Gli studi
sperimentali e le argomentazioni teoriche che hanno portato la teoria
del Big Bang ad affermarsi come l’ipotesi più accreditata sull’origine
dell’universo sono molteplici e molto articolate. Nel seguito cercherò
di darti una panoramica schematica e riassuntiva (sperando di non trascurare
nessun fatto troppo rilevante), con l’avvertimento che probabilmente ciascuno
dei punti seguenti meriterebbe una risposta a sé.
- Legge
di Hubble: la scoperta di E. Hubble che tutte le galassie si allontanano
dalla nostra, e che quelle più deboli (e dunque presumibilmente
più distanti) si allontanano più velocemente. Essa è
il cardine fondamentale della teoria del Big Bang in quanto questa legge
descrive l’espansione dell’universo: tutte le galassie si allontanano
tra di loro. - Cosmic
Background: è la scoperta che il cielo è permeato
da una debole radiazione a microonde che descrive un andamento simile
a quello che ci aspetterebbe se esso si fosse raffreddato a partire
da una temperatura molto elevata. Esso è interpretato come l’
“eco” luminoso del Big Bang, fortemente spostato verso le basse energie
dal fenomeno del redshift. - Abbondanze
cosmiche degli elementi: gli elementi chimici che si riscontrano nell’universo
seguono le stesse abbondanze che si possono prevedere a priori se l’universo
fosse stato un tempo molto più caldo e se tutta la materia fosse
nata dall’aggregazione spontanea dei quark a partire da uno stato di
densità ed energia molto elevata. In particolare con la teoria
del Big Bang si può spiegare perché nel cosmo ci siano
quasi esclusivamente idrogeno ed elio (nelle percentuali misurate) e
poche tracce degli elementi più pesanti. - Età
delle stelle: le stelle più vecchie delle quali si sia stati
in grado di misurare l’età hanno al più 15 miliardi di
anni; questa è circa la stessa età che si può prevedere
abbia l’universo misurando il suo attuale tasso di espansione.
Di solide
prove sperimentali a favore dello scenario inflazionario non ve ne sono:
questa modifica alla teoria del B.B. è stata introdotta soprattutto
per risolvere alcune incongruenze teoriche dello scenario “classico”.
Alcune di queste incongruenze sono:
- Fine
tuning dell’universo: se l’universo fosse nato con massa qualsiasi
e velocità di espansione qualsiasi, quasi sicuramente sarebbe
ricollassato in breve tempo o si sarebbe espanso così velocemente
che oggi tutte le altre galassie sarebbero così distanti da non
essere più visibili. Perché l’universo sia come oggi lo
conosciamo, sembra che sia stato accuratamente “regolato” alla partenza:
la teoria dell’inflazione fornisce un modo semplice perché questa
regolazione si sia sviluppata automaticamente. - Orizzonte
temporale: l’universo è molto omogeneo, ma se avesse subito
iniziato ad espandersi al tasso attuale non avrebbe mai avuto il tempo
di “rimescolarsi”. E’ necessario che esso sia rimasto molto piccolo
un tempo sufficiente per “omogeneizzarsi” e poi si sia espanso velocemente
per “sconnettere” delle zone che prima erano in relazione fisica tra
loro. - Monopoli
megnetici: sono particelle previste dall’elettrodinamica quantistica,
che non si possono creare in laboratorio perché troppo massicce
e che dovrebbero essersi formate in abbondanza durante il B.B., ma nessuno
ne ha mai individuata alcuna. Lo scenario inflazionario prevede che
l’universo sia molto più grande di quanto non faccia quello classico,
per cui queste particelle sono probabilmente troppo poche perché
se ne possa mai scoprire una.
E veniamo
alle principali argomentazioni addotte dai critici del Big Bang.
- Quella
fondamentale sono i redshift anomali: la legge di Hubble assume
per ipotesi che lo spostamento verso il rosso delle galassie sia un
indice della loro velocità di allontanamento. Sono state scoperte
alcune galassie però che sembrano scambiarsi materia e che hanno
redshift totalmente diversi: secondo la legge di Hubble esse
dovrebbero essere immensamente distanti e non poter interagire. - A sostegno
di questa obiezione, si fa notare che i quasar sono considerati oggetti
estremamente strani ed esotici, tanto che per spiegarli si introducono
modelli con buchi neri immensi. In realtà il grosso problema
è che i loro redshift molto elevati li pongono ai confini dell’universo
e per essere così luminosi deve essere in atto al loro interno
qualche fenomeno fisico eccezionale che produca immense quantità
di energia; se però rifiutiamo la legge di Hubble, essi potrebbero
essere molto più vicini e non richiedere teorie fisiche troppo
insolite per descriverli.
Come ultima
argomentazione, di natura però filosofica e non scientifica, aggiungerei
che agli scienziati non piace molto il B.B. perché descrive un
effetto (l’universo) senza poterne studiare le cause. Questo significa
che ci sono alcuni parametri ed alcune condizioni iniziali che andranno
sempre assunte ad hoc, senza che ci sia una spiegazione di perché
siano così. Una tale situazione non è scientificamente accettabile,
pertanto da più parti si sta lavorando per capire cosa esattamente
sia accaduto nei primi istanti dell’universo e, se possibile, cosa accadde
prima; probabilmente la risposta si avrà solo quando si riuscirà
a formulare una soddisfacente teoria quantistica della gravitazione.