SE L'UNIVERSO È INFINITO, COME FA AD ESPANDERSI?

Mi è capitato ultimamente di leggere questa frase sul web e l'ho trovata estremamente curiosa, tanto che ho provato a documentarmi e ad indossare la mia tuta spaziale per provare a scrivere nel modo più semplice come stanno le cose.

innanzi tutto questa domanda tocca uno dei concetti più affascinanti e controintuitivi della cosmologia moderna. Questa riflessione, che a prima vista può sembrare un paradosso, è in realtà un punto di partenza perfetto per spiegare come funziona l'espansione dell'universo.

Un universo infinito che si espande: il paradosso apparente

Se l'universo è infinito, come fa ad espandersi? A pensarci, è una domanda che sembra una contraddizione. Se qualcosa è già infinito, come può diventare "più grande"? Non c'è un "fuori" in cui possa espandersi. Questo è il punto cruciale che crea la confusione. Il problema sta nel modo in cui pensiamo all'espansione. Istintivamente, la visualizziamo come un'esplosione in un contenitore vuoto, con le galassie che si allontanano l'una dall'altra nello spazio. Ma questa analogia è fuorviante. L'universo non si sta espandendo "dentro" qualcosa. È lo spazio stesso che si sta espandendo.

Immagina un grande lenzuolo di gomma su cui sono disegnati dei punti che rappresentano le galassie. Se tiri il lenzuolo da ogni lato, i punti si allontanano l'uno dall'altro. Non si stanno muovendo sul lenzuolo, è il lenzuolo stesso che si sta allungando. Allo stesso modo, le galassie non stanno "viaggiando" nello spazio; lo spazio tra loro sta diventando più grande, portandole via. È come se lo spazio agisse come una pasta di pane che sta lievitando, e le galassie fossero le uvette distribuite all'interno. Le uvette non si muovono da sole, ma si allontanano l'una dall'altra man mano che la pasta lievita.

La matematica dell'infinito

La fisica moderna, in particolare la teoria della relatività generale di Einstein, ci suggerisce che lo spazio e il tempo sono entità dinamiche. Non sono un palcoscenico fisso su cui avvengono gli eventi. L'espansione non è un'espansione "nello" spazio, ma un'espansione "dello" spazio.

Questo concetto risolve il paradosso. L'universo può essere infinito e al contempo espandersi, perché non sta occupando un volume maggiore in un contenitore preesistente. Non c'è un bordo dell'universo, né un centro dell'espansione. Tutte le galassie, ovunque si trovino, "vedono" le altre galassie allontanarsi da loro.

Le due ipotesi: universo infinito o finito?

Nonostante la nostra attuale comprensione supporti l'idea di un universo in espansione, la questione se sia finito o infinito è ancora aperta. Gli scienziati non hanno ancora una risposta definitiva, ma ci sono due scenari principali:

Universo Finito: Se l'universo fosse finito ma senza confini, potremmo immaginarlo come la superficie di una sfera. Una formica che cammina su una sfera può muoversi all'infinito senza mai raggiungere un bordo. Se viaggiasse abbastanza a lungo, tornerebbe al punto di partenza. L'universo, in questo scenario, avrebbe un volume limitato ma sarebbe geometricamente curvo e "chiuso" su sé stesso.

Universo Infinito: Se l'universo fosse infinito, la sua espansione non implicherebbe che stia diventando più grande, ma piuttosto che la sua densità si stia riducendo, poiché la materia si distribuisce in un volume sempre maggiore. È un concetto difficile da visualizzare, ma matematicamente coerente.

Le nostre osservazioni attuali, basate sulla geometria dell'universo, sembrano indicare che l'universo è piatto o quasi. Un universo piatto, se si estendesse in tutte le direzioni, sarebbe necessariamente infinito.

In conclusione:

La domanda dal quale sono partito, non è solo legittima, ma tocca il cuore di uno dei concetti più difficili da comprendere della cosmologia. La risposta non è che l'universo si espande in qualcosa, ma che è lo spazio stesso che sta crescendo. L'espansione non è un'esplosione, ma un allungamento del tessuto dello spaziotempo, un processo che può avvenire anche in un universo infinito. È un'idea che capovolge il nostro modo intuitivo di pensare lo spazio e il tempo, e proprio per questo è così affascinante.

Capitan Pess