Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Universo finito o infinito

Cosa dicono in proposito le evidenze sperimentali?
Coerentemente con queste ultime è ancora possibile parlare di universo
infinito nel tempo e/o nello spazio?
Saluti,
Il Dentista

Il Dentista ha scritto:
 > Cosa dicono in proposito le evidenze sperimentali?
 > Coerentemente con queste ultime è ancora possibile parlare di universo
 > infinito nel tempo e/o nello spazio?
Discorso assai delicato...
Intendo dire che a livello di divulgazione si fa un sacco di casino, e
si gioca troppo disonestamente sui (sicuri) fraintendimenti del
lettore non smaliziato).
La risposta puo' essere data solo nel quadro di un certo apparato
teorico. Non ci si puo' accostare a questi problemi col solo bagaglio
del senso comune...
In questo quadro, bisogna allora dire:
1) Assumiamo come valida la relativita' generale (col possibile
emendamento del cosiddetto "termine cosmologico").
2) Assumiano come valido il "principio cosmologico" (che ora non sto a
spiegare che cos'e', se no non finisco piu'...).
3) Assumiamo un altro bel po' di cose, per es. modelli generalmente
accettati sull'evoluzione iniziale dell'universo, sulla nucleosintesi,
sul comportamento delle supernovae, ecc. ecc. (e quindi bisognerebbe
discutere il fondamento di tutto cio': non dico che il fondamento non
ci sia, ma bisogna conoscerlo, saper valutare criticamente quanto
e' solido...)
Una volta messo a posto tutto questo, ci si puo' chiedere che cosa
dicono i dati di osservazione.
E bisogna distinguere tra spazio e tempo: le due eventuali infinita'
stanno su piani diversi.
Non mi pare che ci sia molta discussione circa la fase iniziale (big
bang) a parte che (a me almeno) non e' del tutto chiaro come si presenta
la fase d'inflazione, su cui i cosmologi invece ragionano con molta
sicurezza.
Ma tu forse chiedevi dell'infinito nel futuro.
Su questo esiste una discreta incertezza, anche se oggi i dati sembrano
propendere per un'espansione accelerata, che implicherebbe certo una
durata infinita.
Per quanto invece riguarda il finito o infinito nello spazio, la
situazione e' strana da raccontare ai non addetti.
La struttura spaziale dell'universo si puo' descrivere mediante un
parametro (curvatura) che puo' assumere valori variabili con
continuita': positiva, negativa o anche nulla.
I dati forniscono questo valore con un'incertezza. Oggi il valore e'
centrato in vicinanaza dello zero, ma l'incertezza non permette
di escludere valori positivi o negativi.
Ora mentre curvatura nulla o negativa significa universo infinito, la
curvatura positiva porta a universo finito.
(Avvertenza: non e' proprio cosi': e' possibile concepire modelli
matematici di universo a curvatura nulla o negativa ma finiti, anche
se sarebbero piuttosto "strani".)
Quindi per chi vuole una risposta "tranchante" la situazione e'
deludente: non si puo' separare in modo netto il caso finito
dall'infinito.
E se ho dato l'impressione di non voler rispondere, me ne dispiace, ma
e' il prezzo che si paga quando appunto non si vuole imbrogliare
l'interlocutore.
Queste sono cose complicate da capire a da indagare. Si procede per
piccoli passi. Certamente oggi ne sappiamo molto di piu' di 20 anni
fa; enormemente di piu' che ai tempi di Einstein.
Ma c'e' ancora tanto che non sappiamo e non capiamo...
Basti pensare al problema posto dalla cosiddetta "materia oscura", che
nessuno capisce che cosa possa essere.
Sorry :-))
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Lo spazio esiste fine a sestesso o è solo la proporsione di vuoto che separa
due cose esistenti?

"Elio Fabri"  ha scritto ...
La tua risposta è straordinariamente chiara anche per un profano come me e
di questo ti ringrazio molto. Io su qualche argomento posso utilizzare
soltanto il senso comune che di certo non è sufficiente per comprendere bene
i meccanismi di argomenti che, questa è la mia impressione, sono ostici
anche per qualche addetto ai lavori.
Detto questo vorrei insistere su alcuni argomenti. Ho capito che
l'incertezza regna sovrana su tutti i punti, fatta eccezione per l'origine
in senso temporale, che dovrebbe essere avvenuta in una data ben precisa in
ragione della teoria del Big Bang. Ora però vorrei sapere:
1) La data iniziale è la data dell'inizio dell'evoluzione espansiva
dell'universo, ovvero dell'evoluzione secondo la teoria del Big Bang, oppure
è la data in cui l'universo inizia ad esistere fisicamente? Le due cose
necessariamente coincidono? Non è proprio possibile teorizzare un'esistenza
*concettualmente* precedente all'evoluzione post Big Bang?
2) E' esclusa la possibilità che esistano altri universi fisici che abbiano
un'evoluzione indipendente dal nostro e/o che ne siano stati la causa e/o
abbiano interagito con il nostro nel passato e/o lo faranno nel futuro?
Saluti,
Il Dentista

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Caro Elio...
Sicuramente non ti ricordi di me... ma qualche anno or sono ci siamo
sentiti su vari aspetti della MQ. (Non sono un fisico... e ti chiedevo
solo lumi in relazione ad alcuni temi "non tecnici" inerenti
determinismo ed indeterminismo).
Il tema e' proposto dal Dentista  in questo NG, dove c'e'
evidentemente gente "ferrata" in materia, in conseguenza di una
discussione nata tra di noi su ICA, in merito a temi diciamo
"filosofico epistemolgici ed interpretativi" dell'odierna cosmologia.
Molti utenti di ISF  troveranno forse fuoriviante questi temi.. e
capisco le loro perplessità in merito a quest'intrusione.
Chiedo loro di sopportare queste semplici richieste "di non addetti ai
lavori" - che non inflazioneranno piu' di tanto il NG. 
Andiamo al problema.
Il tema dell'infinito, a cui hai dato sommaria indicazione in questa
tua non era inerente al futuro. Ma al passato. Ed era da intendere in
termini "ontologici". Ovviamente il perche' e' presto detto.
"Epistemologicamente" noi si disquisisce sul fatto che l'universo
possa o meno "essere" un ente eterno, finito od infinito (nel passato
dunque).
Da questo... la questione filosofica... "donde deriverebbe l'universo
attuale?" etc.
Io sostenevo che questo tema - a mio avviso - e' ovviamente oggetto di
distinte speculazioni filosofiche da un lato.. ma anche e soprattutto
di "estrapolazioni" fatte sulla base degli strumenti concettuali
propri di potenti teorie scientifiche, d'altro canto seriamente
verificate in altri ambiti. Il riferimento e' ovviamente alla MQ ed a
sue ipotesi applicative in merito a questioni cosmologiche.
Ma sostenevo che, stante l'esistenza di teorie, principi ed
osservazioni - ad esempio relativita', principio cosmologico,
osservazioni del redshift ed altri parametri etc. - noi si sia - oggi
come oggi - nella condizione di collocare verosimilmente l'universo
che cogliamo con le evidenze sperimentali essenzialmente in una
concezione in cui esso e' colto come "autoemergente" (Scusami il
termine forse improprio.. ma non sono un fisico) tramite il
processo/fenomeno del Big Bang (inflazionistico etc.).
Poi basta!
Ovvero. La scienza ci dice che l'universo attuale deriva da un fatto
originario... dunque che non possiamo estendere all'infinito
all'indietro quella dimensione di "tempo" fisico che percepiamo oggi
nell'attuale universo.
Dunque... possiamo scientificamente parlare - con beneficio di
evidenze sperimentali a sostegno - solo di un universo che abbia
"preso origine" tramite il big bang..  Un fenomeno in cui solo da una
certa fase/dimensione/situazione (a noi oggi inaccessibile) in poi
possa essere espressa la realta' fisica odierna (da noi connessa con
un tempo universale - so' che e' un concetto "impreciso" quasi
"infondato" in termini strettamente fisici, ma concedimi questo
"vezzo" nel definire la questione). 
Il che ci conduce, ontologicamente parlando, a domandare: "Ma da cosa
scaturirebbe questo universo, "questa realta'"?.
Una domanda fisicamente non pertinente? Non so....
Sono al corrente - anzi siamo (includo il Dentista) - del fatto che ci
sono ipotesi interpretative (molto interessanti) che fanno emergere
dell'universo attuale da ulteriori scenari, comunque "immanenti". 
Cito spesso l'universo caotico autoriproducentesi di Andrei Linde, ed
altri scenari analoghi, ma sostengo che di queste proposte,
epistemologicamente interessanti e fondate non disponiamo a tutt'oggi
di evidenze sperimentali "positive".
Sostengo infatti che, se parliamo di "sostengo di evidenze
sperimentali" allora potremmo solo ammettere "un universo finito nel
tempo (passato) dotato attualmente di un moto d'espansione che seppure
ancora da decifrare nel futuro e' inteso originarsi da una condizione
primeva". 
E null'altro.
Il Dentista sostiene invece che le evidenze sperimentali odierne (non
le sole teorie) dimostrano anche (o se vogliamo sono coerenti con)
l'esistenza di dimensioni/realta' fisiche "esterne" all'universo
visibile, o ad esempio che noi sulla base delle stesse si possa
intendere "l'universo visibile quale zona privilegiata" di una realta'
fisica altrimenti affatto diversa. Ad esempio.. che possiamo concepire
il nostro universo visibile come un piccolo nucleo collocato in una
dimensione fisica ad esso esterna, in cui non esistano oggetti celesti
analoghi a quelli che vediamo. 
Notare che non i sta' parlando degli enormi spazi postulabili a
partire dal fenomeno inflattivo... ma di vere e proprie dimensioni
fisiche esterne, anteriori etc. del "nostro" universo.
Io - tanto per far capire il tema della discussione - obiettavo che
questo avrebbe contrastato con il principio cosmologico.
Dunque sostenevo che possiamo certamente contare su piu'
modelli/ipotesi di lavoro quando cerchiamo di immaginare come sia
"emersa" questa realta' dunque "Non eterna", ma che non abbiamo ancora
evidenze sperimentali positive in merito.
Null'altro.
Ah... Abbiamo anche parlato di concezioni quali quelle proposte da
Hawking - in cui spazio e tempo siano da "risolvere" senza prevedere
una singolarità... ovvero di quelle ipotesi in cui, prevedendo
fenomeni propri del pensiero quantistico si possano immaginare
relazioni e fenomeni energetici interessanti (come quelli inerenti i
campi quantistici come quello di Higgs) etc., permettendoci di vedere
in modalità inedite quel che solitamente veniva collocato in
ricostruzioni viziate da assuefazioni alle dimensioni in cui l'uomo
evolutivamente e naturalmente si trova: una realtà tridimensionale in
cui "vige" una causalita' ed una consequenzialità naturale, in cui son
presenti oggetti fisici costantemente percepiti etc. 
Ovviamente s'e' parlato anche del "paradosso di Olbers" - che a mio
avviso e' ancora oggi valido nel suo significato.  Per lui no.
Concludo dunque.
Io ho sostenuto che:
1) abbiamo evidenze sperimentali coerenti con "una fase iniziale"
dell'attuale universo. Per in nostri interessi "epistemologici" questo
e' sufficiente ad affermare che l'universo visibile attuale "non e'
eterno" (Nel passato) sulla scala del tempo fisico che percepiamo.
2) possiamo immaginare (ma come serie ipotesi) che tale universo possa
aver avuto una "causa" identificabile in qualche dimensione immanente
"anteriore" (Le virgolette dovrebbero far capire che si sta'
proponendo questa *cronologia* extrauniversale anche consapevoli del
fatto che questa sorta di "tempo" universale sia locale e limitato
all'indietro) secondo ipotesi derivanti da teorie sicuramente
affermate oggigiorno.
3) queste ipotesi - fondate ripeto su valutazioni derivate da un
particolare uso di teorie scientifiche - non siano oggi ancora
supportate e risolte positivalmente da dati scientifici disponibili.
Dunque sarebbero modelli teorici non ancora sperimentalmente
verificati... malgrado interessantissimi e "seri".
Scusatemi per il linguaggio poco preciso e pertinente ed ovviamente
per eventuali banalita'.
Grazie per ogni eventuale contributo costruttivo...
Grazie a tutti... e scusate. 
VR
"La fonte principale degli attuali contrasti fra le sfere della 
religione e della scienza si trova nella concezione di un Dio 
personale." 
Albert Einstein. Pensieri di un uomo curioso, 
Oscar Mondadori Ed. 1997, Milano; p. 115. 
***************
La rivincita darwiniana 
sul reverendo Paley:
www.diolaico.it
***************

------------------------------
Caro Elio...



Newsgroups: it.scienza.fisica
Subject: Re: Universo finito o infinito
Date: Fri, 19 Dec 2003 21:12:58 GMT
01emanuele ha scritto:
 > Lo spazio esiste fine a sestesso o è solo la proporsione di vuoto che
 > separa due cose esistenti?
A una domanda del genere non si dovrebbe rispondere in un NG di
fisica...
Infatti pare una domanda filosofica, alla quale non si puo' dare pero'
significato (secondo me) se non nel contesto di un definito quadro
teorico della fisica.
Pero' succede che per quanto posso vedere la fisica procede senza
rispondere alla domanda, il che vuol dire (forse) che e' una domanda
irrilevante.


Il Dentista ha scritto:
 > ...
 > Detto questo vorrei insistere su alcuni argomenti. Ho capito che
 > l'incertezza regna sovrana su tutti i punti, fatta eccezione per
 > l'origine in senso temporale, che dovrebbe essere avvenuta in una data
 > ben precisa in ragione della teoria del Big Bang. Ora però vorrei
 > sapere:
 > 1) La data iniziale è la data dell'inizio dell'evoluzione espansiva
 > dell'universo, ovvero dell'evoluzione secondo la teoria del Big Bang,
 > oppure è la data in cui l'universo inizia ad esistere fisicamente? Le
 > due cose necessariamente coincidono? Non è proprio possibile
 > teorizzare un'esistenza *concettualmente* precedente all'evoluzione
 > post Big Bang?
 > 2) E' esclusa la possibilità che esistano altri universi fisici che
 > abbiano un'evoluzione indipendente dal nostro e/o che ne siano stati
 > la causa e/o abbiano interagito con il nostro nel passato e/o lo
 > faranno nel futuro?
VR ha scritto:
 > Il tema dell'infinito, a cui hai dato sommaria indicazione in questa
 > tua non era inerente al futuro. Ma al passato. Ed era da intendere in
 > termini "ontologici". Ovviamente il perche' e' presto detto.
 > "Epistemologicamente" noi si disquisisce sul fatto che l'universo
 > possa o meno "essere" un ente eterno, finito od infinito (nel passato
 > dunque).
 > ...
 > Ovvero. La scienza ci dice che l'universo attuale deriva da un fatto
 > originario... dunque che non possiamo estendere all'infinito
 > all'indietro quella dimensione di "tempo" fisico che percepiamo oggi
 > nell'attuale universo.
 > ...
Dunque vediamo.
Prima di tutto, se la questione fosse stata posta inizialmente con
maggior chiarezza, avrei risposto in modo piu' conciso e piu'
pertinente.
Secondo: vedo che avete invaso col vostro problema tre NG che seguo, e
non so quanti altri che non seguo.
Non mi sembra un modo per tenere la discussione un minimo ordinata...
Percio' rispondero' (molto sommariamente) soltanto in questo NG, e solo
per la parte di competenza della fisica.
Per il resto, credo che conosciate la mia posizione scettica: ognuno
si puo' sbizzarrire in chiacchiere, ma sono appunto soltanto
chiacchiere.
Se avessi capito il vostro problema, sarei stato piu' accurato a
proposito del "big bang".
Mi pare di aver scritto che su questo non c'e' discussione, a parte
miei personali dubbi su inflazione e compagnia bella...
Ora bisogna chiarire.
1. Come avevo gia' scritto, il quadro teorico e' molto complesso, e
per dare significato alle cose di cui si parla bisogna conoscerlo.
Altrimenti si rischia di far dire alla cosmologia quello che essa non
dice, o almeno che non dice per bocca dei cultori piu' seri. Perche'
di cosmologi poco seri purtroppo non ne mancano :(
2. Non ci sono, mi pare, dubbi sul fatto che la teoria attuale
interpreta tutti i fatti conosciuti in base al modello di un universo
in espansione, derivato da una fase passata di altissima
concentrazione e temperatura.
Questo piu' o meno s'intende con "big bang"; non di piu'.
3. Un certo numero di difficolta' sarebbero superate assumendo una
fase iniziale di espansione rapidissima (la cosiddetta "inflazione").
Qui io ho i miei dubbi, perche' non mi pare che si sappia bene a che
cosa sarebbe dovuta questa inflazione.
Le teorie in proposito mi sembrano un po' approssimative e grossolane.
Ma forse e' ignoranza mia: non sono uno specialista.
4. Il problema dell'"inizio" (quello che veramente interessa voi) e'
tutt'altra cosa, e in realta' resta del tutto fuori da tutti i modelli
teorici conosciuti.
La ragione e' molto semplice: tutti sanno che la RG, non essendo una
teoria quantistica, non puo' avere validita' incondizionata a
qualunque valore di densita'. Quindi non puo' certo valere per una
densita' che va a infinito.
5. Quando si parla per es. di "tempo di Planck" si vuol dire solo questo:
che certamente nella scala dei tempi cosmologica, tempi precedenti al
tempo di Planck sono del tutto "terra incognita", perche li' la RG
non puo' funzionare, e la teoria "giusta" non si e' ancora vista...
Restano quindi aperte numerose possibilita', che non sto a elencare.
Mi preme solo sottolineare che quando si dice che il "big bang" e'
provato, questo non include (non puo' includere) la vera e propria
"origine" dell'Universo, sulla quale, ammesso che abbia senso, non
sappiamo assolutamente niente.
6. Che poi ci siano un bel po' di scienziati e divulgatori che si
dilettano a parlare di cose di cui "non si puo' parlare" (per la
banalissima ragione che non le conosciamo, non per motivi filosofici o
altro) rientra solo in cio' che dicevo prima a proposito dell'essere
piu' o meno serii...


 Il Dentista
Ciao, e Buon Natale e Buon Anno a tutti.
--
Francesco Alfè
Stazione Astronomica di Vittoria-sud
contrada Cappellaris

irrilevante.
Beh... penso che sia un po' sufficiente... ed infondata questa
conclusione.
Dici forse che le domande che esulano dalla fisica sono irrilevanti?


------------------------------
A posto... e grazie... erano le risposte che servivano... 
Grazie e ciao... 
se non ci saranno ulteriori necessità... per me basta ed avanza.
Tolgo il disturbo...
 E buone  cose a tutti....


 bang)
mi inserisco in questo thread per porre una domanda riguardante la scala dei
tempi che si utilizza quando si parla di "universo in espansione", "istanti
successivi al big bang" e via dicendo, ovvero un riferimento temporale per
così dire "assoluto".
non mi è chiaro come una tale visione possa inserirsi nell'ambito della
Relatività (perlomeno di quella che conosco, la RR). In sostanza "quale"
tempo si intende in Cosmologia?

Gionata Erba ha scritto:
 > mi inserisco in questo thread per porre una domanda riguardante la
 > scala dei tempi che si utilizza quando si parla di "universo in
 > espansione", "istanti successivi al big bang" e via dicendo, ovvero un
 > riferimento temporale per così dire "assoluto".
 > non mi è chiaro come una tale visione possa inserirsi nell'ambito
 > della Relatività (perlomeno di quella che conosco, la RR). In sostanza
 > "quale" tempo si intende in Cosmologia?
Buona domanda.
Purtroppo la RR qui non basta: in RG le coordinate, tempo incluso,
sono arbitrarie, e in linea di principio uno potrebbe usare quelle che
piu' gli fanno comodo.
Pero' entra in gioco il principio cosmologico, che assume condizioni
uniformi in tutto l'universo "allo stesso tempo", e questo permette di
definire una scala di tempo uguale in tutto l'universo.
Col che non abbiamo ancora risolto, e infatti sono in uso diverse
scale di tempo: le piu' comuni cono il "tempo cosmico" e il "tempo
conforme". Spiego solo il primo, che e' quello che ci serve.
Secondo il pr. cosmologico l'evoluzione dell'universo e' la stessa
dappertutto, e per es. tutte le galassie, a parte moti locali,
costituiscono una specie di "polvere cosmica che e' la materia di
base, quella che determina la curvatura.
(Beh, non e' proprio cosi', ma lasciami un po' tagliare con l'accetta...)
Allora tu mettiti su una di queste galassie, con un orologio campione:
quello e' il tempo cosmico.
Per essere un po' piu' preciso dovrei parlare di metrica di
Robertson-Walker e della forma che la metrica assume se si usa comne
coordinata temporale il tempo cosmico...
Ma non mi pare il caso, e mi fermo qui.
