocita' significa spazio/tempo...

Eh, ma da qui a capire come invece dovrei ragionare il passo
non � immediato !

>
> 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.

okay

>
>> 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.

eh, come su certi libri dove scrivono "si dimostra" ;-)

> 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.
>

La risposta mi ha dato molti spunti di elucubrazione
Spero che vorrai metterci ancora qualche pezza. In alcuni
punti ho l'impressione che sarebbe possibile
ciao
soviet_mario
Received on Thu Aug 14 2008 - 14:51:24 CEST