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03/01/19

"La Teoria del Tutto" una bellissima intervista di Laura Traldi al cosmologo Roberto Trotta. "Perché esistiamo?" è la domanda più difficile.

Senza Einstein, non avremmo il GPS. E niente WiFi, se Stephen Hawking non avesse scoperto i buchi neri. «La ricerca spaziale rivoluziona la vita di tutti i giorni», dice il cosmologo Roberto Trotta che abbiamo incontrato al Web Summit di Lisbona. «Ma potrà anche un giorno dare una risposta alla Grande Domanda: perché esistiamo?»

Roberto Trotta è diventato famoso un libro (The Edge of the Sky, Basic Books).che racconta come funziona l’universo usando le mille parole più comuni della lingua inglese, e ha un personaggio che sembra uscito da Harry Potter (The-All-There-Is, cioè “il-tutto-intorno-a-noi”). E, proprio grazie alla chiarezza del volumetto, la rivista americana Foreign Policy ha inserito il 41enne cosmologo teoretico ticinese, che insegna all’Imperial College di Londra, tra i cento Global Thinkers che cambieranno il mondo.
Eppure mentre parliamo con Roberto Trotta al Web Summit di Lisbona (di materia oscura, multiverso, monete che cadono misteriosamente tutte con la faccia all’insù) ogni tanto perdiamo il filo. Che vergogna. Putroppo le lezioni di fisica sono, per chi scrive, non un ricordo da rinfrescare. ma un incubo da dimenticare. «No, no, la colpa è mia», dice lui. Clemente.

Come mai è così difficile per gli scienziati spiegare quello che sanno?

«Perché devono considerare irrilevante il dettaglio. Che è l’opposto di quello che devono fare quando lavorano. Per essere comprensibili bisogna fornire uno sguardo a volo d’uccello e poi riportarlo a terra, chiarendo perché quello che sembra lontano e irrilevante non lo è».

Mi illumini, la prego. Mi sono sempre chiesta che senso avesse calcolare la differenza di età tra un gemello nello spazio e l’altro sulla terra.

«Il senso è capire che il tempo non è assoluto e il suo scorrere dipende dal sistema di riferimento con cui lo si misura. È una teoria – quella della relatività di Albert Einstein – che lei sfrutta ogni giorno senza saperlo. Stamattina, per esempio, ha probabilmente usato il navigatore satellitare per venire al nostro appuntamento. Senza Einstein sarebbe arrivata a 10 km di distanza. Perché il tempo, dove volano i satelliti, scorre in modo diverso rispetto a qui. E gli smartphone usano un algoritmo basato sulla teoria della relatività di Einstein per tenere conto dello scarto. Per questo ci portano a destinazione».

Senza Einstein niente GPS, dunque?

«Esattamente. Anche se Einstein non si sarebbe mai immaginato un’applicazione del genere. La storia della scienza è piena di scoperte all’aspetto puramente teoriche ma che poi portano – decenni più tardi – a innovazioni che rivoluzionano la vita di tutti i giorni».

Mi faccia un altro esempio.

«Non potremmo usare il wi-fi se Stephen Hawking non avesse predetto, nel 1974, che i buchi neri evaporano nel tempo». Roberto Trotta

Che c’entra il wi-fi con i buchi neri?

«Negli anni ’90 John O’Sullivan, un ingegnere australiano, ha sviluppato un algoritmo che eliminava le interferenze radio.mentre cercava un modo per “ripulire” i dati dei telescopi usati per individuare il segnale predetto da Hawking sulle esplosioni dei buchi neri. Senza questo algoritmo, non potremmo usare il wi-fi. E senza disturbare Hawking, anch’io, nel mio piccolo, sto applicando l’astrostatistica a problemi più terra-terra».

In che modo?

«Con la startup Utonomy, uso metodi che ho inventato per l’analisi di potenti esplosioni stellari (le Supernove) per predire le fluttuazioni nella richiesta di gas metano. Per chi lo distribuisce, adattare l’erogazione significa ridurre la pressione sulle tubature.e di conseguenza le fughe, che costano 200 miliardi l’anno nella sola Inghilterra. Senza contare l’effetto serra. Uso anche i metodi statistici che scoprono eventi anomali nell’universo per analizzare i dati sulle carte di credito. Così è possibile individuare le transazioni sospette». Roberto Trotta

Ci ha convinti. Ma perché è così importante per gli scienziati coinvolgere un pubblico allargato?

«Perché la ricerca spaziale è spesso accusata di irrilevanza. Soprattutto quando ci sono tematiche pressanti e complesse, come il Climate Change o la perdita di ecosistemi, che finalmente sono diventate di pubblico dominio. Perché dovremmo spendere risorse ed energie sullo spazio? Perché i giovani matematici dovrebbero perdere tempo con l’astrofisica, quando possono diventare ricchi usando la statistica nella finanza? La risposta a queste domande la devono dare gli scienziati. E una di quelle possibili è spiegare, come abbiamo fatto ora, che questa ricerca si è sempre rivelata fondamentale per migliorare la vita sulla terra».

Se questa è una delle risposte possibili, quali sono le altre?

«Quelle meno pragmatiche ma più affascinanti. Chi studia l’universo lo fa perché comprenderne la natura ci farà capire qual è il nostro posto nel cosmo. Ed è grazie a queste ricerche che un giorno, ne sono certo, capiremo perché siamo qui».

Quindi saremo in grado di spiegare il senso della vita?

«Fondamentalmente sì. In quanto fisici, la domanda che ci poniamo come punto di partenza è: com’è possibile che le leggi dell’universo siano tali da permettere l’evoluzione di entità biologiche come la nostra?».

E la risposta?

«Quella che sta prendendo sempre più piede, ora che siamo in grado di analizzare un numero enorme di dati che vengono dall’universo, è probabilistica. E detta anche del multiverso. Cioè che l’universo non sia unico ma una collezione di sfere, sotto-universi che funzionano ognuno secondo leggi differenti. E che questi siano così tanti da fare sì che, in base al calcolo delle probabilità, uno presenti esattamente le leggi fisiche che servono per la vita». Roberto Trotta

L’universo sarebbe cioè uno dei mille possibili ma anche l’unico in grado di farci vivere?

«Se dice mille per indicare un numero molto più grande, sì. Ma per farle capire di che cosa stiamo parlando le chiedo di immaginare di entrare in una stanza e trovare 400 monete su un tavolo, tutte con la “testa” in su. Penserebbe mai che siano state lanciate a caso? Ovviamente no. Le probabilità sarebbero infinitesimeMa le stesse che ha il nostro universo di avere parametri fisici come quelli che possiede. Viviamo quindi in un universo molto improbabile. E per spiegarlo abbiamo due vie. O poniamo che qualcuno – Dio – abbia messo tutte le monete a faccia in su sul tavolo seguendo un design precostituito. Oppure accettiamo l’alternativa probabilistica: un numero di stanze così enorme, che in ognuna di queste le monete siano state gettate in aria. Prima o poi ne troverai una con le 400 monete tutte rivolte nella stessa direzione».

A questo punto mi gira la testa.

«È normalissimo. Perché è stato calcolato che il multiverso contenga 10 alla 500 sfere. Cioè un numero di sfere pari a 10 seguito da 500 zeri, un numero inimmaginabile. Ma è quello che ci serve per poter garantire che almeno uno abbia le condizioni giuste per la vita».
Questo articolo è stato pubblicato su D la Repubblica il 22 dicembre 2018

18/07/14

In un nanosecondo il mistero dell'Universo (e della poesia).


                                        

La poesia non è meno misteriosa degli altri elementi dell'Universo, scriveva Borges.
Oggi potremmo riaffermare il principio, visto che la scienza è arrivata a dirci molto – quasi tutto – sulla nascita dell’Universo. Naturalmente parliamo del ‘dopo’, cioè di quel che accadde da una infinitesimale frazione di secondo dopo il collasso che generò tutto.
Sul prima nulla sappiamo, e ci sono solo supposizioni.
Ma andiamo con ordine.
La teoria oggi più accreditata dai cosmologi sulla nascita dell’Universo è la cosiddetta Teoria dell'inflazione,  un sistema che fa vacillare la mente umana e che può essere così semplificata: 
Un protone – porzione di un atomo – è così piccolo che, immaginando il puntino di inchiostro della lettera i, quel puntino ne conterrebbe – di protoni - 500.000.000.000, ossia un numero superiore a quello dei secondi contenuti in mezzo milione di anni.
Ora per capire cosa avvenne al momento della creazione dell’universo bisogna ulteriormente ridurre questo protone fino a un miliardesimo delle sue normali dimensioni e costringerlo in uno spazio così piccolo da far sembrare incredibilmente enormi le precedenti dimensioni.
Poi, in questo minuscolo spazio, proviamo ad ammassare trenta grammi appena di materia. Bene, il nostro universo è pronto ad espandersi.
Da questo incredibilmente minuscolo di polvere – in base alla teoria inflazionistica – si passò in uno spazio di tempo durato un milionesimo di milionesimo di milionesimo di milionesimo di secondo (!!) da un oggetto che stava tutto in una mano,a qualcosa che era almeno 10.000.000.000.000.000.000.000.000 di volte più grande.
L’intera creazione dell’universo non ha richiesto – secondo questa teoria, oggi quasi unanimemente riconosciuta – più di tre minuti del nostro tempo (!).
In tre minuti infatti è stato prodotto il 98 per cento di tutta la materia esistente o che mai esisterà. 
In molto, ma molto meno di un secondo, una porzione infinitesimale di un granello di polvere si trasformò in un infinito universo, con galassie, costellazioni, buchi neri, miliardi di miliardi di miliardi di corpi celesti.
Ma – ammesso che l’uomo capisca, come sta facendo –  come si sviluppò l’universo, resta il mistero di cosa c'era prima e intorno a quel minuscolo granello di polvere, prima della sua inflazione, o esplosione.
A riguardo ci sono diverse teorie – nessuna ovviamente dimostrabile:
1. La prima ipotesi è che la cosiddetta ‘singolarità’ che diede origine al nostro universo, fosse il residuo di un universo precedentemente collassato e che quindi il nostro sia parte di un eterno ciclo di espansioni e collassi.
2. La seconda ipotesi è che il nostro sia solo una parte di molti universi molto più grandi – alcuni esistenti in altre dimensioni – e che i Big Bang avvengano di continuo in tutto lo spazio.
3. La terza ipotesi è che il Big Bang rappresenti una forma di transizione attraverso la quale l’universo è passato da una forma a noi incomprensibile a un’altra che riusciamo quasi a capire.
Andrei Linde, uno dei più famosi cosmologi moderni, della Stanford University, commentò, non senza evidente ragione nel 2001 al New York Times che queste domande si spingono molto vicino alla religione.
Fabrizio Falconi.

18/01/13

Un mistero di cui mai arriveremo al fondo - John Barrow e l'universo.





E' un utilissimo riepilogo delle nostre attuali conoscenze sulla nostra vita, sul tempo, e sull'ambiente cosmico nel quale siamo 'gettati' dal momento della nascita. 

Trascrivo qui qualche punto saliente, tratto dalla recensione che ne ha fatto Giuseppe Bonaviri sul Corsera:

- Tutte le recenti teorie fisiche confermano la grande metafora del racconto biblico contenuto nel Libro della Genesi: La materia luminosa - nata dal big bang - è fatta di onde elettromagnetiche e di fotoni che dilagano in veri oceani di luce. Così si sono creati lo spazio e il tempo che - secondo gli studi di Sitter e di Einstein - sono i fratelli siamesi di un tutt'uno. Ne nasce il concetto antitetico di luce/buio che ogni essere vivente porta dentro di sé nella propria coscienza.

- Dopo miliardi di anni si sono modellati i ritmi esterni (stagioni/notte-giorno... ecc..) e i ritmi biologici che - complice il concetto del tempo come noi lo interpretiamo - ci dà le varie fasi della vita, fino alla morte quando lo spaziotempo come è da noi inteso, scompare.

- Queste coordinate di vita ci permettono di studiare i misteri del cosiddetto supermondo, costituito da nucleo ed elettroni di ogni singolo atomo di cui è composta la materia da noi conosciuta.

- Dal punto di vista macrocosmico, invece la nostra vita si svolge su un pianeta - la Terra - che in ogni anno (terrestre) si sposta di venti miliardi di chilometri. La Terra, a sua volta, è inserita in un sistema solare che gira intorno alla sua Galassia (Via Lattea), la quale ha una rotazione che dura duecentoventi milioni di anni (comportando periodi di glaciazione e disgeli). La Via Lattea è poi - su scala dell'Universo - meno di un granello di sabbia in un oceano. L'Universo - il nostro Universo - è infine - come dimostrano tutti i più recenti modelli fisici - solo uno degli Universi esistenti all'interno di un Multiverso, composto di Infiniti Universi.

Ecco come si conclude l'articolo di Bonaviri: Insomma, se guardiamo il tutto con occhi di meraviglia, ci accorgiamo di trovarci immersi in un mistero di cui mai arriveremo al fondo.

E' chiaro che gli uomini - tutti gli uomini - vivendo, si dimenticano completamente di queste implicazioni. 

Semplicemente: non ci pensano. Anche perché - sostiene qualche filosofo - se ci si pensasse con continuità si finirebbe per perdere il senno, per impazzire. E allora, è molto meglio vivere pensando al conto in banca o a chi sarà il prossimo eliminato nella casa del grande fratello.

Fabrizio Falconi  (fonte qui)