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Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

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Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da [email protected] » 25/11/2014, 20:31

Idea formulata ragionando sulla relatività generale:

Se l'universo è sferico e si espande, ha un centro equidistante dal suo confine? dove ci troviamo rispetto a questo centro?
La risposta non esiste in quanto la domanda non ha senso, ovunque può essere il centro; non c'è modo migliore di spiegarlo se non con questa animazione:

Immagine
i puntini azzurri sono le galassie in un istante, i puntini rossi sono le galassie diversi istanti dopo, "C" è l'osservatore.

Come potete notare l'universo è in espansione e le galassie si allontanano l'una dall'altra, ma dal punto di vista di ogni galassia sono tutte le altre a muoversi rispetto alla galassia centrale e man mano che le galassie sono più lontane, queste si allontanano sempre più velocemente.

Ho pensato: Fino a quanto le galassie possono essere lontane?
Quanto ne hanno voglia ovviamente, le galassie più lontane vanno talmente veloci che la loro luce ha frequenze più basse e tendono ad assumere quel bagliore rossastro (spostamento verso il rosso)

ma fino a che punto le galassie possono essere lontane? Fino a che velocità queste si possono allontanare?
Nel "codice stradale" dell'universo la massima velocità consentita è C (quella della luce, 300 000 km al secondo) quindi significa che oltre una certa distanza le galassie non possono "esistere".

Le cose molto veloci però sono anche molto "corte" per effetto della compressione delle lunghezze sempre dovuta all'assolutezza della velocità della luce che tiene in piedi il concetto di relatività.

quindi potrebbero esserci miliardi di parsec di galassie che si allontanano a velocità prossima a quella della luce che per effetto della compressione dello spazio sono lunghe solo pochi millimetri.

Immagine
(una mia interpretazione artistica)

Lo scorrere del tempo di quelle galassie lontane è praticamente assente, in quanto quelle galassie, dalla nascita dell'universo si allontanano da noi alla velocità della luce,
secondo la relatività, (paradosso dei gemelli sottinteso) se quelle galassie viaggiano alla velocità della luce, per ongni secondo passato in quelle galassie, passano miliardi di anni nella nostra; ragione per cui credere che nel punto più remoto della nostra galassia siano passati millesimi di secondo dal momento del big bang rispetto ai nostri 13,7 miliardi di anni.

più lontano guardiamo più ci avviciniamo alla singolarità dell'inizio del big bang. Ma la singolarità è un punto, quindi in che direzione dobbiamo guardare per vederla?

beh, la risposta è interessante: in ogni direzione in cui noi guardiamo c'è sempre quella regione di spazio talmente lontana che il suo tempo corrisponde a quello del big bang al suo stato iniziale, quindi in un certo senso... Il centro dell'universo e spalmato tutto intorno a noi, ANZI, noi siamo nella parte opposta del centro dell'universo, in qualsiasi galassia ci troviamo! Tutto questo è causato dalla relatività della nostra prospettiva!

Ma se il centro dell'universo è tutto attorno a noi, vuol dire che noi abbiamo una prospettiva "errata" di spazio tridimensionale?

Tutto questo mi ha portato a pensare alla proiezione azimutale del mappamondo:

Immagine

guardate il polo sud come il contorno dell'universo, CHE... Corrisponde esattamente ad un punto fisso sul mappamondo spalmato e stirato su tutto il contorno della mappa

il polo sud assume le sembianze di una circonferenza creata da un unico punto "tirato" come una superficie elastica.

questo rende in un certo senso l'intero universo un'ipersfera, dove tutto il nostro spazio tridimensionale corrisponde ad una superficie di una sfera stratificata come una cipolla di infiniti strati, e ogni strato corrisponde ad un istante; gli "iperstrati" più interni sono il volume dell'universo ad un istante antecedente agli "iperstrati" più esterni.

quindi, secondo me, anche noi, in un punto remoto dell'universo, in un tempo molto futuro, siamo una specie di "confine dell'universo" (noto come orizzonte cosmico), stirato lungo tutta la dimensione dell'universo, in espansione alla velocità della luce, di spessore infinitesimale.

Immagine

(sezione dell'universo, in questo caso le nostre 3 dimensioni sono semplificate a una sottile circonferenza, le sezioni di spaziotempo sono ormai dei settori circolari del cerchio e l'asse del tempo è il raggio stesso del cerchio.
Possiamo quindi misurare la lunghezza dell'universo come L= 2tπc (dove t è l'età dell'universo in secondi e c è la velocità della luce)? tutto dipende dalla costanza della velocità di espansione dell'universo e dalla costanza dello "scorrimento" del tempo.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Aspie96 » 25/11/2014, 21:10

Purtroppo, hai fatto molta confusione.

Hai scritto:
ma fino a che punto le galassie possono essere lontane? Fino a che velocità queste si possono allontanare?
Nel "codice stradale" dell'universo la massima velocità consentita è C (quella della luce, 300 000 km al secondo) quindi significa che oltre una certa distanza le galassie non possono "esistere".

Assolutamente falso.
La velocità di allontanamento tra due galassie dipende dalla loro distanza.
Se la distanza è abbastanza alta, tale velocità può essere anche molto superiore a quella della luce.

Come conciliamo questo con la relatività einsteiniana?
Einstein considerava un universo non in espansione.
In realtà, oggi sappiamo che l'universo si espande.
Tutte le leggi relative ai limiti della velocità, contrazione spaziale, contrazione temporale ecc… valgono in un contesto in cui lo spazio non si espande.
Tu non puoi muoverti alla velocità c NELLO SPAZIO.

Lo spazio stesso, invece, non è né energia, né materia, né informazione e può, pertanto, espandersi senza nessun limite di velocità.
Tuttavia, le galassie che si allontanano non subiscono gli effetti della relatività perché, in effetti, non si stanno muovendo relativamente rispetto a noi. Sono pressoché ferme (non proprio immobili, chiaramente!).

A supporto di tutto ciò vi è il fatto che l'universo conosciuto ha un diametro di gran lunga superiore a 13,7 miliardi di anni luce.

Ora, ecco due cose interessanti:
1) Basta un foglio di carta e nemmeno tanto ragionamento per capire quanto scritto sopra (che, comunque, non è una mia invenzione, ma una legge della natura)
2) Possiamo vedere galassie che si stanno allontanando da noi a più di c. Questo è un po' meno intuitivo (come fanno i fotoni ad avere il tempo di arrivare), ma c'è un video (che linkerò) che lo spiega benissimo.

Notare che anche la luce non si muove sempre alla "velocità della luce" se consideriamo l'espansione dello spazio come parte del movimento.
Di fatto, l'espansione dello spazio deve essere trascurata e/o sottratta per considerare gli effetti relativistici che considerano movimenti NELLO spazio, non DELLO spazio.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Aspie96 » 25/11/2014, 21:12

Ecco il video:
[youtube]XBr4GkRnY04[/youtube]
Darwin
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Darwin » 25/11/2014, 22:02

Io leggerò domani quando sarò più lucido.

Ora sono troppo opaco.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Martianbuddy » 26/11/2014, 18:10

Vorrei fare una domanda riguardo l'universo visto che ne avete parlato ma non vorrei andare off topic: abbiamo detto che l'universo è in espansione, se è in espansione (chissà quanto è grande) cmq avrà prima o poi dei bordi, dei limiti, ora sorge il mio dubbio: il fatto che sia in espansione non ci suggerisce che l'universo non sia infinito? Nel senso che se fosse infinito non avrebbe bisogno di espandersi, non aumenterebbe né diminuirebbe, sarebbe infinito e basta... se si espande, per quando possa essere immenso, è cmq finito.
Allora qui arriviamo alla vera domanda: se ha dei limiti, dei bordi (che continuano ad espandersi), e quei bordi sono il limite dell'universo, cosa c'è oltre quei bordi? esiste qualcosa che contiene l'universo?
Scusate la domanda strana, ma sono curioso.
Darwin
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Darwin » 26/11/2014, 19:40

Io penso che se esistesse qualcosa dopo i bordi dell''universo" farebbe, questo qualcosa, parte dell'universo stesso. Quindi la domanda si sposterebbe al dopo quel qualcosa. Ma a questo punto si potrebbe andare avanti all'infinito, continuando a spostare l'interrogativo verso l'esterno. Cosa secondo me inutile.
Siccome l'universo non è infinito, non ho motivo di credere che dopo l'universo ci sia qualcosa che lo riveste. Semplicemente, secondo me, non c'è nulla di nulla se non altri universi del tutto indipendenti e diversi da questo.
Ultima modifica di Darwin il 26/11/2014, 21:37, modificato 1 volta in totale.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Aspie96 » 26/11/2014, 20:40

Martianbuddy ha scritto:Vorrei fare una domanda riguardo l'universo visto che ne avete parlato ma non vorrei andare off topic: abbiamo detto che l'universo è in espansione, se è in espansione (chissà quanto è grande) cmq avrà prima o poi dei bordi, dei limiti, ora sorge il mio dubbio: il fatto che sia in espansione non ci suggerisce che l'universo non sia infinito? Nel senso che se fosse infinito non avrebbe bisogno di espandersi, non aumenterebbe né diminuirebbe, sarebbe infinito e basta... se si espande, per quando possa essere immenso, è cmq finito.
Allora qui arriviamo alla vera domanda: se ha dei limiti, dei bordi (che continuano ad espandersi), e quei bordi sono il limite dell'universo, cosa c'è oltre quei bordi? esiste qualcosa che contiene l'universo?
Scusate la domanda strana, ma sono curioso.

L'universo non ha nessuna necessità di avere dei "bordi".
Primo: potrebbe espandersi anche se fosse infinito, all'interno di se stesso (guarda il video!).
Secondo: potrebbe non essere infinito, ma essere curvato e chiuso lungo altre direzioni (un'enorme iperpalla, insomma).

Darwin ha scritto:Io penso che se esistesse qualcosa dopo i bordi dell''universo" farebbe, questo qualcosa, parte dell'universo stesso. Quindi la domanda si sposterebbe al dopo cinque qualcosa. Ma a questo punto si potrebbe andare avanti all'infinito, continuando a spostare l'interrogativo verso l'esterno.

Esatto. Fuori dall'universo non c'è nulla, o ci sono altri universi.

Darwin ha scritto:Siccome l'universo non è infinito…

Non sappiamo se sia infinito oppure no.

Darwin ha scritto:Semplicemente, secondo me, non c'è nulla di nulla se non altri universi del tutto indipendenti e diversi da questo

Esatto.
Beh, più o meno.
Altri universi potrebbero anche non essere "del tutto indipendenti da questo", nel senso che interferiscono, seppure in minima parte, con questo.
Inoltre, se esistono (ma non lo sappiamo, sono solamente ipotesi in un certo senso "campate per aria"), è probabile che ci siano degli elementi comuni col nostro.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Darwin » 26/11/2014, 21:38

Ho corretto il messaggio in quanto aveva qualche parola fuori posto.
Senza tuttavia aver alterato il suo contenuto.
Ultima modifica di Darwin il 27/11/2014, 18:00, modificato 1 volta in totale.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da [email protected] » 26/11/2014, 22:56

Martianbuddy ha scritto:cosa c'è oltre quei bordi?

Beh, non c'è ne spazio ne tempo, Niente lunghezza, larghezza, niente profondità, niente tempo o curvatura gravitazionale, quindi niente massa (materia o energia)... Il fuori dell'universo è un po' come immaginarsi il volume tridimensionale e il tempo occupato da un punto geometrico che esiste per un istante zero; non c'è spazio ne tempo dentro un punto.
Non esiste un "fuori" dall'universo e gli altri universi non per forza devono stare fuori, geometricamente parlando non possiamo mettere un universo a destra di un altro perché sono comunque riferimenti spaziali geometrici, e quindi potrebbe anche non esistere destra, sinistra, sopra, sotto, avanti o indietro (e nemmeno prima o dopo se ci orientiamo verso la quarta dimensione occupata dal nostro universo). Comunque un buco nero può curvare lo spazio e il tempo di un intero universo dentro se stesso.

Aspie96 ha scritto:potrebbe non essere infinito, ma essere curvato e chiuso lungo altre direzioni (un'enorme iperpalla, insomma).

A me piace molto questa teoria :D

Comunque è vero, l'espansione dello spazio non crea necessità di un universo chiuso su se stesso (iperpalla); però in caso lo spazio fosse chiuso, secondo me, la geometria del cosmo sarebbe proprio così e sarebbe fighissimo, un po' come quando si ipotizzava che la Terra fosse rotonda, alla fine Magellano è partito e ha fatto il giro del mondo provando che la Terra effettivamente era rotonda (anche se è morto prima della fine della spedizione :( )
ma il concetto rimane quello, in qualsiasi direzione tu vada, ti ritroveresti nel punto opposto dell'universo per poi poter tornare al punto di partenza.
Il punto opposto dell'universo apparirebbe stirato attorno a noi come una bolla che ci avvolge e convergerebbe verso di noi man mano che ci avviciniamo, proprio come nella proiezione azimutale delle sfere.

Più che altro volevo sottolineare le conseguenze di questo universo ipersferico in cui effettivamente vediamo una proiezione del big bang spalmata attorno a noi.
Questa proiezione è talmente remota e ha uno spostamento verso il rosso talmente alto che non è rosso ma è "meno che infrarosso", è fatto praticamente da onde radio e si chiama radiazione di fondo, ed è quella che fa vedere i puntini grigi sulle frequenze senza canali radio della televisione analogica.

Immagine

COOOOOMUNQUE, ecco una "proiezione 5D" dell'universo chiuso (iperpalla) in espansione, semplificata in 3 dimensioni: (fatta da me :D )

Immagine

Da notare le increspature causate dalla curvatura gravitazionale della materia, che in questo caso, curva la traiettoria di un fotone attraverso i secoli e gli anni luce.
Da notare che lo spaziotempo è stato ridotto ad un piano, le due dimensioni del piano sono spazio e tempo, la curvatura l'ungo il terzo asse (verticale) è causata dalla massa e ne consegue quella convergenza che ci appare come "attrazione" gravitazionale.
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Re: Interessante intuizione sulle dimensioni del cosmo

Messaggio da Martianbuddy » 26/11/2014, 23:07

Bhe, secondo me è ovvio che l'universo sia finito... nulla è infinito... nulla.
Per quanto riguarda gli universi paralleli, qualche settimana fa è uscito un articolo mi pare che parlava di una teoria chiamata many interacting worlds, dateci un'occhiata.
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