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File: OrigineUniverso,U3-gen-'13,MdB.pptx Con informazioni, video e foto ricavate da riviste specializzate e dal Web M.Della Bruna - Pag. 1

Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Indice ed introduzione

Indice degli argomenti L’Astronomia come osservazione e l’Astrofisica

come spiegazione delle origini e della fine.Riflessioni sulla curiosità dell’uomo e sulla

voglia di rispondere ai “perché”.Cenni di Fisica moderna: teorie matematiche

e sperimentazione, onde elettromagnetiche e strumenti di osservazione.

I campi di applicazione delle varie teorie ed i limiti attuali per capire l’Universo

Il nuovo modo di concepire Energia, Spazio, Tempo, Materia e Antimateria

Come tutto è incominciato 13,7 miliardi di anni fa col Big Bang, le Stringhe, le Brane, le Multidimensioni

Come prevediamo che andrà a finire nei miliardi di anni che seguiranno.

L'incisione dì FlammarionUn artista anonimo di fine XIX secolo raffigu-rò in questa immagine un viaggiatore che raggiunge l'orizzonte, dove il cielo incontra la Terra e fa capolino nel firmamento per scru- tare l'ignoto, in ginocchio su un paesaggio terrestre stilizzato. L'immagine, che prende il nome dall’astronomo Camille Flammarion del 1800, illustra la sete di conoscenza dell'essere umano. Le Scienze, n° 581 nov.2012, pag 88


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Riflessioni sul ‘logo’ scelto

Le possibili interpretazioni della metafora visiva corrispondono a due ben definite idee sulla cono-scenza: o è raffigurata una barriera immaginaria che, nella realtà, la scienza è sempre in grado di attraversare, o è raffigurata una barriera reale che è possibile penetrare solo con la nostra imma-ginazione. In altri termini: la scienza può trascendere ciò che ci è familiare (rivelando nuovi oriz-zonti) ? o può solo ricordarci che la nostra prigione è ineluttabile, che possiamo avere solo una conoscenza limitata della realtà e un'illimitata umiltà ?

Secondo l'ultima interpretazione l'artista ci dice che siamo imprigionati in una bolla finita, fatta di oggetti ed eventi familiari: possiamo aspettarci di capire il mondo di cui abbiamo esperienza diretta, ma all'esterno, l'infinito è inaccessibile all'esplorazione e alla comprensione. La teoria quantistica è spesso citata come argomento risolutivo a favore della 2° visione. All'inizio i teorici adottarono un metodo di insegnamento elusivo ed i libri di testo e gli articoli di divulgazione sono pieni di affermazioni del tipo: «Se pensi di aver capito la teoria quantistica, ti sbagli»; «La teoria è imperscrutabile e così il mondo»; «Le cose accadono senza una ragione o una spiegazione».

Eppure gli sviluppi degli ultimi decenni contraddicono queste caratterizzazioni. Nel corso degli anni i fisici hanno spesso ipotizzalo che i limiti imposti dalla fisica quantistica avrebbero impedito di imbrigliare la natura, nel modo in cui la meccanica classica ci aveva abituati a fare. Nessuno di questi impedimenti si è mai concretizzato. Al contrario, la meccanica quantistica si è rivelata liberatoria. Le proprietà quanto-meccaniche dei sistemi fisici, quali sovrapposizione di stati, entanglement, discontinuità, casualità si sono dimostrate risorse, non limitazioni. Sfruttandole, sono stati progettati diversi dispositivi ingegnosi, dai laser ai microchip. E questo era solo l'inizio. Oggi stiamo usando sempre di più i fenomeni quantistici per comunicazioni e sistemi computazionali imperscrutabilmente potenti dal punto di vista classico. Stiamo scoprendo nuove strade per imbrigliare la natura e addirittura creare conoscenza. Le Scienze, n° 581 nov.2012


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione

Interesse perla Scienza ela Tecnologia◊ N° risultati ◊

Interesse perla Scienza ela Tecnologia◊ N° risultati ◊

AnniAnni

1455Stampa

1455Stampa

1492America

1492America

2012OGGI2012OGGI

a. OGesùa. OGesù

-753Roma ↗

-753Roma ↗

476Roma ↓

476Roma ↓

-IV secPlatone

Aristotele

-IV secPlatone

Aristotele

-1800astronomibabilonesi

-1800astronomibabilonesi

-VI sec.Buddha Confucio

-VI sec.Buddha Confucio

-III sec.Aristarco

Archimede

-III sec.Aristarco

Archimede

II sec.Tolomeo II sec.Tolomeo

IX sec.Al-giabr waIX sec.Al-giabr wa

1200Fibonacci

1200Fibonacci

1543Copernico

1543Copernico

Primiuomini

Destinofinale

Post 1 800

Pre −Illuminismo

Primordi

VISIONE D’INSIEME


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione

Visione d’insieme conrisultati fino al 1500.Visione d’insieme conrisultati fino al 1500.

2000

RISULTATI 1500 ↔ 2000

Progresso fra1600↔1800

Progresso fra1600↔1800

I,II,III leg.KepleroI,II,III leg.Keplero

1610, Studi di Galileo1610, Studi di Galileo

1623, W. SchickhardCalcolatore mecc.

1623, W. SchickhardCalcolatore mecc.

PascalPascal 1785Coulomb

1785Coulomb

1714Fahrenheit1714Fahrenheit

1687Newton1687Newton

1769J.Watt1769J.Watt

1789Rivoluz.Francese

1789Rivoluz.Francese

1861UnitàItalia

1861UnitàItalia

Ago.1945HiroshimaNagasaki

Ago.1945HiroshimaNagasaki

Progresso1800↔2000

in prox pag.

Progresso1800↔2000

in prox pag.


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione DETTAGLI 1800 ↔ 2000

Notate che questi sono solo alcuni fra gli eventi più importanti


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Cenni alle moderne teorie e limiti

Le spiegazioni sul “grandissimo” ci forzando oggi a chiudere il cerchio col “piccolissimo” e si è tracciata una chiara linea di demarcazione fra quello che sappiamo e quello che non sappiamo sulla struttura del mondo fisico. Da un lato disponiamo di una straordinaria batteria di teorie fondamentali il cui successo è stato spettacolare, ben al di là delle previsioni, e la cui potenza nel rendere conto dì quanto osserviamo nel mondo fisico è prodigiosa. Ma dall'altro lato esistono limiti di conoscenza sempre più nitidi.

Le teorie fondamentali sono: (1) la meccanica quantistica [quadro generale per compren-dere i fenomeni dinamici], (2) il modello standard delle particelle elementari [descrive la materia e le forze non gravitazionali, non «l’oscuro»], (3) la relatività generale [descrive lo spazio, il tempo e la gravità, ma non si sa come raccordarla con la gravità quantistica].

I limiti sono pure tre: (a) la materia oscura e l’energia oscura, (b) il problema dell’unifi-cazione delle teorie nella “teoria del tutto”, (c) la gravita quantistica e sue conseguenze.

Oggi quasi non esiste fenomeno fisico che osserviamo, che non sia comprensibile, almeno in linea di principio, in termini delle tre teorie. Non vediamo pressoché nulla che le contraddica ed i fenomeni più spettacolari previsti da queste teorie, compresi quelli che all'inizio sembravano non plausibili, sono stati verificati.

Alcuni esempi: le correlazioni quantistiche a distanza (entanglement), l'esistenza di particelle elementari previste prima di essere osservate, come i bosoni vettori osservati da Rubbia, il quark charm previsto da Maianì, Glashow e Iliopoulos o la particella di Higgs, i buchi neri, l'espansione dell'universo, le lenti gravitazionali e altro ancora …


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Campi di validità delle Teorie

Il mondo della Fisica da -∞ a +∞ è oggi affrontato con diverse Teorie, più o meno contigue ma non unificate, che hanno i Campi di Applicabilità qui sotto indicati. La Meccanica Classica che descrive nel modo più semplice i

fenomeni a Velocità << C (luce) e Distanze >> 10-9 m, non è più valida

negli altri casi, che oggi sono alla base di alcune applicazioni pratiche dell’elettronica !!

Inutile dire che gli altri3 Campi sono quelli più

stimolanti e affascinanti !


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Una precisazione sulle onde E-M

Al variare di un solo parametro dell’energia elettromagnetica ….Solo per ricordarvi che al variare della frequenza f di un’onda elettromagnetica succedono cose quasi miracolose: isolanti diventano conduttori e viceversa e si aprono ben 3 (finora ?) “finestre” dei nostri sensi sull’Universo: il calore, la luce, la morte e ..chi sa se percepiamo altro. Non dimenticate : anche la prima luce partita è divenuta il “fondo cosmico a 2,7 °K “.


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Modello standard delle particelle

► Le particelle della materia ordinariasono solo il @ 4,9 % del totale !

La maggioranza della massa-energia è : Materia oscura @ 25 % Energia oscura @ 70 %

[ “oscure” non perché non si vedono, ma perché non ne sappiamo quasi niente ] .

Il modellostandard

Materiaordinaria


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Effetti della “materia oscura”

► Le galassie satelliteI calcoli teorici prevedono centinaia di medio-piccolegalassie intorno alla Via Lattea. Nuove ricerche sperimentali hanno indi-viduato queste galassie (pallini blu) fatte intera-mente da materia oscura.

La nostra galassia risuona come un gong ! ►Nel 1950 si era osservata una deformazione della Via

Lattea attribuita alle nubi di Magellano, Gran-de e Piccola

ma la loro massa era scarsa! Ora con la scoperta della Mat.Oscura, tutto è più chiaro …


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Strumenti di osservazione

Arecibo

SKA

VLA

Croced-Nord(BO)

SETI Medicina(BO)

Galileo, cannocchialeSatelliti di Giove

Dalla luce alle radiofrequenze

Hubble

[ L’erede sarà: James WebbSpace Telescope ]

E-ELT@ 100 m


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Scala dell’ Universo

“Grandissimo” e nomi delle Unità di Misura (potenze di 10)

Un ‘tutorial tool’ sul web: come si usa: http://htwins.net/scale2/index.html

http://htwins.net/scale2/index.html


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione COSMO: immagini e proporzioni

ns. Galassia

Galassia a spirale dall’altoHubble

Proporzionidel Sole

http://www.youtube.com/watch?v=aGtILkk9L14 vedi:« Le meraviglie del cosmo » !

Pilastri Nebula dell’Aquila, Hubble

http://www.youtube.com/watch?v=aGtILkk9L14




Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Cosmo: costellazioni, galassie, etc..

Galassia e Buco nero SOLE, flares BUCO NERO, radiazione

ANDROMEDAGEMELLI

PEGASO

TESTA DICAVALLO

GEMELLI

LEONE ORIO,CANEMagg.

DRAGOieri

oggi


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione E adesso capiamo il Big Bang !

Su una sfera intorno alla galassia

Tutto cominciò con formule che non tornavano e ricezione di strani segnali da tutte le direzioni … ma è finita con premi Nobel e cattedre universitarie ! Poi gli strumenti hanno confermato le teorie ed oggi ci sono limiti e difficoltà, ma quella del Big Bang è una delle più accettate teorie al mondo. ↙ Radiazione di fondo WMAP a 2,7°K

◄ Rappresentazionepiana di una sfera,

analoga al planisfero


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Hubble: dal tempo zero ad oggi

Inflation

OGGI

si accendono le stelle

fine dell’epoca buia

si sono formati il nostro sole e la Terra

Scala

loga

ritmica

◄EVOLU

ZIONE


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Altri dettagli del Big Bang


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Altre rappresentazioni

Nelle figure sono mostrate due rappresentazioni equi-valenti del Big Bang che commenteremo a voce e che aiu-tano il nostro intuito (non per l’origine dello spazio-tempo)

Meditate in particolare su due concetti molto difficili da immaginare: l’inflazione iniziale, la nascita di spazio e

tempo col Big Bang

Naturalmente il pavimento non c’è, è solo per aiutare l’occhio alla prospettiva …


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Origine del Big Bang

Ma da dove viene fuori il Big Bang : da Dio, dal nulla ??Non c’è bisogno di fare ipotesi così “a-scientifiche”, fra l’altro non c’era un «prima» né per lo spazio né per il tempo, entrambi creati subito dopo l’Inflazione a 10-43 sec.Parametri nulli e quindi anche Energia = 0 non significa necessariamente che tutto è nullo, per esempio ETOT = E1+E2 = 0 se E1 = −E2. Comprendiamo con un esempio: se in una pianura, piana isolata da tutto, cercate di creare una collina, accumulando terra interna al sistema, dovrete usare la terra di una grossa buca che scaverete …

Scrivendo in maniera più scientifica, avremo: ∑ E+ = ∑ E− e poiché conosciamo l’energia-massa negativa o antimateria, abbiamo compreso il mistero ! Basta cioè una fluttuazione dell’equilibrio per creare “dal nulla” energia-massa «+» e «−». La figura a pagina seguente ci dà un’idea di tale fluttuazione secondo la teoria delle stringhe (multi-brane), generabile secondo le leggi della meccanica quantistica, che consente di far apparire «per un po’.. qualcosa». [ senza Causalità ]

Qualcuno obbietterà: “Ma Chi ha voluto/creato le leggi della meccanica-quantis.?“. Beh, quel Chi doveva occupare uno spazio e un tempo che non esistevano ancora ! Esempio: “Le piante crescono bene per l’acqua piovana, che è dovuta alle nuvole, generate dal calore del sole, nato dalla fusione nucleare dell’idrogeno, dopo il Big Bang che ha creato lo spazio-tempo, generandosi da una singolarità, senza prima !”


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Big Bang e Teoria delle stringhe


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Possibili evoluzioni future

4 Teorie base:A. tutto nasce col BBB. leggi gravitazione quantisticaC. da spazio esterno (multi-brane)D. universo ciclico: espansione/collasso/espansione

Big Chill

Big Rip

Big Crunch

Blackout

Big Bang


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Scala dell’ Universo /3

È un ‘tutorial tool’ sul web: come si usa ?http://htwins.net/scale2/index.html

http://htwins.net/scale2/index.html


Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione ... E per finire un filmato

Prima di chiudere quest’incontro vorrei farvi vedere un video che mi ha dato un’intensa emozione:

TUTTA LA NOSTRA VITA IN DUE MINUTI http://www.youtube.com/watch?v=MrqqD_Tsy4Q

E’ un breve filmato (2 minuti, appunto) che parte dal Big-Bang e fa scorrere il tempo del Cosmo fino alla sua fine (secondo una delle teorie illustrate prima), con una sequenza velocissima d’immagini.La scala dei tempi è volutamente non proporzionale per dare enfasi ai principali eventi della storia dell’Umanità. Il ritmo della colonna sonora è incalzante come le immagini. L’effetto è impressionante e le emozioni che risveglia sono tante; per me è stato un insegnamento sull’importanza relativa delle cose umane nel con-testo dell’Universo (… se è uno solo ...?!) vediamo ------ ► ► ►

http://www.youtube.com/watch?v=MrqqD_Tsy4Q




Origini dell’Universo, Big-Bang e Multidimensioni - 23 nov. 2012Origine ed Evoluzione Conclusioni e domande

Ogni incontro volontario fra persone nasce “fortunato” perché: Tutti sono venuti senza costrizioni né preconcetti, in totale relax Le intenzioni sono le migliori anche se la materia è complessa La competizione e l’esibizionismo non hanno motivo di essere La curiosità e la voglia di “auto-sfidarci” sono la molla ispiratrice

Allora spero che ne abbiate approfittato !!! Avete accettato con pazienza l’introduzione “critica” e storica … Siete sopravvissuti alle inevitabili slides di Fisica (premessa necessaria). Vi siete risparmiate tutte le difficili formule, a favore dell’intuizione. Spero abbiate recepito lo spirito non accademico ma “curiosemico” Non potete negare che video e foto siano state elaborate per “Voi”. Ora capiremo certo di più tante cose e faremo domande migliori. Partecipate con idee o suggerimenti per i prossimi (forse) incontri.

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