IN COSA SI ESPANDE L 'UNIVERSO?

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Dai, ammettilo, hai avuto questa domanda. Ti diamo la stessa risposta insoddisfacente, ma la spieghiamo davvero, quindi la tua insoddisfazione non ti perseguita più.

La risposta breve è che questa è una domanda senza senso, l'Universo non si sta espandendo in nulla, si sta solo espandendo.

La definizione dell'Universo è che contiene tutto. Se qualcosa fosse fuori dall'Universo, farebbe anche parte dell'Universo. Al di fuori di quello? Still Universe. Di fuori di CHE? Anche più universo. È l'universo fino in fondo. Ma so che troverai quella risposta insoddisfacente, quindi ora ti spezzerò il cervello.

O l'Universo è infinito, continua all'infinito, o è finito, con un volume limitato. In entrambi i casi, l'Universo non ha alcun vantaggio. Quando immaginiamo che l'Universo si espanda dopo il Big Bang, immaginiamo un'esplosione, con uno spruzzo di materia proveniente da un singolo punto. Ma questa analogia non è accurata.

Un'analogia migliore è la superficie di un palloncino in espansione. Non il palloncino tridimensionale, ma solo la sua superficie bidimensionale. Se tu fossi una formica che striscia sulla superficie di un enorme pallone, e il pallone era il tuo intero universo, vedresti il pallone come sostanzialmente piatto sotto i tuoi piedi.

Immagina che il palloncino si stia gonfiando. In ogni direzione in cui guardi, altre formiche si stanno allontanando da te. Più sono lontani, più velocemente si stanno spostando. Anche se sembra una superficie piana, cammina in qualsiasi direzione abbastanza a lungo e tornerai al punto di partenza.

Potresti immaginare un cerchio in crescita e chiederti in che cosa si sta espandendo. Ma questa è una domanda senza senso. Non c'è nessuna direzione che potresti strisciare che ti porti fuori dalla superficie. Il tuo cervello di formica bidimensionale non può comprendere un oggetto tridimensionale in espansione. Potrebbe esserci un centro nel palloncino, ma non esiste un centro in superficie. Solo una forma che si estende in tutte le direzioni e si avvolge su se stessa. Eppure, il tuo viaggio per fare un giro attorno al pallone richiede sempre più tempo quando il pallone diventa più gonfio.

Per comprendere meglio come ciò si collega al nostro Universo, dobbiamo ridimensionare le cose di una dimensione, da una superficie 2D incorporata in un mondo 3D, a un volume 3D incorporato in un universo 3D. Gli astronomi pensano che se viaggi in una direzione abbastanza lontana, tornerai alla posizione di partenza. Se potessi fissare abbastanza lontano nello spazio, guarderesti dietro la tua stessa testa.

E così, man mano che l'Universo si espande, ci vorrebbe sempre più tempo per girare l'Universo e tornare alla posizione di partenza. Ma non c'è nessuna direzione in cui potresti viaggiare che ti porti fuori o "fuori" dall'Universo. Anche se potessi muoverti più velocemente della velocità della luce, torneresti alla posizione di partenza più rapidamente. Vediamo altre galassie allontanarsi da noi in tutte le direzioni proprio come la nostra formica vedrebbe altre formiche allontanarsi sulla superficie del pallone.

Una grande analogia viene dalla mia co-conduttrice di Cast di Astronomia, la Dott.ssa Pamela Gay. Invece di un'esplosione, immagina che l'Universo in espansione sia come una pagnotta di pane all'uvetta che si alza nel forno. Dal punto di vista di qualsiasi uva passa, tutte le altre uvette si stanno allontanando in tutte le direzioni. Ma a differenza di una pagnotta di pane all'uvetta, potresti viaggiare in qualsiasi direzione all'interno del pane e alla fine tornare alla tua uva passa iniziale.

Ricorda che la nostra intera comprensione si basa su 3 dimensioni. Se fossimo creature a 4 dimensioni, questo avrebbe molto più senso. Per una spiegazione molto più profonda, ti consiglio vivamente di guardare il mio buon amico, Zogg the Alien, spiegare come l'Universo non abbia alcun vantaggio. Dopo aver visto i suoi video, dovresti capire totalmente le possibili topologie del nostro Universo.

Spero che questo ti aiuti a capire perché non esiste una risposta a "in che cosa si sta espandendo l'Universo?" Senza alcun vantaggio, non si sta espandendo in nulla, si sta solo espandendo.

Puoi anche ascoltare il nostro episodio podcast che spiega questo qui -
Cos'è l'Universo che si espande in - Mostra note e trascrizioni