venerdì 15 aprile 2011

VIVIAMO IN UN GIOCO DI SPECCHI?


La segreta geometria del cosmo I contenuti :
Che forma ha il nostro Universo? E' finito o infinito? E' destinato a durare in eterno o anch'esso un giorno morirà? E di quale materia è composto? Combinando il rigore dell'uomo di scienza con il gusto del letterato, Jean-Pierre Luminet, astrofisico di fama internazionale, ci guida nei territori della fisica dell'immensamente grande e dell'immensamente piccolo, ma anche della storia delle idee, della filosofia e persino dell'arte, alla ricerca delle chiavi che permettano di decifrare l'ordine spazio-temporale del cosmo. Più che dei corpi e degli eventi del cosmo, qui si parla della sua struttura, cioè delle forme dello spazio e del tempo e della loro relazione con la presenza di materia ed energia. Si tratta di un libro di geometria celeste, splendidamente concepito e confezionato, che culmina con l’illustrazione di un particolare modello dodecaedrico, della struttura dello spazio-tempo proposto molto di recente dall’autore. Secondo questo modello, attraverso un magico gioco di specchi, la struttura «a pallone da calcio» dello spazio-tempo ci farebbe apparire l’universo più grande di quanto sia in realtà.
Contrordine: l'universo è una stanza degli specchi
Non è vero che lo spazio è infinito. L'universo è una stanza degli specchi, viviamo immersi in una illusione ottica che ce lo fa sembrare 120 volte più grande di quanto non sia in realtà. Altro che infinito! Il cosmo è ben delimitato ed ha la forma di un pallone da calcio. Detto scientificamente con più eleganza, ha la geometria dello spazio dodecaedrico di Poincaré.
L'intuizione è dell'astrofisico francese Jean-Pierre Luminet, 55 anni anni, direttore di ricerca al Cnrs e membro del Laboratorio di cosmologia dell'Osservatorio di Paris-Meudon.
«Il destino dell'universo» è invece il titolo del suo ultimo libro, appena pubblicato dall'editore Fayard. Quasi 600 pagine che passano in rassegna tutte le varie teorie cosmologiche e affrontano l'enigma dell'energia oscura, una quintessenza invisibile che sembra costituire i due terzi della massa complessiva dell'universo, contro il misero 5 per cento della materia che riusciamo a osservare.Cerchiamo di capire com'è che l'universo si è così rimpicciolito partendo da un paragone semplice. La Terra ci sembra piatta, ma sappiamo bene che è sferica: semplicemente la sua curvatura è troppo grande perché noi possiamo percepirla. In modo analogo, la luce che ci arriva dalle galassie più lontane sembra viaggiare in linea retta. Ma la relatività generale di Einstein ci dice che la gravità incurva lo spazio: la luce, attraversandolo, è costretta a seguirne la curvatura così come noi passeggiando seguiamo la sfericità della Terra. Le masse di materia sparse nell'universo, «spiegazzano» lo spazio, creando immagini fantasma. In questo miraggio cosmico ogni singola galassia può generare una cinquantina di proprie immagini fantasma, indistinguibili da quella vera.
«Pensiamo - spiega Luminet - a una stanza tappezzata di specchi sulle sue sei pareti, pavimento e soffitto compresi. Se vi entriamo, il gioco delle riflessioni multiple ci dà l'impressione dell'infinito in tutte le direzioni, come se fossimo sospesi su un pozzo senza fondo. La curvatura dello spazio prodotta da oggetti massicci come galassie o buchi neri moltiplica le immagini delle sorgenti luminose. E'l'effetto «lente gravitazionale», anch'esso previsto da Einstein. Oggi conosciamo un gran numero di queste lenti dovute alla curvatura locale. Ma l'intero universo potrebbe funzionare come un cristallo che invia immagini fantasma in tutte le direzioni dello spazio e in tutte le direzioni del tempo passato. Questo miraggio globale ci consentirebbe di vedere le galassie non solo in ogni loro possibile orientamento, ma anche in tutte le fasi della loro evoluzione».
L'idea dell'universo simile alle stanze degli specchi dei vecchi Luna Park venne a Luminet nella primavera del 2003 mentre zappava nel giardino della sua casa di campagna meditando sui dati trasmessi dal satellite W-Map, messo in orbita dalla Nasa per misurare con più precisione il calore residuo del Big Bang. Sei mesi dopo quell'idea conquistava la copertina della rivista «Nature».
Dunque l'universo è finito e molto più piccolo di quanto pensavamo? Il satellite europeo «Planck», lanciato nel 2007, potrebbe darci la risposta perché misurerà la densità cosmica con una precisione migliore dell'uno per cento. Se il rapporto tra la densità dell'universo e la densità critica necessaria per fermare l'espansione è uguale a 1, l'universo è piatto e la sua geometria è euclidea. Ma se risultasse superiore a 1,01, avremmo una prova a favore dello spazio dodecaedrico di Poincaré. Il destino del cosmo si gioca su miserabili cifre decimali. Il bello, e il diavolo, si nascondono nei dettagli.
Tratto dal libro:
Gioco di specchi
Si è soliti pensare che la fisica acceda soltanto a un’infima parte del reale. Per quanto concerne la cosmologia, quando si considera l’Universo, si potrebbe ritenere che l’universo osservabile – quello che è a portata della nostra vista o dei nostri telescopi – non sia che una piccola parte dell’Universo reale. [...]
Chiunque visiti la Galleria degli Specchi a Versailles o le più modeste case degli specchi dei Luna Park è catturato dal gioco delle riflessioni.
Ognuno si meraviglia dell’illusione ottica prodotta dalle immagini speculari, simili a fantasmi. Gli specchi non fanno che riflettere le immagini; racchiudono, però, anche alcuni segreti dell’infinito. Ciascuno di noi sa che una stanza le cui pareti siano ricoperte di specchi dà l’illusione d’essere più grande. Collochiamoci tra due specchi paralleli – accade spesso dal parrucchiere. Ci vediamo alternativamente di fronte e di dietro, e così via, quasi all’infinito. Quasi, giacché nella pratica l’infinito non si raggiunge: il minimo difetto di parallelismo tra gli specchi trasforma il sistema in un grande caleidoscopio.
Un caleidoscopio è un cilindro all’interno del quale si trova un gioco di piccoli specchi disposti secondo determinati angoli, che producono combinazioni multiple di immagini. Dal parrucchiere l’imperfezione del parallelismo distribuisce le immagini speculari lungo un cerchio, finché esse non finiscono per scomparire dallo specchio dopo un certo numero di riflessioni.
Immaginiamo ora una stanza le cui quattro pareti verticali siano tappezzate di specchi, e collochiamoci all’interno, non importa dove: ne risulta un effetto caleidoscopico rispetto all’angolo più vicino; inoltre, le riflessioni ripetute di ciascuna coppia di specchi opposti riproducono senza sosta l’effetto, creando l’illusione di un reticolo infinito che si estende in un piano.
Questa pavimentazione di un piano infinito con motivi che si ripetono ha nome, in matematica, di tassellazione (tassello è un pezzo del mosaico). Infine, consideriamo una stanza tappezzata di specchi su tutte le sei pareti (soffitto e pavimento inclusi). Se vi entriamo, il gioco delle riflessioni multiple fa sì che abbiamo immediatamente l’impressione di vedere l’infinito in tutte le direzioni, quasi fossimo sospesi in cima a un pozzo senza fondo, pronti a esserne ingoiati, al minimo movimento, in una direzione o nell’altra. Lo spazio cosmico, apparentemente gigantesco, potrebbe cullarci in un’illusione analoga. Ovviamente, non possiede né pareti né specchi, e le immagini fantasma sarebbero create qui non dalla riflessione della luce sulle pareti dell’Universo, ma dalla moltiplicazione delle traiettorie luminose dovuta alle pieghe di uno spazio chiffonné, “spiegazzato”.

Due libri illuminanti...