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Indice
5 Prefazione
8 Nota sui termini tecnici
9 I L'emergere dell'universo
32 II Il fuoco primordiale
56 III Dal caos all'ordine
77 IV Una stella chiamata Sole
93 V La vita nell'universo
115 VI Il principio della catastrofe
130 VII Il fato delle stelle
149 VIII Buchi neri e superbuchi neri
166 IX Tecnologia e sopravvivenza
180 X L'universo morente
203 XI Mondi senza fine
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Pagina 11
La parola « universo » o « cosmo » ha per le varie persone
diversi significati. Per la scienza l'universo dovrebbe
significare la totalità delle cose fisiche; esso dovrebbe
comprendere non soltanto tutta la materia, nella forma di
pianeti, stelle, nebulose, buchi neri, e tutte le
radiazioni, come la luce, il calore, i raggi X, le onde
gravitazionali e così via, ma anche tutto lo spazio e il
tempo: in breve tutto ciò che ha rilevanza per la fisica.
Quando parliamo della sorte dell'universo, ci riferiamo in
definitiva alla sorte di tutte queste cose, spazio e tempo
compresi. L'universo possiede però una qualità che non
entra in questa definizione e che nondimeno è l'elemento
chiave nel nostro atteggiamento emotivo nei confronti della
natura del cosmo; è questo il carattere fondamentale di cui
noi in realtà ci preoccupiamo. Questa qualità è descritta
nel modo migliore come "organizzazione". Il mondo in cui
viviamo non è semplicemente una confusione di enti, un
accumulo di componenti fisiche interagenti in modo casuale,
bensì un'organizzazione strutturata sistematicamente e
altamente ordinata di materia ed energia a vari livelli di
grandezza e di complessità. L'universo in quanto tale è
sterile, ma l'universo ordinato che osserviamo è ricco di
un'attività interessante e rivela un movimento evolutivo. E'
questo ciò che si intende per ordine del mondo e uno fra i
massimi interrogativi che la scienza si è posta è stato il
problema di stabilire da dove sia venuto quest'ordine, di
come si conservi e se un giorno avrà fine.
L'ordine è il tema conduttore di questo libro. Esso
abbraccia sistemi così diversi fra loro come possono esserlo
le galassie, i cristalli e la civiltà umana. Lo studio
scientifico dell'ordine come concetto astratto ha compiuto
grandi progressi nell'ultimo secolo e oggi comprendiamo bene
le leggi e i principi che controllano la crescita e la
disintegrazione dell'ordine. Combinando questi principi con
le conoscenze moderne sull'astronomia e sulla cosmologia, è
possibile dare un'esposizione generale della creazione,
evoluzione e fine del cosmo organizzato che osserviamo oggi.
Ne risulta che il collasso dell'ordine del mondo è
strettamente interconnesso con la creazione dell'universo e
con i processi che ne caratterizzarono i primi momenti.
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Pagina 48
[ quark, gravitoni ]
Ma non è tutto. Un decimillesimo di secondo è un periodo
abbastanza lungo per una particella elementare, e
innumerevoli specie di particelle, alcune delle quali
potrebbero restarci ignote per sempre sulla Terra, devono
aver percorso un lungo viaggio dopo la scomparsa dei muoni.
Che dire di queste altre particelle? Esse si impegnarono
senza dubbio in molti complicati processi e interazioni
prima che il globo di fuoco divenisse così freddo da impedir
loro di sopravvivere. E' curioso chiedersi se qualche
vestigio del loro destino possa essere sopravvissuto fino a
oggi. Senza dubbio la condizione della fornace
primordiale dipes in gran parte da particolari della fisica
delle particelle di cui abbiamo finora solo qualche vago
sentore. Se i quark esistono, avranno certamente riempito
tutto lo spazio durante i brevissimi primi istanti del big
bang, prima che spirasse il primo miliardesimo di secondo
dall'inizio. Questo intervallo corrisponde a un tempo così
breve che, a partire dal primo istante dell'universo, la
luce stessa non avrebbe potuto percorrere in esso più di
una trentina di centirnetri. Durante l'èra dei quark la
densità fu enorme e tale che una massa dell'ordine di quella
terrestre avrebbe potuto essere contenuta in un secchio.
L'energia del globo infuocato era abbastanza grande da
stimolare un fenomeno molto bizzarro. I quark, muovendosi
caoticamente a una velocità quasi pari a quella della luce e
urtandosi fra loro, trasferivano quantità di energia così
grandi da fare letteralmente risuonare lo spazio. La
spiegazione di ciò è che lo spazio, in un certo senso, è
elastico, e come ogni altra cosa elastica può essere messo
in vibrazione se viene scosso in modo abbastanza violento.
La violenza della fornace durante questa prima frazione di
secondo era così grande da generare tali « ondulazioni dello
spazio ». Le ondulazioni dello spazio sono designate coi
termine di gravitoni. Nessuno è ancora riuscito a
dimostrarne sperimentalmente l'esistenza ma, se essi
esistono, dovrebbero essere gli analoghi gravitazionali del
fotone della luce: impulsi di energia gravitazionale.
Questi impulsi differiscono però da tutti gli altri in
quanto costituiscono un movimento dello spazio stesso: la
struttura della vibrazione dell'universo. Se i gravitoni
esistono, allora queste vibrazioni nello spazio dovrebbero
essersi propagate per tutte le epoche a partire dal globo di
fuoco primigenio. Tutto questo non è solo
oziosa speculazione; mediante il calcolo si può realmente
predire l'energia delle vibrazioni dello spazio. Come tutti
i residui del big bang, l'eco del rombo primordiale esiste
ancora, ma indebolito in misura tale da non essere più da
lungo tempo percepibile come suono. Noi non potremmo, ad
esempio, percepire alcun tremore al passaggio di gravitoni,
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