CHE FORMA è L'UNIVERSO?

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È una domanda ragionevole chiedersi quale sia la forma dell'Universo. È una sfera? Un toro? È aperto o chiuso o piatto? E cosa significa tutto ciò?

L'universo. Grazie alle sue intrinseche leggi fisiche, alle costanti conosciute della natura e alle palle di fuoco che sputano metalli pesanti conosciute come supernovae, siamo piccoli piccoli esseri tenuti legati a una sfera di roccia che gira in un lontano angolo di spazio e tempo.

Non sembra un po 'scortese non sapere molto dell'Universo stesso? Ad esempio, se potessimo guardarlo dall'esterno, cosa vedremmo? Una vasta oscurità? Un mare di bolle? Globo di neve? Labirinto di topi? Un marmo nelle mani di alieni di dimensioni maggiori o qualche altra copertina dell'album prog rock?

A quanto pare, la risposta è sia più semplice che più strana di tutte quelle opzioni. Che aspetto ha l'Universo è una domanda che amiamo indovinare come specie e inventare ogni tipo di assurdità.

I testi indù descrivono l'Universo come un uovo cosmico, i giainisti credevano che fosse di forma umana. Gli Stoici greci vedevano l'Universo come un'unica isola fluttuante in un vuoto altrimenti infinito, mentre Aristotele credeva che fosse costituito da una serie finita di sfere concentriche, o forse semplicemente "tartarughe fino in fondo".

Grazie al genio matematico di Einstein, i cosmologi possono effettivamente testare la validità di vari modelli che descrivono la forma, le tartarughe, i labirinti dell'Universo e altro.

Ci sono tre gusti principali che gli scienziati considerano: curvi positivamente, negativamente curvi e piatti. Sappiamo che esiste in almeno quattro dimensioni, quindi qualsiasi delle forme che stiamo per descrivere sono al confine con la geometria della follia lovecraftiana, quindi accendi il tuo abaco di follia. Ya! Ya! Cthulhu ftagen.

Un universo con curvatura positiva assomiglierebbe in qualche modo a una sfera quadridimensionale. Questo tipo di universo sarebbe finito nello spazio, ma senza un bordo riconoscibile. In effetti, due particelle distanti che viaggiano in due rette si intersecano effettivamente prima di finire nel punto di partenza.

Puoi provarlo a casa. Prendi un pallone e disegna una linea retta con un pennarello. La tua linea alla fine incontra il suo punto di partenza. Una seconda linea che inizia sul lato opposto del palloncino farà la stessa cosa e attraverserà la tua prima linea prima di incontrarsi di nuovo.

Questo tipo di universo, convenientemente facile da immaginare in tre dimensioni, sorgerebbe solo se il cosmo contenesse una certa, grande quantità di energia.

Per essere curvato positivamente o chiuso, l'Universo dovrebbe prima smettere di espandersi - qualcosa che accadrebbe solo se il cosmo ospitasse abbastanza energia per dare alla gravità il vantaggio. Le attuali osservazioni cosmologiche suggeriscono che l'Universo dovrebbe espandersi per sempre. Quindi, per ora, stiamo lanciando lo scenario facile da immaginare.

Un universo con curvatura negativa sembrerebbe una sella a quattro dimensioni. Aperto, senza confini nello spazio o nel tempo. Conterrebbe troppo poca energia per non smettere mai di espandersi.

Qui due particelle che viaggiano su strade diritte non si incontrerebbero mai. In realtà, divergerebbero continuamente, allontanandosi sempre più l'uno dall'altro mentre il tempo infinito avanzava a spirale.

Se si scopre che l'Universo contiene una quantità critica di energia specifica per Goldilocks, che oscilla pericolosamente tra gli estremi, la sua espansione si arresterà dopo un periodo infinito di tempo,

Questo tipo di universo è chiamato universo piatto. Le particelle in un cosmo piatto continuano per la loro strada allegria su percorsi paralleli rettilinei, senza mai incontrarsi, ma nemmeno divergere.

Sfera, sella, piano piatto. Sono abbastanza facili da immaginare. Ci sono anche altre opzioni - come un pallone da calcio, una ciambella o una tromba.

Un pallone da calcio sembrerebbe molto simile a un universo sferico, ma uno con una firma molto particolare - una sorta di sala di specchi impressa sullo sfondo cosmico a microonde.

La ciambella è tecnicamente un universo piatto, ma è collegato in più punti. Alcuni scienziati ritengono che i grandi punti caldi e freddi nella CMB potrebbero effettivamente essere la prova di questo tipo di gustosa topologia.

Infine, arriviamo alla tromba. Questo è un altro modo per visualizzare un cosmo con curvatura negativa: come una sella arrotolata in un lungo tubo, con un'estremità molto svasata e un'estremità molto stretta. Qualcuno nella parte più stretta troverebbe il suo cosmo così stretto, che aveva solo due dimensioni. Nel frattempo, qualcun altro nella parte svasata poteva viaggiare solo così lontano prima di trovarsi inspiegabilmente girato e volando dall'altra parte.

Quindi che cos'è? Il nostro universo è un'arancia o un bagel? Pringles? Una fetta di formaggio? Ottone o fiati? Gli scienziati non hanno ancora escluso i suggerimenti più stravaganti e negativamente curvi, come la sella o la tromba.

Gli hater sosterranno che non sapremo mai quale sia la vera forma del nostro universo. Quelle persone non sono divertenti e sono solo ostruzionisti. Seriamente, lascia che ti aiutiamo a trovare amici migliori.

Sulla base dei dati Planck più recenti, pubblicati a febbraio 2015, il nostro universo è molto probabilmente ... piatto. Infinitamente finito, non curvo nemmeno un po ', con una quantità esatta e critica di energia fornita dalla materia oscura e dall'energia oscura.

So che questo diventa un po 'confuso, e si snoda fino al limite del pisolino, ma ecco cosa spero che ti toglierai da tutto questo.

È sorprendente che non solo possiamo fare un'ipotesi su come sia il nostro incredibile universo, ma che ci sono persone intelligenti che lavorano instancabilmente per aiutarci a capirlo. È una delle cose che mi rende più felice di parlare ogni settimana di spazio e astronomia. Non vedo l'ora di vedere cosa ci aspetta.

Allora, cosa ne pensi? Un universo piatto è troppo noioso per i tuoi gusti? Che forma vorresti che fosse l'Universo, data la vasta gamma di opzioni?

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