logica "S.E.M.M."

Partiamo dall’inizio che è anche la fine, la conclusione e, allo stesso tempo, il postulato della MT : la costruzione della logica "S.E.M.M.” : Spazio = Energia = Massa = Materia.

Il Big Bang rientra a tutti gli effetti nel modello standard e implica, nel suo sviluppo cosmogonico di espansione, i principi della meccanica quantistica. Le varie fasi di espansione e relativo raffreddamento, percorrono attraverso le rotture di simmetria la formazione iniziale di particelle come neutrini, elettroni e quark, per arrivare infine alla nucleosintesi. Quando Erwin Hubble scoprì che la distanza delle galassie più lontane è proporzionale al loro redshift, tale osservazione fu usata come prova del fatto che le galassie e gli ammassi hanno una velocità apparente di allontanamento rispetto ad un determinato punto di osservazione: tanto più sono lontane, tanto più è elevata la loro velocità apparente. Se la distanza fra gli ammassi di galassie sta aumentando oggi, ciò suggerisce che tutti gli oggetti spaziali fossero più vicini in passato;andando a ritroso nel tempo, densità e temperatura tendono a infinito e si arriva perciò a un istante in cui tali valori sono così elevati che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili (ciò avvenne una piccolissima frazione di secondo dopo l'inizio del processo). Infatti, per esempio, alcune grandezze fisiche assumono valore infinito nell'istante iniziale.

La costruzione di acceleratori di particelle ha permesso di verificare il comportamento della materia in condizioni estreme tuttavia questi acceleratori non hanno la possibilità di esaminare a fondo i regimi di energia piu' elevati. Senza alcun dato sperimentale relativo alle condizioni fisiche associate ai primissimi istanti dell'espansione, la teoria del Big Bang non è adeguata per descrivere tale condizione iniziale, tuttavia essa fornisce un'ottima descrizione dell'evoluzione dell'universo da un determinato periodo di tempo in poi.

L'origine dello Spazio e del Tempo.

di Diego Tasselli (astrofisico) – Estratto.

Le recenti conferme astrofisiche, portano la storia dell’Universo ad iniziare circa 15 miliardi di anni fa.

Prima di questo avvenimento la materia non esisteva nella forma con cui noi la conosciamo e con la quale siamo abituati a interagire, ma si presentava sotto forma di energia pura. Non si può però dire nulla sullo stato dell’Universo prima del momento (o istante) iniziale, che gli astronomi e astrofisici chiamano T=0. Si suppone che in quell’istante tutto fosse condensato in un punto di dimensioni nulle e di energia infinita, la "singolarità", dove il concetto di tempo cronologico (come lo concepiamo noi) non aveva significato, perché il tempo stesso doveva nascere! La nostra comprensione dell’Universo infatti, arriva al tempo T=10^-43 secondi dopo il Big Bang, momento nel quale tutte le quattro forze fondamentali della natura, cioè gravità, forza nucleare forte, forza nucleare debole e forza elettromagnetica erano unificate. Questa condizione era resa possibile dall’elevatissima temperatura ivi presente. Alcuni miliardesimi di secondo dopo l’esplosione, le quattro forze si separano e la prima a staccarsi fu la gravità, a cui seguono tutte le altre. Si generano così le condizioni affinché inizino a formarsi le particelle elementari come i quark ed i fotoni, che sono i mattoni della materia ordinaria. In questo istante avviene quello che gli scienziati chiamano "inflazione", un processo fisico, che fa assumere all’Universo la dimensione di un centimetro in un miliardesimo di secondo; ciò equivale a dire a conti fatti, che l'Universo si espande ad una velocità maggiore di quella della luce. La teoria dell'Universo inflazionario, anche se difficile da verificare, è plausibile e viene in aiuto nella spiegazione di alcuni comportamenti e fatti inspiegabili del neonato universo, primo fra tutti il fatto che l'universo attuale (almeno quello che conosciamo noi) è formato da materia che è ciò che rimane del "brodo primordiale", cioè il miscuglio di materia ed antimateria, generatosi dopo l’esplosione. In teoria tali entità erano in quantità uguale e miliardi di volte superiore alla quantità della materia attuale superstite: materia ed antimanteria interagivano annichilendolsi e trasformavano la loro essenza in energia pura. La materia attuale potrebbe dunque essere il risultato di fenomeni prodotti dall'esistenza di "fluttuazioni" create dall'espanzione inflazionaria. Un millesimo di secondo dopo il Big Bang i quark si riuniscono tra loro in tripletti formando così i protoni e i neutroni. In quei momenti, (se fossimo stati presenti), non avremmo potuto vedere assolutamente nulla in quanto i fotoni, che sono i portatori dell’energia luminosa, interagivano con i protoni ed i neutroni che i quark avevano generato.

Dovranno passare circa 300.000 anni perchè la materia diventi stabile e si riunisca secondo schemi chimici elementari andando a formare due gas semplici: l’idrogeno e l’elio. I fotoni a questo punto non interagiscono più e vengono rilasciati con omogeneità in ogni parte dell’Universo sotto forma di radiazione elettromagnetica. Oggi questa radiazione viene chiamata "radiazione fossile" è omnidirezionale e assolutamente omogenea, infatti essa costituisce la prova più convincente a sostegno della teoria del Big Bang.

Da questo momento in poi abbiamo a che fare con una situazione più familiare e meglio rappresentabile.

Lo Spazio ed il Tempo si dilatano, le galassie che si sono sino a quel momento formate, iniziano ad allontanarsi tra di loro, si forma l’universo come noi oggi lo osserviamo.

Partiamo da quest’ultima affermazione : “ lo spazio e il tempo si dilatano”. L’analogia che spesso viene fatta è quella del “palloncino” che si gonfia, immaginando, pero’ che lo faccia in quattro dimensioni (comprendendo il tempo) anziché soltanto in tre. Non si tratta di un’esplosione, anche se si parla di Big Bang, ma, appunto, di un’espansione. Il palloncino si gonfia, ma senza strappi. E’ un “continuum” spazio temporale, come Einstein stesso pensava, nel quale la dimensione spazio e la dimensione tempo non sono nettamente distinguibili, tanto è vero che nel quadrivettore relativistico assieme alle componenti di “tipo spazio” esiste quella di “tipo tempo” : dx = cdt. Ogni “evento” è caratterizzato da tre componenti spaziali e una temporale. Senza spazio niente tempo e viceversa. Lo spazio quindi nasce con il BB e con la materia e successivamente si espande.

Ma in “cosa” si espande se lo spazio nasce con il BB ?Si espande nella materia e con la materia insieme alla quale è nato dal BB, il che significa che lo spazio è materia.

In fisica classica, con materia genericamente si indica qualsiasi cosa che abbia massa e occupi spazio o alternativamente la sostanza di cui gli oggetti fisici sono composti, escludendo l'energia dovuta al contributo dei campi delle forze.

Questa definizione, sufficiente per la fisica macroscopica (meccanica, termodinamica etc), non è più adatta per la moderna fisica atomica e subatomica, per cui lo spazio occupato da un oggetto è prevalentemente vuoto, e l'energia è equivalente alla massa (E=mc^2). Si può invece adottare la definizione che la materia è costituita da una certa classe delle più piccole, fondamentali entità fisicamente rilevabili: queste particelle sono dette fermioni e seguono il principio di esclusione di Pauli che stabilisce che non più di due fermioni possono esistere nello stesso stato quantistico. A causa di questo principio, le particelle che compongono la materia non sono tutte nello stato di energia minima e quindi è possibile creare strutture stabili di assemblati di fermioni.

Particelle della classe complementare, i bosoni, costituiscono invece i campi ; essi possono quindi essere considerati gli agenti che operano gli assemblaggi dei fermioni o le loro modificazioni, interazioni e scambi di energia. Una metafora non del tutto corretta da un punto di vista fisico, ma efficace e intuitiva, vede i fermioni come i mattoncini che costituiscono la materia dell'universo, e i bosoni come le colle o i cementi che li tengono assieme in certi modi per costituire la realtà fisica.

Dunque tutto ciò che occupa spazio e ha massa è conosciuto come materia. In fisica, non c'è un largo consenso per una comune definizione di materia, in parte perché la nozione di "occupare spazio" è mal definita e inconsistente nel quadro della meccanica quantistica. I fisici non definiscono con precisione cosa si deve intendere per materia, preferendo invece utilizzare e rivolgersi a concetti più specifici di massa, energia e particelle.

Secondo questa visione, non sono materia la luce (costituita da fotoni), i gravitoni e i mesoni. Ciò nonostante hanno tutti energia per cui (in accordo con l'equivalenza relativistica massa-energia) hanno anche massa. Dunque Massa = Energia, ma Massa = Materia, dunque Massa = Materia = Energia e, per quello che si è detto a proposito dello spazio : S=E=M=M.

E il tempo ? Il tempo di per se non esiste, come suggeriscono gli esperimenti “entanglement” condotti da Alain Aspect nel 1982 su fotoni polarizzati. Si tratta di una “categoria” del pensiero umano. In assenza di materia, come lo spazio, anche il tempo non esiste. Assieme allo spazio e alla materia è nato con il BB e, quindi, per la logica S.E.M.M. è esso stesso spazio e materia. La dimensione dell’eterno, come sostiene Emanuele Severino riprendendo il pensiero eleatico, è già presente ed è l’unica realtà esistente.

Stefano Gusman.