IL COSMO
Un viaggio personale
Sull'orlo dell'Eterno
C'è un'esperienza condivisa da ogni essere umano...
... di ogni lingua e cultura...
... l'esperienza della nascita.
I nostri ricordi della nascita sono molto vaghi.
Hanno il sapore e l'aura non tanto di ricordi...
... quanto di mistiche trasfigurazioni.
Sarebbe sorprendente se questa profonda esperienza...
... non influenzasse i nostri miti e religioni...
... la nostra filosofia e scienza.
La nascita di un bambino evoca il mistero di altre origini...
... gli inizi e le fini di mondi...
... l'infinito e l'eternità.
Com'è nato l'universo?
Cosa esisteva prima dell'universo?
È possibile che non ci sia stato un inizio?
L'universo potrebbe essere infinitamente vecchio?
II cosmo ha confini?
L'attuale storia scientifica sull'origine dell'universo...
... inizia con un'esplosione che fece espandere lo stesso spazio.
Circa 15 miliardi di anni fa...
... tutta la materia e l'energia nel nostro universo osservabile...
... erano concentrate in uno spazio più piccolo del capo di uno spillo.
Il cosmo si spaccò in un'esplosione inconcepibilmente colossale...
... il big bang.
La materia dell'universo e il tessuto stesso dello spazio...
... si espansero in ogni direzione, come fanno oggi.
Possiamo visualizzare questo processo con una griglia tridimensionale...
... applicata al tessuto dello spazio in espansione.
Il giovane cosmo era ovunque luminescente dal calore.
Ma col tempo le radiazioni si espansero e si raffreddarono...
... e alla luce visibile lo spazio divenne buio come lo vediamo oggi.
Poi iniziarono a formarsi delle sacche di gas.
Si formarono stracci impalpabili di nubi...
... colonie di grandi oggetti lentamente roteanti...
... che andavano illuminandosi, ognuno una specie di bestia...
... fatta di centinaia di miliardi di punti luminosi.
Si erano formate le più grandi strutture riconoscibili dell'universo.
Noi stessi, oggi, abitiamo in un angolo remoto di una di esse.
Le chiamiamo galassie.
Abitiamo in un universo di galassie.
Ci sono ammassi privi di struttura, le galassie irregolari...
... ci sono galassie globulari o ellittiche...
... e poi ci sono i graziosi bracci azzurri delle galassie a spirale.
Investighiamo le galassie...
... le loro origini, evoluzione e moto da meno di un secolo.
Questi studi estendono la nostra comprensione...
... ai limiti più estremi dell'universo.
La nostra astronave della fantasia ci porta fino a quella frontiera.
Vediamo il cosmo alla scala più grande.
La maestosità delle galassie è rivelata dalla scienza.
Ci sono molti modi diversi in cui le stelle si dispongono nelle galassie.
Quando una galassia a spirale è posta frontalmente verso di noi...
... vediamo i bracci a spirale, illuminati da miliardi di stelle.
Quando invece la galassia è posta di taglio rispetto a noi...
... vediamo le fasce centrali di gas e pulviscolo...
... da cui si formano le stelle.
Nelle galassie a spirale sbarrata un fiume di materia stellare...
... si estende attraverso il nucleo galattico...
... collegando bracci opposti della spirale.
Le galassie ellittiche possono essere giganti o nane.
Ci sono molte galassie misteriose...
... luoghi in cui qualcosa è andato molto storto...
... in cui ci sono esplosioni e collisioni...
... e scie di gas e stelle...
... dei ponti tra le galassie.
Le galassie sembrano rigide ed immobili.
Ma le vediamo solo per un fotogramma del film cosmico.
Le loro parti di dissipano e si riformano...
... su una scala temporale di centinaia di milioni di anni.
Una galassia è un fluido fatto di miliardi di soli...
... tenuti insieme dalla gravità.
Queste gigantesche forme galattiche riempiono l'universo...
... e sono forse fonte di meraviglia e istruzione...
... per miliardi di specie di vita intelligente.
La loro evoluzione è soggetta ovunque alle stesse leggi fisiche.
Useremo un computer per illustrare...
... il moto collettivo di tante stelle...
... ognuna soggetta all'influenza gravitazionale di tutte le altre.
Qui un miliardo di anni è compresso in pochi secondi.
In alcuni casi i bracci della spirale si formano da soli.
In altri casi...
... l'attrazione gravitazionale tra due galassie vicine...
... provoca la formazione dei bracci a spirale.
Ma quando due galassie si scontrano...
... come un proiettile che passa attraverso uno sciame d'api...
... le stelle quasi non si urtano.
Ma le forme delle galassie possono distorcersi drammaticamente.
Uno scontro diretto tra due galassie può durare cento milioni di anni...
... e sparpagliare le stelle...
... nello spazio intergalattico.
Quando una densa galassia compatta si scontra con un'altra più grande...
... può risultarne una delle più belle tra le rare irregolari...
... una galassia ad anello.
Migliaia di anni luce in diametro...
... una galassia ad anello è incastonata...
... nel velluto dello spazio intergalattico.
È una configurazione temporanea di stelle dissestate...
... uno schizzo nello stagno cosmico.
Talvolta le galassie esplodono.
Le quasar, forse a miliardi di anni luce da noi...
... potrebbero essere delle giovani galassie esplose.
Ma non ne siamo sicuri.
Le quasar sono ancora un mistero.
Le galassie ci rivelano un ordine, una bellezza universali...
... ma anche una violenza ad una scala mai immaginata.
L'universo non sembra né benigno né ostile...
... ma semplicemente indifferente al destino di creature come noi.
Le quasar potrebbero essere enormi pulsar che ruotano rapidamente...
... o dovute a collisioni multiple tra milioni di stelle...
... densamente ammassate nel nucleo galattico...
... o una catena di esplosioni di supernove in un tale nucleo.
Alcuni astronomi pensano che le quasar siano milioni di stelle...
... che precipitano in immensi buchi neri al centro delle galassie.
Qualcosa di simile a un buco nero...
... di massa e densità enormi ma dimensioni molto piccole...
... pulsa e vibra...
... nei nuclei delle galassie vicine.
Perfino una galassia ordinata come la Via Lattea...
... ha i suoi movimenti interni e le sue danze.
Le stelle della Via Lattea si muovono con grazia sistematica.
Il Sole impiega 250 milioni di anni...
... per compiere un giro intorno al nucleo.
Le regioni esterne della galassia...
... girano più lentamente delle regioni interne.
Quindi gas e pulviscolo assumono un andamento a spirale.
In questi luoghi di maggiore densità...
... si formano stelle giovani, calde e luminose...
... le stelle che delineano i bracci a spirale.
Queste stelle calde brillano solo per circa 10 milioni di anni...
... e poi esplodono.
Ma via via che queste stelle si estinguono...
... dai detriti si formano altre giovani stelle...
... e il disegno a spirale persiste.
Il Sole, contrassegnato da un cerchio...
... è entrato e uscito spesso dai bracci a spirale...
... nelle 20 volte che ha girato intorno alla Via Lattea.
Nella nostra epoca viviamo al bordo di un braccio.
Abbiamo guardato il moto interno delle galassie su piccola scala...
... in un raggio di un milione di anni luce o meno.
Ma il moto delle galassie stesse...
... attraverso miliardi di anni luce è diverso.
Quel moto è un relitto del big bang.
La chiave della cosmologia, lo studio dell'intero universo...
... si è rivelato essere un luogo comune della natura...
... un'esperienza della vita quotidiana.
Immaginate un oggetto in moto che emette delle onde.
Magari delle onde luminose...
... o delle onde sonore, qualunque tipo di onda.
Quando l'oggetto ci passa accanto...
... avvertiamo un cambiamento di tono.
Viene chiamato effetto Doppler.
Se siete il macchinista del treno...
... il tono del fischio vi sembra sempre uguale.
Questo perché vi muovete insieme alla sorgente del suono.
Ma se state accanto alle rotaie mentre passa il treno...
... sentite quel familiare cambiamento di tono...
... l'effetto Doppler.
Il motivo per cui questo avviene è facile da capire...
... una volta che si visualizzano le onde.
Un treno stazionario emette onde sonore in cerchi concentrici...
... come un sasso in uno stagno.
Facciamo ripartire il treno.
Le onde che lo precedono vengono schiacciate tra loro...
... mentre quelle che lo seguono si dilatano.
Le onde compresse hanno una frequenza, o tono, più alta...
... delle onde dilatate.
Lo stesso vale per le onde luminose.
Il colore sta alla luce come il tono sta al suono.
Le onde luminose compresse sono spostate verso il blu.
E le onde luminose compresse sono spostate verso il rosso.
Alla velocità di un treno...
... si avverte il cambiamento di tono nel suono, ma non nella luce.
Il treno dovrebbe viaggiare un milione di volte più forte.
Si è scoperto che l'effetto Doppler per le onde luminose...
... è la chiave del cosmo.
La prova di questo fu raccolta inaspettatamente...
... da un ex mulattiere che non era andato oltre la terza media.
Durante la seconda decade del XX secolo...
... il più grande telescopio del mondo fu assemblato sul monte Wilson...
... con vista sul cielo allora limpido di Los Angeles.
Grandi pezzi del telescopio furono trasportati sul monte...
... a dorso di mulo.
Uno dei mulattieri era un giovane di nome Milton Humason...
... il figlio scapestrato di un banchiere della California.
Ma era ingegnoso e affascinato dalle attrezzature...
... che aveva trasportato sul monte.
E dopo che il telescopio fu completato, nel 1917...
... riuscì a farsi assumere come custode ed elettricista.
Una sera, così si racconta, l'assistente notturno era ammalato e...
... fu chiesto a Humason di sostituirlo.
Humason era un giocatore d'azzardo...
... celebre per la sua abilità al poker e al biliardo.
Ma il suo tocco col telescopio era ammirato ancora di più.
Scoprì di avere talento per l'uso degli strumenti astronomici.
Divenne il virtuoso del telescopio da 100 pollici.
In questo strumento la luce delle galassie distanti...
... viene messa a fuoco su una lastra fotografica di vetro...
... da un grande specchio incassato largo 100 pollici.
Entro la fine degli anni 20, Humason faceva osservazioni per conto suo.
Signor Nelson.
Sono nella stanza del coudé, signore.
A quell'epoca aveva un suo assistente notturno...
... che lo aiutava con le osservazioni.
- Buonasera, signor Nelson. - Buonasera, signor Humason.
Inizieremo alle 18.
Farò uno spettrogramma usando il fuoco Cassegrain.
Sì, signore.
Il telescopio deve poter mirare con grande accuratezza...
... verso la regione di cielo designata e rimanerci puntato sopra.
Una macchina che pesa 75 tonnellate e grande quanto una locomotiva...
... deve muoversi con la precisione di un orologio svizzero.
Tutto deve essere meticolosamente controllato.
L'impianto elettrico deve funzionare impeccabilmente.
Varie ore prima di iniziare le osservazioni viene aperta la cupola...
... affinché la temperatura esterna e quella interna si eguaglino.
Humason preparava le sensibili emulsioni fotografiche...
... custodite dai foderi di metallo...
... per catturare, col telescopio gigantesco...
... la fioca luce proveniente dalle galassie remote.
Questo faceva parte di un programma sistematico...
... che Humason e il suo mentore, l'astronomo Edwin Hubble...
... seguivano per misurare l'effetto Doppler...
... della luce dalle più distanti galassie allora conosciute.
Ma le galassie più distanti sono molto fievoli.
Per questo, anche col telescopio più grande del mondo...
... era necessario usare dei tempi di esposizione molto lunghi...
... che spesso duravano tutta la notte...
... e a volte richiedevano varie notti successive.
Humason dava all'assistente notturno le coordinate celesti...
... della galassia da osservare.
Durante la lunga, fredda notte doveva fare raffinate regolazioni...
... affinché il telescopio seguisse fedelmente la galassia.
La galassia stessa era troppo fievole da vedersi col telescopio...
... anche se poteva essere catturata fotograficamente...
... con una lunga esposizione.
Così il telescopio veniva puntato verso una stella vicina...
... e poi, con un piccolo scarto, verso una zona buia del cielo...
... dalla quale, nel corso della lunga notte...
... la luce dalla galassia invisibile si accumulava lentamente.
Il telescopio concentrava la fioca luce di una galassia...
... nello spettrometro...
... dove veniva scomposta nei suoi colori costituenti.
Lo spettro veniva registrato sulle piccole lastre di vetro.
Può far ruotare il telescopio verso la stella guida, per favore?
È libero?
- Lo farò ruotare verso est. - Sì, direi che è libero.
Faccia piano.
Va bene, ci sono.
Ora andiamo su NGC 7-6-1-9.
Libero.
Farò un'esposizione di 10 ore.
Che ore sono?
Le 19.15.
Spenga le luci, per favore.
La lastra scura è aperta.
Un grosso telescopio vede solo una minuscola porzione di cielo.
Mentre la Terra ruota, una stella guida o una galassia...
... uscirebbero dal campo visivo del telescopio in pochi minuti.
Humason doveva stare sveglio e seguire la galassia...
... mentre un macchinario elaborato faceva muovere il telescopio...
... per compensare la rotazione terrestre.
Il telescopio è una specie di orologio.
Come va la cupola?
Via libera.
Era un lavoro difficile, ripetitivo e noioso...
... ma sebbene ancora non lo sapessero...
... Hubble e Humason stavano meticolosamente accumulando...
... le prove del big bang.
Avevano scoperto che più distante era la galassia...
... più il suo spettro di colori virava sul rosso.
Liberi il telescopio.
Ora scendo.
Se questa virata sul rosso era dovuta all'effetto Doppler...
... allora le galassie lontane si allontanano da noi.
Alla fine della sua veglia...
... Humason recuperava il minuscolo spettro galattico...
... e lo portava attentamente allo sviluppo.
Grazie, signor Nelson.
Vado nella camera oscura ora.
- Buona giornata. - A lei, signore.
In questo modo...
... Humason trovò la virata sul rosso in quasi tutte le galassie esaminate...
... come l'effetto Doppler nel suono di una locomotiva che si allontana.
E più lontane erano da noi, più velocemente si allontanavano.
Legate al tessuto dello spazio, le galassie in fuga...
... tracciavano l'espansione dell'universo stesso.
Una conclusione spettacolare era stata catturata su queste lastrine.
Humason e Hubble avevano scoperto il big bang.
In alto e in basso ci sono le linee di calibrazione...
... che Humason aveva fotografato in precedenza.
Nel mezzo c'è lo spettro di una galassia relativamente vicina.
Ogni elemento ha una caratteristica impronta spettrale...
... una serie di frequenze alle quali la luce viene assorbita.
Ben visibili qui sono due linee scure nel violetto...
... dovute al calcio nelle atmosfere...
... delle centinaia di miliardi di stelle...
... che costituiscono questa galassia.
Le galassie vicine mostrano pochissimo effetto Doppler.
Ma quando registrò lo spettro di una galassia più distante...
... trovò la stessa coppia rivelatrice di linee...
... ma spostata ancora di più verso il rosso.
E quando esaminò una galassia remota, a 4 miliardi di anni luce...
... trovò che le linee erano ancora più spostate verso il rosso.
Questa galassia deve allontanarsi a 200 milioni di km orari.
Le scrupolose osservazioni di Milton Humason...
... astronomo ed ex mulattiere...
... dimostrarono l'espansione dell'universo.
Nel discutere la struttura su larga scala del cosmo...
...gli astronomi talvolta dicono che lo spazio è curvo...
...o che l'universo è finito ma senza confini.
Di che staranno mai parlando?
Lmmaginiamo di essere perfettamente piani...
...voglio dire assolutamente piatti...
...e che viviamo, logicamente, in Flatlandia...
...una terra concepita e battezzata da Edwin Abbott...
...uno studioso shakespeariano dell'lnghilterra vittoriana.
A Flatlandia, naturalmente, siamo tutti eccezionalmente piatti.
Siamo quadrati, cerchi, triangoli...
...scivoliamo qua e là...
...e ci occupiamo, nelle nostre case, delle nostre faccende piatte.
Abbiamo larghezza e lunghezza...
...ma non abbiamo altezza.
Queste sagome hanno una minima altezza, ma ignoriamola.
Immaginiamo che siano perfettamente piatte.
In queste circostanze noi flatlandesi conosciamo...
...la destra e la sinistra, il davanti e il dietro...
...ma non abbiamo mai sentito parlare di alto e basso.
Immaginiamo che arrivi a Flatlandia...
...sospesa nell'aria...
...una strana creatura tridimensionale...
...che, stranamente, somiglia a una mela.
La creatura tridimensionale...
...vede un attraente e simpatico quadrato...
...lo guarda entrare in casa...
...e decide, in un gesto di amicizia interdimensionale...
...di salutarlo.
"Salve", dice la creatura tridimensionale.
"Come va? Vengo in visita dalla terza dimensione."
II povero quadrato si guarda intorno nella sua casa...
...non vede nessuno...
...e in più ha sentito un saluto venire da dentro di lui...
...una voce dall'interno.
Sicuramente si preoccupa un po' della propria sanità.
Alla creatura tridimensionale...
...non piace essere considerata un'aberrazione psicologica...
...e quindi scende per entrare fisicamente in Flatlandia.
Una creatura tridimensionale esiste solo parzialmente a Flatlandia...
...di lei si può vedere solo un piano, una sezione trasversale.
Quando la creatura tridimensionale arriva in Flatlandia...
...se ne vedono solo i punti di contatto.
Rappresenteremo ciò ponendo la mela su un tampone inchiostrato...
...e imprimendone l'immagine su Flatlandia.
E via via che la mela si addentra...
...e scivola oltre Flatlandia...
...ne vedremmo progressivamente delle fette più in alto...
...che possiamo rappresentare...
...affettando la mela.
Così il quadrato, col tempo...
...vede apparire misteriosamente una serie di oggetti...
...dal nulla, e dentro una stanza chiusa...
...e li vede cambiare drammaticamente forma.
L'unica possibile conclusione è di aver perso la ragione.
La mela potrebbe anche offendersi per questa conclusione...
...e, in un gesto interdimensionale non troppo amichevole...
...crea un contatto con il quadrato da sotto...
...e manda la nostra creatura piatta...
...a fluttuare e roteare sopra Flatlandia.
Inizialmente il quadrato non ha idea di cosa stia succedendo.
È terribilmente confuso. Tutto ciò è estraneo alla sua esperienza.
Ma dopo un po' si rende conto...
...che sta osservando l'interno di stanze chiuse in Flatlandia.
Sta vedendo l'interno dei suoi compaesani piatti.
Sta vedendo Flatlandia da una prospettiva...
...che nessuno, che lui sappia, ha mai avuto.
L'ingresso in un'altra dimensione ci fornisce il vantaggio aggiuntivo...
...di una specie di visione a raggi X.
La nostra creatura piatta torna lentamente sulla superficie...
...e i suoi amici accorrono per vederlo.
Dal loro punto di vista è apparso misteriosamente dal nulla.
Non è arrivato camminando. È apparso da un altro luogo.
Gli chiedono: "Santo cielo, cosa ti è successo?"
E il povero quadrato deve dire:
"Sono stato in un'altra, mistica dimensione...
...chiamata 'su"'.
E loro gli danno delle pacche sui lati per consolarlo...
...o gli chiedono:
"Faccela vedere. Dov'è questa terza dimensione? Indicacela".
E il povero quadrato è incapace di obbedire.
Ma ancora più interessante...
...è l'altra direzione della dimensionalità.
E la quarta dimensione?
Per immaginarla, consideriamo un cubo.
Possiamo immaginare un cubo nel seguente modo.
Prendiamo un segmento e trasliamolo ad angolo retto con se stesso.
Così costruiamo un quadrato.
Traslando il quadrato ad angolo retto per una lunghezza uguale a se stesso...
...avremo un cubo.
Questo cubo, lo comprendiamo...
...getta un'ombra.
Quest'ombra la riconosciamo...
...come di solito viene disegnata in terza elementare...
...come due quadrati coi vertici collegati.
Se guardiamo l'ombra di un oggetto tridimensionale sulle due dimensioni...
...vediamo che, in questo caso, non tutte le linee appaiono uguali.
Non tutti gli angoli sono retti.
L'oggetto tridimensionale non è rappresentato perfettamente...
...nella sua proiezione sulle due dimensioni.
Ma questo è il prezzo che si paga quando si perde una dimensione.
Prendiamo questo cubo tridimensionale...
...e proiettiamolo, trasportiamolo in una quarta dimensione fisica.
Non in quella direzione, né in quella, né in quella.
Ma ad angolo retto rispetto a quelle tre dimensioni.
Non posso mostrarvi quella direzione.
Ma immaginate che esista una quarta dimensione fisica.
In quel caso genereremmo un ipercubo a quattro dimensioni...
...chiamato anche un tesseratto.
Non posso mostrarvi un tesseratto, perché io e voi...
...siamo intrappolati nelle tre dimensioni.
Ciò che posso invece mostrarvi è l'ombra, nelle tre dimensioni...
...di un ipercubo o tesseratto.
Eccola qui. Come vedete si tratta di due cubi, l'uno dentro l'altro...
...con tutti i vertici collegati da linee.
E il vero tesseratto a quattro dimensioni...
...avrebbe tutti i lati di lunghezza uguale e tutti gli angoli retti.
Non è quello che vediamo qui, ma la proiezione ci costa una dimensione.
Così, pur non potendo immaginare il mondo a quattro dimensioni...
...possiamo ugualmente concepirlo.
Ora, immaginate un universo come Flatlandia...
... realmente bidimensionale, piatto in ogni direzione.
Ma con una eccezione.
All'insaputa degli abitanti...
... il loro universo bidimensionale è curvato...
... in una terza dimensione fisica.
Forse in una sfera, ma in ogni caso...
... in qualcosa di estraneo alla loro esperienza.
Localmente il loro universo appare sempre piatto.
Ma se uno di loro, molto più piccolo e piatto di me...
...facesse una passeggiata lungo ciò che sembra una linea retta...
...scoprirebbe un grande mistero.
Supponiamo che segni il suo punto di partenza qui...
...e parta all'esplorazione del suo universo.
Non torna mai indietro e non raggiunge mai un limite.
Non sa che il suo universo apparentemente piatto...
... in realtà si curva, formando un'enorme sfera.
Non percepisce di camminare intorno ad un globo.
Perché il suo spazio dovrebbe essere curvo?
Perché l'universo contiene tanta materia...
... da distorcere gravitazionalmente lo spazio...
... richiudendolo su se stesso e formando una sfera.
Ma il nostro flatlandese questo non lo sa.
Dopo molto tempo scoprirà, chissà come, di essere al punto di partenza.
Ci deve essere una terza dimensione.
Il flatlandese non può immaginare una terza dimensione...
...ma può dedurne l'esistenza.
Aumentate di una tutte le dimensioni in questa storia...
...e avrete una situazione simile...
...a quella che molti cosmologi pensano valga per noi.
Siamo creature tridimensionali intrappolate nelle tre dimensioni.
Immaginiamo che il nostro universo sia piatto nelle tre dimensioni...
...ma forse si curva in una quarta dimensione.
Possiamo parlare di una quarta dimensione, ma non sperimentarla.
Nessuno può indicare col dito la quarta dimensione.
C'è sinistra-destra e c'è davanti-dietro. C'è su-giù...
...e ci sono alcune altre direzioni...
...simultaneamente ad angoli retti rispetto alle tre dimensioni familiari.
Immaginate che questo universo si stia espandendo.
Se lo gonfiamo come un pallone a quattro dimensioni, cosa succede?
Un astronomo di una data galassia...
... pensa che tutte le altre galassie si allontanino da lui.
Più distante è la galassia, più sembra muoversi velocemente.
Fu proprio questa la scoperta di Humason e Hubble.
Sulla superficie di questo universo curvo non c'è né confine né centro.
L'universo può essere sia finito che senza confini.
La tendenza al rosso delle galassie distanti...
...sembrava implicare, per i contemporanei di Humason...
...che fossimo al centro di un universo in espansione...
...e che avessimo una posizione privilegiata nello spazio.
Ma se l'universo si espande...
...che sia o meno curvato in una quarta dimensione...
...gli osservatori di ogni galassia vedranno la stessa cosa.
Tutte le galassie si allontanano da loro...
...come se avessero fatto qualche terribile gaffe intergalattica.
Se c'è tanta materia da far chiudere l'universo con la forza di gravità...
...allora è chiuso su se stesso come una sfera.
Se non c'è abbastanza materia da far chiudere il cosmo...
...allora il nostro universo ha una forma aperta...
...e si estende all'infinito in tutte le direzioni.
Questo universo a sella è solo uno tra un numero infinito...
...di tipi possibili di universi aperti.
A differenza degli universi chiusi, come la sfera...
...gli universi aperti contengono una quantità infinita di spazio.
Se il nostro universo fosse appunto chiuso...
... allora niente potrebbe uscirne, né la materia né la luce.
Vivremmo allora all'interno di un buco nero.
C'è, però, una possibile via d'uscita.
Un ipotetico corridoio quantico attraverso la prossima dimensione...
... un luogo che risucchia la materia e la luce.
Possiamo trovare questo corridoio? Sopravvivremmo al viaggio?
Potremmo emergere in un altro luogo e un altro tempo...
... forse in un altro universo...
... o forse in un altro punto del nostro.
Se volete sapere com'è l'interno di un buco nero...
...guardatevi intorno.
Ma ancora non sappiamo se l'universo sia aperto o chiuso.
Inoltre, alcuni astronomi dubitano...
...che la tendenza al rosso delle galassie distanti...
...sia dovuta all'effetto Doppler.
Sono scettici riguardo all'universo in espansione e al big bang.
Forse i nostri discendenti avranno per la nostra ignoranza...
...la compassione che abbiamo noi per i popoli antichi...
...che non sapevano che la Terra girasse intorno al Sole.
Se, tuttavia, la teoria di un big bang...
...seguito da un universo in espansione è corretta...
...cosa successe prima di quello?
L'universo era totalmente privo di materia...
...e a un tratto, non si sa come, si creò la materia?
Come avvenne?
In molte culture la risposta più comune...
...è che un Dio o degli dei crearono l'universo dal nulla.
Ma se vogliamo sviscerare la questione coraggiosamente...
...dobbiamo, naturalmente, farci la domanda successiva:
"Da dove è venuto Dio?"
Se decidiamo che questa è una domanda che non ha risposta...
...perché non risparmiarci un passaggio e concludere...
...che l'origine dell'universo sia una domanda senza risposta?
O se diciamo che Dio è sempre esistito...
...perché non risparmiarci un passaggio e concludere...
...che l'universo sia sempre esistito?
Non c'è bisogno di una creazione. È sempre esistito.
Queste non sono domande facili.
La cosmologia ci porta faccia a faccia...
...con i misteri più profondi...
...con le domande che un tempo solo la religione e i miti trattavano.
"Chi lo sa per certo?
Chi lo dichiarerà?
Da dove nacque? Da dove venne la creazione?
Gli dei vennero dopo la formazione di questo mondo.
Chi, allora, può conoscere le origini del mondo?
Nessuno sa da dove venne il creato...
... o se l'ha fatto Lui o no...
... Lui che lo contempla dall'alto dei cieli.
Solo Lui lo sa...
... o forse Lui non lo sa."
Queste parole sono vecchie di 3500 anni.
Sono prese dal Rig-Veda...
... una collezione di antichi inni in sanscrito.
Le idee antiche più sofisticate sulla cosmologia vennero dall'Asia...
... e in particolare dall'lndia.
Qui c'è una tradizione di scetticismo...
... e umiltà di fronte ai grandi misteri cosmici.
Nella routine della vita quotidiana...
... magari durante il raccolto del grano...
... i popoli di tutto il mondo si sono chiesti:
"Da dove è venuto l'universo?"
Questa domanda è un tratto tipico della nostra specie.
C'è una tendenza naturale a voler comprendere...
... l'origine del cosmo in familiari termini biologici.
L'accoppiamento delle divinità cosmiche...
... o lo schiudersi di un uovo cosmico...
... o magari l'intonazione di qualche frase magica.
Il big bang è il nostro mito moderno e scientifico della creazione.
Viene dall'eterno bisogno umano...
... di risolvere l'enigma cosmologico.
Per molte culture, il mondo...
... era nato qualche centinaia di generazioni prima.
Quasi nessuno indovinò che il cosmo potesse essere molto più vecchio.
Ma gli antichi indù sì.
Come ogni altra società...
... anche loro registravano i cicli della natura.
Il sorgere e il tramontare del Sole e delle stelle...
... le fasi della Luna...
... il passare delle stagioni.
In tutta l'lndia meridionale un'antica cerimonia...
... si svolge ogni gennaio...
... in cui si celebra la generosità della natura...
... nel raccolto annuale delle messi.
Ogni gennaio la natura fornisce il riso per celebrare il Pongal.
Perfino gli animali da soma hanno un giorno libero e vengono adornati.
Vengono dipinti sul terreno disegni colorati per invocare l'armonia...
... e la buona fortuna nell'anno a venire.
Il Pongal, una semplice farinata di riso e latte zuccherato...
... simboleggia il raccolto, il ritorno delle stagioni.
Ma questa non è solo una festa in onore del raccolto.
Trae origine da una elegante e molto profonda tradizione cosmologica.
Nella festa del Pongal si gioisce del fatto...
... che la natura sia strutturata in cicli.
Ma da dove vengono questi cicli se non sono gli dei a volerli?
E se ci sono cicli negli anni degli umani...
...non potrebbero esserci cicli nelle vite degli dei?
L'induismo è l'unica delle grandi religioni del mondo...
...dedita all'idea che il cosmo stesso...
...sia soggetto ad un immenso, anzi infinito...
...numero di morti e rinascite.
È l'unica religione in cui il tempo viene misurato...
...senz'altro per caso, nello stesso modo che nella cosmologia moderna.
Si passa dal comune ciclo del giorno e della notte...
...a un giorno e una notte di Brahma...
...lungo 8,64 miliardi di anni...
...più della vita intera della Terra o del Sole...
...e circa la metà del tempo trascorso dal big bang.
E ci sono cicli di tempo ancora più lunghi.
C'è un'idea molto interessante...
...che l'universo non sia altro che il sogno del Dio...
...che, dopo 100 anni di Brahma...
...si dissolve in un sonno senza sogni...
...e l'universo si dissolve con lui.
Finché, dopo un altro secolo di Brahma, si scuote...
...si ricompone e ricomincia...
...a sognare il grande sogno cosmico del loto.
Nel frattempo, altrove...
...ci sono un'infinità di altri universi...
...ognuno col proprio Dio...
...che sogna il sogno cosmico.
Queste grandi idee sono temperate da un'altra...
... forse ancora più grande.
Si dice...
... che gli uomini forse non sono sogni degli dei...
... ma piuttosto che gli dei...
... siano sogni degli uomini.
In India ci sono molti dei...
...e ogni dio si manifesta in molti modi diversi.
Questi bronzi Chola risalenti all'XI secolo...
...includono varie diverse incarnazioni del dio Shiva...
...visto qui al suo matrimonio.
Il più elegante e sublime di questi bronzi...
...è una rappresentazione della creazione dell'universo...
...all'inizio di ogni ciclo cosmico.
Un tema noto come la danza cosmica di Shiva.
Il dio ha quattro mani.
Nella mano in alto a destra ha un tamburo...
...il cui suono è il suono della creazione.
Nella mano in alto a sinistra ha una lingua di fuoco...
...un ricordo che l'universo appena creato...
...un giorno, tra miliardi di anni, verrà totalmente distrutto.
Creazione, distruzione.
Queste profonde e bellissime idee...
...sono al centro delle antiche credenze indù...
...come vediamo in questo tempio Chola a Darasuram.
Sono una specie di premonizione delle moderne idee astronomiche.
Senza dubbio l'universo si espande dal big bang...
...ma non è affatto detto che continui ad espandersi per sempre.
Se c'è meno di una certa quantità di materia nell'universo...
...l'attrazione reciproca tra le galassie...
...sarà insufficiente a fermare l'espansione...
...e l'universo continuerà a correre via in eterno.
Ma se c'è più materia di quella che vediamo...
...nascosta nei buchi neri, magari...
...o nel caldo ma invisibile gas tra le galassie...
...allora l'universo rimane contenuto...
...ed è soggetto ad una serie molto indiana di cicli...
...di espansione seguiti da cicli di contrazione...
...cosmo su cosmo, universi senza fine.
Se viviamo in un simile universo oscillante...
...allora il big bang non è la creazione del cosmo...
...ma semplicemente la fine del ciclo precedente...
...la distruzione dell'ultima incarnazione del cosmo.
Nessuna di queste due moderne cosmologie...
...ci piace molto, nel suo insieme.
In una cosmologia, l'universo viene creato, non si sa come...
...dal nulla, tra i 15 e i 20 miliardi di anni fa...
...e si espande all'infinito...
...con le galassie che si allontanano, finché l'ultima...
...non scompare dal nostro orizzonte cosmico.
Poi gli astronomi galattici perdono il posto...
...le stelle si raffreddano e muoiono, la materia stessa si dissolve...
...e l'universo diventa...
...una fredda e rarefatta foschia di particelle elementari.
Nell'altra, quella dell'universo oscillante...
...il cosmo non ha né inizio né fine...
...e noi facciamo parte di un ciclo infinito...
...di morti e rinascite cosmiche, senza che alcuna informazione...
...filtri attraverso la cuspide dell'oscillazione.
Niente delle galassie, le stelle, i pianeti...
...le forme di vita, le civiltà...
...che si sono evoluti nella precedente incarnazione dell'universo...
...filtra attraverso la cuspide...
...scivola oltre il big bang...
...per rendersi noto nel nostro universo.
La morte dell'universo in entrambe le cosmologie...
...può sembrare un po' deprimente.
Ma possiamo consolarci considerando i tempi in questione.
Questi eventi avvengono nel corso di decine di miliardi di anni.
Gli esseri umani, o i nostri discendenti, chiunque saranno...
... possono fare una gran quantità di bene in miliardi di anni...
... prima che il cosmo muoia.
Se è vero che l'universo oscilla...
...se la moderna versione scientifica della cosmologia indù è valida...
...allora sorgono domande ancora più strane.
Alcuni scienziati pensano che quando la tendenza al rosso...
...sarà seguita dalla tendenza al blu...
...la causalità sarà invertita...
...e gli effetti precederanno le cause.
Prima le onde si allargheranno...
...da un punto della superficie dell'acqua.
E poi getterò il sasso nello stagno.
Alcuni scienziati si chiedono, in un universo oscillante...
...cosa succeda alle cuspidi...
...alla transizione tra la contrazione e l'espansione.
Alcuni pensano che le leggi naturali vengano rimescolate a caso...
...e che la fisica e la chimica di questo universo...
...rappresentino solo una di una gamma infinita di serie...
...di possibili leggi naturali.
È facile vedere...
...che solo una ristretta gamma di leggi naturali...
...sia coerente con le galassie, le stelle, i pianeti...
...la vita e l'intelligenza.
Se le leggi naturali...
...vengono rimescolate a caso alle cuspidi...
...allora è la più straordinaria delle coincidenze...
...che la slot machine cosmica questa volta abbia escogitato...
...un universo coerente con noi.
Viviamo in un universo che si espande all'infinito...
...o in uno in cui si ripetono serie infinite di cicli?
C'è un modo per scoprire la risposta...
...non col misticismo, ma attraverso la scienza...
...facendo un accurato censimento...
...della quantità totale di materia nell'universo...
...o riuscendo a vedere il bordo stesso del cosmo.
I radiotelescopi rilevano le distanti quasar...
... a miliardi di anni luce da noi...
... che si espandono col tessuto dello spazio.
Ma guardare lontano nello spazio...
... significa anche guardare indietro nel tempo...
... indietro verso l'orizzonte dell'universo...
... indietro verso l'epoca del big bang.
I radiotelescopi hanno rilevato perfino...
... la radiazione primordiale.
L'esplosione del big bang si raffreddò e la luce virò sul rosso...
... echeggiando debolmente lungo i corridoi del tempo.
Questo è il grande schieramento...
... una collezione di 17 radiotelescopi separati...
... che lavorano collettivamente...
... in una remota regione del New Mexico.
I moderni radiotelescopi sono squisitamente sensibili.
Una lontana quasar è tanto debole...
...che la radiazione che trasmette a un telescopio del genere...
...corrisponde circa a un quadrilione di Watt.
Infatti, e questa è un'informazione davvero stupefacente...
...la quantità totale di energia mai ricevuta...
...da tutti i radiotelescopi sul pianeta Terra...
...è inferiore all'energia di un singolo fiocco di neve...
...che colpisce il terreno.
Nel rilevare le radiazioni cosmiche primordiali...
... nel contare le quasar...
... nella ricerca di segnali intelligenti dallo spazio...
... i radioastronomi hanno a che fare con quantità di energia...
... che esistono a malapena.
Questi radiotelescopi, disposti come fiori giganteschi...
... sul deserto del New Mexico...
... sono monumenti all'ingegnosità umana.
Le deboli onde radio vengono raccolte, concentrate...
... composte e amplificate e poi convertite...
... in immagini di nebulose, galassie e quasar.
Se aveste occhi che vedono le onde radio...
... sarebbero più grandi delle ruote di un carro...
... e questo è l'universo che vedreste.
Una galassia ellittica, per esempio...
... che si lascia dietro una lunga scia luminosa di onde radio.
Le onde radio rivelano un universo di quasar...
... di galassie che interagiscono, di esplosioni titaniche.
Ogni volta che usiamo un nuovo tipo di luce per osservare il cosmo...
... apriamo una nuova porta alla percezione.
Col lento accumulo dei sussurri dal bordo del cosmo...
... la nostra comprensione cresce.
Questa è un'esplorazione dell'antico e dell'invisibile...
... un continuo studio umano...
... dei grandi misteri cosmologici.
Un'altra importante scoperta recente...
...è stata fatta dagli osservatori a raggi X in orbita intorno alla Terra.
Satelliti artificiali lanciati per osservare il cielo...
...non alla ordinaria luce visibile, non alla luce delle onde radio...
...ma alla luce dei raggi X.
Pare che ci sia un'immensa nube...
...di idrogeno caldissimo...
...che brilla ai raggi X tra alcune galassie.
Se questa quantità di materia intergalattica...
...fosse tipica di tutti gli ammassi di galassie...
...allora potrebbe esserci abbastanza materia da chiudere il cosmo...
...e per intrappolarci per sempre in un universo oscillante.
Se il cosmo è chiuso...
... c'è una strana e inquietante possibilità...
... una delle più sublimi congetture scientifiche e religiose.
Non è affatto dimostrata...
... e potrebbe non esserlo mai, ma è stimolante.
Il nostro intero universo, fino alla più lontana galassia, si dice...
... non è altro che un elettrone chiuso...
... in un universo molto più grande che non vedremo mai.
Quell'universo è solo una particella elementare...
... in un altro ancora più grande universo e così via all'infinito.
Inoltre, ogni elettrone nel nostro universo, si dice...
... è un intero cosmo in miniatura...
... contenente galassie e stelle e vita ed elettroni.
Ognuno di quegli elettroni contiene un universo ancora più piccolo...
... in un'infinita regressione in alto e in basso.
Ogni generazione umana si è chiesta...
... delle origini e del destino del cosmo.
La nostra è la prima generazione che abbia una speranza...
... di trovare alcune delle risposte.
In un modo o nell'altro...
... siamo sospesi sull'orlo dell'eterno.
IL COSMO AGGIORNAMENTO
A parte l'esplorazione planetaria e lo studio di galassie e cosmologia...
...l'argomento di questo episodio ha visto i maggiori progressi...
...da quando la serie Cosmos fu trasmessa la prima volta.
Prima di tutto, finalmente abbiamo una buona fotografia...
...della nostra galassia, la Via Lattea...
...dal diametro di circa 100.000 anni luce.
Eccola.
È stata scattata dal satellite NASA Coby.
La vediamo di taglio, naturalmente, dato che siamo immersi...
...nel piano della galassia.
Ma non è necessaria un'astronave per vederla.
Se la serata è limpida, perché non uscite a dare un'occhiata...
...alla Via Lattea?
Nuovi elementi suggeriscono anche...
...che la Via Lattea non sia tanto un'ordinaria galassia a spirale...
...quanto una spirale sbarrata, come questa.
Sono stati fatti importanti progressi nel catalogare...
...come le galassie siano sparse nello spazio intergalattico.
Con loro immensa sorpresa, gli scienziati hanno scoperto...
...che su una scala di centinaia di milioni di anni luce...
...le galassie non sono sparpagliate casualmente...
...o concentrate in ammassi di galassie...
...ma invece sono disposte...
...lungo strane superfici irregolari come questa.
Ogni punto di questa animazione digitale...
... è una galassia.
Il computer ci fa vedere questa distribuzione delle galassie...
... da molti punti di vista...
... ma dalla Terra appare così.
C'è una strana forma, come di un manichino...
... presentata dalla distribuzione delle galassie.
Questo lavoro è stato fatto...
... principalmente da Margaret Geller...
... col suo collaboratore, John Hucra...
... alla Harvard University e alla Smithsonian Institution.
È un po' come le bolle di sapone in una vasca...
...o nel detersivo per piatti.
Le galassie sono sulla superficie delle bolle.
L'interno delle bolle sembra non contenere nessuna galassia.
Una bolla media ha un diametro di circa 100 milioni di anni luce.
E questo significa che abbiamo catalogato solo...
...una piccolissima parte dell'universo accessibile...
...le galassie più vicine a noi.
Ma presto dovremmo poter estendere la ricerca...
...fino a distanze enormi...
...distanze tanto lontane che sarà come guardare...
...indietro fino al tempo quando le galassie e la loro struttura...
...si formarono.
E questo pone un grosso problema.
Molti cosmologi sostengono che le galassie siano nate...
...dalla caratteristica a grumi del giovane universo...
...dove le protuberanze si sono evoluti in galassie.
Ma le radiazioni primordiali del big bang...
...che riempiono tutto lo spazio...
...sono state ormai attentamente misurate...
...dallo stesso satellite Coby che ha fatto quella fotografia.
Quelle onde radio sembrano perfettamente uniformi...
...in tutto lo spazio...
...come se il big bang non fosse affatto bitorzoluto.
Ma se le prime radiazioni e l'universo non erano bozzolosi...
...come hanno potuto formarsi delle galassie individuali?
Come potevano formarsi le bolle?
C'è una contraddizione...
...tra l'uniformità delle onde radio del big bang...
...e la struttura a bolle formata dalle galassie?
Questa è la domanda.
Quando arriveremo a esaminare galassie a miliardi di anni luce da noi...
...avremo la risposta a questa domanda.
Forse starete pensando...
...che le bolle implicano l'esistenza di un creatore di bolle.
Ma allora io dovrei chiedervi:
"Chi ha creato il creatore?"
Potremmo andare avanti così all'infinito.
E ad una delle domande più grandiose...
...se ci sia o meno abbastanza materia nell'universo da chiuderlo...
...l'unica risposta onesta è che non lo sappiamo.
Se è chiuso...
...cos'è la materia nascosta che lo racchiude?
Sono stelle fievoli, buchi neri, immensi neutrini...
...un tipo esotico di materia oscura, sconosciuta sulla Terra?
Non lo sappiamo.
Ma abbiamo motivo di credere che presto scopriremo le risposte.