Va bene, ci ho pensato per tutta la settimana e sinceramente non riesco a decidere se sia affascinante o terrificante. Forse entrambe le cose.
Ecco il punto: quando guardate il cielo notturno, non state osservando l’intero universo. State osservando l’universo osservabile, ovvero la parte in cui la luce ha avuto effettivamente il tempo di raggiungere i vostri occhi da quando l’universo ha avuto inizio, circa 13,8 miliardi di anni fa. Questa sfera di visibilità si estende per circa 46 miliardi di anni luce in ogni direzione, il che sembra tanto (e lo è assolutamente), ma potrebbe essere soltanto... un quartiere in qualcosa di molto, molto più grande.
Ora, ecco dove le cose si fanno strane.
Il problema dell’orizzonte (non riguarda solo il cambiamento climatico)
Ho sempre immaginato che, costruendo telescopi migliori, avremmo potuto eventually vedere sempre più lontano, scoprendo gradualmente l’intero universo. Ma non funziona proprio così. L’universo osservabile non è soltanto un limite della nostra attuale tecnologia: è un limite fondamentale a ciò che può raggiungerci. Sempre. Non importa quanto siamo pazienti o quanto avanzati diventino i nostri strumenti.
Oltre quell’orizzonte cosmico? L’universo continua, ma la sua luce non ci raggiungerà mai. Siamo intrappolati per sempre nella nostra piccola bolla informativa.
Il che solleva la domanda ovvia: c’è un bordo da qualche parte là fuori? O semplicemente... va avanti per sempre?
La Terra viene in soccorso (in un certo senso)
La cosa bella nel pensare alla scala cosmica è che il nostro stesso pianeta ci offre un modo per far sì che il nostro cervello ne comprenda le dimensioni.
Pensate a stare sulla Terra. Se camminate in qualsiasi direzione, non colpirete mai un muro. Il terreno non si ferma all’improvviso. Eppure la Terra è definitivamente finita: non potete camminare per sempre senza alla fine ritrovarvi dove siete partiti. Il trucco è che la superficie terrestre curva su se stessa. Non ha un bordo, ma ha un’area limitata.
Potrebbe quindi funzionare allo stesso modo per l’universo? Potrebbe lo spazio essere finito ma senza confini, curvando su se stesso come una versione tridimensionale della superficie terrestre?
Gli scienziati hanno effettivamente testato questa ipotesi. E onestamente, i metodi che usano sono brillanti.
I triangoli non mentono (di solito)
Ecco un trucco da party per voi: su un foglio di carta piatto, gli angoli di qualsiasi triangolo sommano esattamente a 180 gradi. Sempre. È semplice geometria.
Ma su una superficie curva, le cose cambiano. Disegnate un triangolo su un’arancia e i vostri angoli sommeranno a più di 180 gradi. La superficie costringe le vostre linee rette a curvarsi.
Gli astronomi hanno fatto essenzialmente questo con l’universo stesso. Hanno misurato enormi triangoli cosmici che si estendono per miliardi di anni luce, e la risposta? Gli angoli sommano a più o meno esattamente 180 gradi. Lo spazio sembra piatto.
Ma – e questo è un grande “ma” – cosa succede se state cercando di misurare la curvatura terrestre stando nel vostro salotto? Anche la vostra piccola porzione di pavimento sembra completamente piatta. Dovreste misurare su distanze molto più grandi per rilevare la curvatura effettiva.
Questa è l’universo in poche parole. La nostra porzione osservabile sembra piatta, ma l’intero universo potrebbe essere curvo in modi che semplicemente non possiamo rilevare dall’interno della nostra finestra di misurazione.
La radiazione cosmica di fondo: la luce antica dice tutto
La prova più potente proviene da quella che viene chiamata radiazione cosmica di fondo: in pratica, l’eco del Big Bang, luce che viaggia nello spazio da quasi 14 miliardi di anni.
Questa luce porta con sé pattern, minuscole variazioni di temperatura che ci raccontano dell’universo primordiale. Gli scienziati possono prevedere esattamente quanto grandi dovrebbero apparire questi pattern in base a diverse geometrie cosmiche.
Se lo spazio fosse fortemente curvo, quella luce antica avrebbe percorso traiettorie distorte, facendo apparire i pattern più grandi o più piccoli del previsto.
Cosa vediamo? Esattamente la dimensione prevista per uno spazio piatto.
Quindi... caso chiuso?
Non così in fretta. Come ho menzionato, potremmo semplicemente trovarci in una porzione apparentemente piatta di un universo curvo. Un quartiere che per caso sembra piatto