ASTROPHYSICS (PART 2)
THE TIME MACHINE

Viaggio nello Spazio-Tempo

Ritorno al Passato – Viaggio nel Futuro
Pensando a CYBORG e associandolo ai Viaggi nel Tempo, al Valentini dispiace molto non aver vissuto queste esperienze, sebbene ci tenga tanto a farle.
Il sogno di viaggiare nel passato, anche in epoche lontane e parallele al sogno, è altrettanto affascinante che viaggiare nel futuro.
Ciò è possibile anche perché vagheggiato da grandi astrofisici e teorici futurologi.
I CYBORG del futuro saranno i primi, o meglio i privilegiati nel fare queste esperienze.
Il primo, o uno dei primi a tracciare curve temporali chiuse nello spazio, fu il grande logico e matematico Hurt Gödel assieme ad Einstein.
Ricordiamo che lo spazio ha un andamento curvo – (Lo spazio dice alla materia come muoversi e la materia dice allo spazio come curvarsi).
Il wormhole (cunicolo del tarlo) è una “scorciatoia” nella struttura dello spazio che permette di collegare due punti molto distanti – e quindi è un modo per andare indietro nel tempo attraverso una scorciatoia dello spazio.
Lo stesso Einstein nella Teoria della Relatività aveva formulato già nel 1905 l’idea concreta e la formula per viaggiare nel tempo. E lo stesso Paul Davies lo mette in evidenza perché previsto già da un secolo. Viaggiando infatti con un’Astronave con una velocità prossima alla luce si possono percorrere 20 anni luce in soli tre anni. Ciò è rilevato da Paul Davies.
Ci piace l’ottimismo di Paul Davies, egli ritiene possibile viaggiare nel tempo con la tecnologia di oggi, non solo ma ha progettato egli stesso una Macchina del Tempo!
Diventato un esperto dei buchi neri, egli – al pari di altri grandi teorici del settore – ritiene possibile un giorno viaggiare da un buco nero all’altro con le tecnologie spaziali atte a non schiacciare ed a tenere aperto il percorso spaziale nei visceri dello spazio.
Dopo avere individuato nella forza tremenda della gravità, che tutto collassa, egli individua nell’antigravità la forza di opposizione capace di tenere aperti quei percorsi che la gravità schiaccia e chiude.
Però non è esatto che il professor Davies è stato il primo a costruire la Macchina del Tempo. Egli probabilmente deve dividere il primato con John Gribbin che lo aveva preceduto nell’impresa da oltre un decennio.
Solo che le tecnologie e le conclusioni di entrambi sono assai diverse. Entrambi espertissimi nell’indagare lo spazio, avvalendosi di colleghi di altissimo livello teorico, i massimi a livello mondiale, pervengono a conclusioni diverse; come già detto Davies progetta, quasi in tempo reale, la Macchina del Tempo, convinto di poterlo fare, usando le tecniche e teorie dell’oggi (conclusione affascinante!).
Gribbin, molti ani fa, nel suo celebre libro “Come costruire la Macchina del Tempo” dopo studi avanzati, servendosi anche di Colleghi specialisti di livello mondiale, aveva studiato lo Spazio in tutte le sue caratteristiche dimensioni, arrivando a concludere che si sarebbe realizzata la Macchina del Tempo tra circa cinquecento anni, quando sarà rifiorito un nuovo Rinascimento.
La teoria di Gribbin, la sua conclusione è che nell’universo ci sono già strutture di un’architettura spaziale che va capita meglio ed indagata. Con tale presupposto Gribbin ritiene l’impresa di viaggiare nel tempo una cosa grandiosa e non facilmente immaginabile.
Per viaggiare bene nel Tempo occorre “volare” con una velocità prossima a quella della luce: ma è possibile per noi raggiungere simili velocità?

Per quanto riguarda la Teoria della Relatività, essa non esclude che un essere umano possa viaggiare nel passato e tornare indietro nel futuro, mentre in genere si ritiene che dopo un viaggio spaziale in una direzione non si possa più però tornare indietro. La Relatività ci dice che con l’aumentare della velocità il tempo rallenta. Per quanto riguarda l’altissima velocità nel cosmo, ciò è possibile ed esistono però dei problemi altissimi di costi. Più alta è la velocità, più alti sono i costi.
Il pensiero di Paul Davies su questo punto è condiviso da Valentini.
Come afferma H. G. Wells nel libro “The time machine” 1985 e di poi con il pensiero di John Gribbin.
Il salto nel tempo non è dato dalla direzione del movimento, ma solo dalla velocità in cui si viaggia.
Sarà vero?
La forza della gravità rallenta il tempo.
Per spostarsi nel futuro bisogna sfruttare campi gravitazionali immensi, avvicinandosi per esempio ad una stella di neutroni, ci sono effetti impensabili. Una gravità molto forte provoca sugli orologi un rallentamento molto forte; secondo Davies sette anni vicino ad una stella di neutroni corrispondono a dieci sulla Terra.
Avvicinandosi a una stella di neutroni occorre un’astronave molto forte capace di resistere alla forza terribile di tale stella. Ciò ci fa fare un salto in avanti molto forte senza però la possibilità di tornare indietro.
Però la Relatività Generale ci dice che lo Spazio Tempo può incurvarsi sino al punto esatto della partenza. Creando con ciò “curve chiuse”.
Kurt Gödel scoprì che nello spazio si possono creare orbite a spirale in un Cosmo in rotazione.
C’è però il problema che il Cosmo è fermo e quindi esclude la possibilità di viaggiare in qualsiasi direzione dello Spazio nel passato, presente e futuro e poi di tornare indietro.
Però si può superare tale problema viaggiando nel già citato e più recente “wormhole”, o buco del tarlo, una scorciatoia che permette di collegare dei punti molto lontani nello spazio, che precedono la luce, realizzando così un modo di viaggiare nel tempo.
Quindi per battere la luce bisogna fare dei percorsi che lei non conosce.
Ma è possibile costruire “wormhole” a piacere: Kip Thorne, grande teorico dell’Astrofisica, sollecitato da Carl Sagan, assieme a dei collaboratori, studiò il problema del “cunicolo” per farlo rimanere aperto e non schiacciato dalla mostruosa forza della GRAVITA’. La soluzione fu di usare l’antigravità, per risolvere il problema.
Da allora molti teorici in tutto il mondo stanno studiando il problema.
Infatti l’idea di Paul Davies è stata quella di creare una macchina che crei in laboratorio il “wormhole” per viaggiare nel tempo.
Per risolvere i paradossi che si creano con il problema, Davies ricorre alla Fisica Quantistica, infatti nel mondo subatomico, regna, come abbiamo visto l’Indeterminazione: un elettrone che collide con un protone può deviare a sinistra o a destra. Ogni volta che l’elettrone va a destra, si crea un nuovo Universo, in tali casi l’universo si biforca in rami diversi e quindi i paradossi trovano uno sfogo o una biforcazione.


Costruire la MACCHINA DEL TEMPO secondo Davies

Per creare un wormhole artificiale, capace di andare indietro nel tempo e di poi viaggiare nel futuro, occorre un acceleratore di particelle che permetta di creare le condizioni dell’Universo circa un microsecondo dopo il Big Bang, cioè quando la “zuppa” era di pochissime particelle subatomiche.
Ed è proprio da una di queste particelle che si estrae il “wormhole virtuale” che si distrugge in pochi secondi.
Il passo successivo è quello di trasformare i wormhole virtuali in reali.
La difficoltà importante è quella di caricare livelli di energia altissima in particelle così piccole.
Va allora usato un “dilatatore” che accresca le dimensioni del wormhole e gli consenta di resistere un tempo utile per il viaggio del temponauta.
L’ultima fase del progetto è quella di trasformare il wormhole in una macchina del tempo. Sarà usato un differenziatore e una dilatazione temporale.

Va considerato poi che John Gribbin nel suo bel libro già citato “Costruire la macchina del tempo” in molti aspetti astrofisici dell’Universo è talvolta vicino alla dissertazione di P. Davies. Egli stesso esamina soluzioni appetibili per costruire tale macchina che razionalmente non è così lontana nel tempo, come già dicemmo.
Il suo ultimo anelito della macchina esistente cinquecento anni dopo di noi va inquadrato in un supremo anelito da grande studioso e la conclusione di vedere forze già esistenti in natura che realizzano macchine del tempo, quasi naturali è di grandiosa e semplice funzionalità. (desiderio condiviso anche dal Valentini)
D’altra parte anche lo stesso Kip Thorne aveva a suo tempo sentenziato con una vena un po’ polemica (sempre nel libro di Gribbin, pag. 154) e profetizzato il viaggio nel tempo fra mille anni!
E se un super teorico ed esperto di buchi neri e di cosmologia come lui era arrivato a una simile conclusione, aveva avuto le sue brave ragioni.

Va inoltre segnalato che fior di astrofisici studiosi del settore si stanno cimentando da qualche decennio sull’argomento, facendo emergere soluzioni e conclusioni sullo spazio tempo a quattro dimensioni, soluzioni ardite e talvolta diverse per arrivare a soluzioni perlomeno interessanti per viaggiare nel tempo!
Dalle “stringhe” cosmiche ai buchi neri, dai cancelli nel cosmo agli universi paralleli.

Sono molti gli studiosi che hanno dato e danno un serio contributo alla comprensione dell’universo e quindi al problema del viaggiare nel tempo.
Ricordiamo ad esempio il viaggio nell’Iperspazio di Kerr e gli studi di Hawking sugli universi neonati che aprono le porte ad un Universo aperto, i suoi brillanti studi sui Buchi Neri che tanta incidenza hanno con le teorie dei viaggi nel tempo.
O anche le soluzioni di Mellor-Mos che possono offrire “ponti spaziali” verso altri universi.
È interessante la “Ingegneria dei Cunicoli” e le porte stellari.
Interessanti sono anche le “astronavi e le Stringhe Cosmiche”. Nonostante siano piccolissime e di livello subatomico, un solo chilometro di esse pesa come il nostro pianeta!


BOSONE X1

Il CERN di Ginevra cattura la "particella di Dio", il "BOSONE" di Peter Higgs. Il bosone è bello "cicciottello", ha dimensioni comprese fra 125 e 126 miliardi di elettronvolt, ossia pesa fra 125 e 128 volte più del protone.
Il bosone spiega perché la Materia ha una Massa.
"Abbiamo osservato nei nostri dati chiari segnali di una nuova particella, a livello di 5 sigma, nella regione di massa intorno ai 126 Gev", dice Giannetti del CERN. E per sigma i fisici intendono una percentuale di certezza pari al 99,999%.
Il bosone di Higgs è un bosone massivo e scalare. Previsto e formulato nel 1964 da Peter Higgs, è una particella con caratteristiche importanti per la massa e la materia, e la storia del nostro universo.
Il bosone X è dunque una particella misteriosa di cui oggi si sono individuate le tracce senza avere per altro un panorama scientifico più ampio.
Quel che è sicuro è che si tratta di una particella dalle prospettive future assai importanti, anche se non vi sono ancora delle certezze assolute, ma che è l'inizio di una strada rivoluzionaria per la fisica standard e l'astrofisica.
Ancor oggi vi sono molte incertezze da parte dei dubbiosi, però no bisogna dimentica che ci troviamo di fronte a qualcosa di rivoluzionario per la Massa e la materia del nostro Universo.
Al CERN di Ginevra, ripetiamo, nei due colossali acceleratori di particelle, si sono rilevate le primissime tracce del Bosone, tra mille dubbi e incertezze si è avuta la conferma che si tratta di un gigantesco oceano di vita infinitesimale, dove le altre particelle subatomiche si bagnano e acquistano massa e materia, solo per un termine di tempo brevissimo e infinitesimale.
Quel che accade all'interno degli acceleratori, spinti a velocità quasi relativistiche, è un surplus e formazione di numerosissime particelle subatomiche dalla vita brevissima, tra cui si è individuato per la prima volta la traccia labile del bosone X a cui si sta dando la caccia da oltre cinquant'anni.
Le particelle subatomiche spinte a velocità relativistiche, si scontrano le une contro le altre, e hanno dato luogo ad una particella quasi volatile, chiamata appunto BOSONE X1.

(x1, x2) φ = x1 + x2
L’idea è vera? Esiste il bosone di Higgs?
Le sue proprietà sono quelle del modello minimo? Esistono i fenomeni associati che possono renderlo naturale?

Il bosone di Higgs

Accoppiamenti dell’Higgs

Tende a decadere nella coppia di particelle più  massive per cui il decadimento è permesso

Ricerca di quark eccitati che decadono in un bosone Z e un quark con rivelatore CMS ad LHC

Search of excited quarks into a Z boson and a quark with the CMS detector at the LHC

Ricerca di quark eccitati che decadono in un bosone Z
Studio di una risonanza compatibile con il bosone di higgs
Asimmetria di carica nella produzione di Bosoni al – INFN Sezione
Bosone di Higgs – finalmente!

Spin dei bosoni

Il teorema spin – statistica lega lo spin delle particelle alla statistica alla quale obbediscono.
Il teorema postula che particelle a spin intero sono bosoni, mentre quelle a spin semi-intero sono fermioni.

Bosone di Higgs

Comprende una famiglia di altre dodici particelle, che sono messaggeri delle quattro forze della natura (gravitazionale, debole, elettromagnetica e forte)

Il bosone di Higgs è l’anello mancante del modello standard della fisica che è considerato la particella che dà la massa a tutte le altre, prevista in teoria, ma che gli scienziati non sono mai stati in grado di osservare “Sta finendo il giorno della caccia al bosone di Higgs”, ha commentato Jim Siegrist, del dipartimento dell’energia statunitense. Si tratta di una pietra miliare per gli esperimenti Tevatron e dimostra l’importanza delle misurazioni fatte in maniera indipendente nella ricerca per comprendere i mattoni della natura.



Il destino del’universo è legato al bosone di Higgs.
Solo misurando esattamente la massa della sfuggente particella sapremo dove andrà a finire il Cosmo. E, per ora, alla natura piace molto tenerci sulle spine.
In ogni caso, neanche a farlo apposta, il valore che fa da spartiacque tra le previsioni è proprio
126 Gev. Come dire che la natura si sta divertendo a tenerci nell’incertezza il più a lungo possibile. “L’unica cosa certa è che non ne sappiamo ancora abbastanza”, ha detto Chris Hill, dell’Ohio State University, alla platea della conferenza annuale della Aaas (American Association for the Advancements of Science)
Il bosone si trova sulla linea critica di 126 Gev, e dobbiamo misurare la sua massa, più precisamente, se vogliamo conoscere il destino dell’Universo”.
La Repubblica



I tanti volti del bosone di Higgs.
Esistono tanti Higgs, diverse teorie ne prevedono più di uno.
dopo essere stato inseguito per decenni dai fisici di tutto il mondo, il bosone di Higgs è ancora ben lontano dall’essere classificato all’interno di una teoria.
Potrebbe avere decide di volti, tanti quanti sono le teorie che ne prevedono l’esistenza. La teoria di riferimento della fisica, chiamata Modello Standard, è solo uno tra i diversi modelli che lo descrivono.
I dati presentati nella conferenza dei fisici del CERN a La Thuile “confermano ulteriormente che le caratteristiche del bosone visto si avvicinano a quelle del bosone previsto dal Modello Standard” osserva Antonio Masiero. Il Modello Standard, egli prosegue “prevede che esista un bosone di Higgs” e lo descrive indicando alcune caratteristiche precise, come quanto fortemente interagisce con altre particelle, e in quali altre particelle può decadere ed è una proprietà chiamata spin, che può essere pensata come il senso di rotazione della particella.
“Ma siamo sicuri – chiede Masiero – che quello trovato sia proprio il bosone di Higgs e se questa particella sia accompagnata da alcuni fratelli non ancora apparsi, ma che potrebbero apparire ben presto?”

Oltre a non essere l’unica teoria a prevedere che ci sia un bosone di Higgs, il Modello Standard potrebbe essere ampliato, aggiungendo ulteriori bosoni di Higgs.
“Inoltre – prosegue Masiero – è possibile allargare il Modello Standard a modelli più complessi che a loro volta racchiudono il Modello Standard”: anche questi potrebbero prevedere più di un bosone di Higgs con caratteristiche diverse”.
Per avere le risposte è necessario avere a disposizione dei dati più precisi, che potrebbero arrivare sia quando l’acceleratore Large Hadron Collider (LHC) tornerà a lavorare nel 2015 con il doppio dell’energia, sia con i futuri acceleratori.

Un’altra domanda importante è se il bosone di Higgs sia una particella elementare o se, come prevedono alcune teorie sia composta da altre particelle ancora sconosciute, come nuovi quark.
“Molti di noi – prosegue Masiero – pensano che ci siano altri bosoni di Higgs che noi forse non riusciremo mai a vedere” lo fanno per esempio la teoria delle stringhe così come le teorie che prevedono l’unificazione delle forze fondamentali, secondo cui i bosoni di Higgs potrebbero essere decine.
Ansa.it Scienza & Tecnica


Sotto la volta celeste

di Giovanni Valentini

È proprio sotto la Volta Celeste che si è sviluppato quello che siamo noi. Proprio come in un romanzo meraviglioso, ma talvolta anche drammatico e violento, troviamo la nostra antropologia, la genesi e la storia della nostra Terra. Cerchiamo in noi, figli del Sole e dell'Universo, una storia della Cosmologia che ci faccia capire la complessità che si trova appunto sotto la volta celeste.

  1. Nella sintesi della Mostra troviamo la Musica delle Stelle da me decodificata attraverso le onde elettromagnetiche che ci arrivano dallo Spazio.
    1. Essa è la colonna sonora di animazioni informatiche in 3D con simulazioni elaborate negli ultimi vent'anni dal sottoscritto.
  2. Nel racconto della storia del nostro Pianeta nel suo sviluppo cosmologico e astrofisico, presentiamo fossili per l'anno 3000 d.C. con installazione sulla parete di fossili di pesci con coordinate di fili colorati.
    1. Installazione sulla parete di una pelle di grande serpente d'Africa con coordinate spaziali di fili che la attraversano.
    2. Probabile presentazione di grande pelle di leopardo d'Africa sempre con installazione sulla parete. (Dal mio racconto Africa addio)
  3. Probabile presentazione di un pannello cosmologico con la rappresentazione di un brano del Profondo Cielo.
  4. Probabile discorso di astrofisica e di cosmologia.

Scritto dell'autore sul progetto per la mostra personale presso la galleria Dieci.Due! di Milano, novembre 2012


Teoria delle Stringhe e Super Stringhe

Oltre 55 anni fa lavoravo intorno agli Universi Paralleli ed una mia opera (una delle tante) pubblicata in D'ARS numero 40 del 1968, nonché nel mio libro "Cyborg Astrophisics" era appunto intitolata "Universi Paralleli" ed era costituita da pannelli trasparenti paralleli, appesi nello spazio (gli Universi - appunto) che interagivano fra di loro. Le frontiere di oggi della scienza e della fisica parlano appunto di "Universi Paralleli" costituiti da misteriose entità fisiche che interagiscono fra di loro e che non vengono percepite dai nostri sensi – e che alcuni dicono forse non vedremo mai (io però non sono d'accordo).

I costituenti del mondo atomico e subatomico non sono più soltanto le particelle, bensì queste misteriose entità infinitesimali, dette appunto Stringhe le cui forme e vibrazioni sono molteplici e fluttuanti, e vanno dalle forme a ciambella, ad altre svariate forme, di cui gli scienziati si sbizzarriscono ad individuarle.

Si parla di undicesima dimensione che è molto difficile da immaginare. Noi nella nostra realtà conosciamo tre dimensioni spaziali, più un'altra dimensione del tempo introdotta da Einstein che ci porta alla quarta dimensione. Come si fa a immaginare un Universo o degli Universi a undici dimensioni? Accorre in nostro aiuto la Teoria delle Stringhe riveduta e corretta, che poi ci porta alla Teoria delle Superstringhe. Nella teoria dei Mondi possibili o dei MULTIVERSI od universi possibili, si fa appello a ben cinque teorie diverse. Non bastava una sola teoria a inquadrare il Tutto nella complicata concezione della Scienza? Era già difficile postularne una, figuriamoci cinque!

Ed ecco spuntare la Teoria M che dovrebbe mettere tutti d'accordo ed essere una teoria unificante. Allora bisognerà orientare gli studi degli scienziati verso questa Superteoria. Verso un mondo a 11 dimensioni sta crescendo un concetto di musicalità che è affascinante! Si pensa a delle stringhe come le corde di un violino che vibrano nelle sollecitazioni delle note musicali. In ognuna di queste affascinanti vibrazioni c'è una estensione nello spazio-tempo che genera Universi diversi. Siamo nella fantascienza. Alcuni universi sono intorno a noi ma non li percepiamo e forse (come dicono alcuni) non li percepiremo mai. Ci sia almeno concesso di sognare e immaginare che la Scienza, ad un certo punto, intraveda soluzioni rivoluzionarie che si estendano al di là di quanto noi conosciamo.

Ma da dove eravamo partiti? Si stava cercando allora di conciliare la Teoria della Relatività di Einstein sul mondo infinitamente grande (le galassie e il cielo profondo), con la teoria del Mondo infinitamente piccolo della Meccanica Quantistica.

Era apparsa allora in aiuto, la Teoria delle Stringhe riveduta e corretta più volte. Le stringhe possono essere delle membrane che vibrano e oscillano e nelle loro fluttuazioni musicali nello Spazio determinano la creazione di moltissimi Universi Paralleli, alcuni dei quali si incrociano con il nostro Universo – e – come già dicemmo – possono essere intorno a noi – senza essere percepiti dai nostri sensi. Queste membrane in oscillazione quando si urtano e scontrano creano dei Big Bang e creano nuovi universi in espansione – proprio come il nostro Universo.

Il nostro Universo – quindi – è uno dei tanti altri e non ha nessun privilegio sugli altri. Ma come è avvenuto il Big Bang che ci ha generato? Pare nato dalla esplosione di una "Singolarità" che altro non sarebbe che uno scontro tra "membrane", ossia Super Stringhe.

Questo concetto implica che non tutto sia nato col Big Bang, e che il tempo, anzi lo spazio-tempo sia nato prima del Big Bang al pari degli altri Mondi o Universi che fluttuano numerosissimi e che possono anche incrociarsi.

Le particelle che costituiscono il nostro Universo non sono quindi soltanto una nostra prerogativa, bensì sono caratterizzanti anche gli altri Universi – al pari delle Stringhe. Se tale è la situazione della Natura – che non si stanca mai di sorprenderci – essa è regolata da leggi matematiche ed equazioni armoniche, proprio come desiderava Einstein – e spetta agli Scienziati il compito di decifrarle. Quanto poi alle cinque Teorie – che determinano le leggi del Mondo – esse sono tutte uguali e scaturiscono tutte da un'unica Super Teoria: la Teoria M (M come membrana). Tale sarebbe la struttura della Natura – la sola che custodisce i segreti del tutto – e alla quale noi dobbiamo sempre fare riferimento – ma l'anelito supremo degli scienziati e regolamentare tutto con formule ed equazioni che scardinano qualsiasi ombra: è una lotta impari nella quale la Natura ha sempre l'ultima parola.

Teoria delle Superstringhe

da Wikipedia

Teoria delle Superstringhe

La teoria delle Superstringhe (super perché super simmetriche) spiega a livello teorico:

Le proprietà di cui si parla sono:

Essa è considerata una delle più promettenti teorie della gravità quantistica. Il termine di teoria delle Super Stringhe è in realtà una contrazione del termine più corretto di "Teoria super simmetrica delle Stringhe" perché diversamente dalla teoria bosonica delle stringhe, è la versione della teoria delle Stringhe che include i fermioni e la super simmetria. Non ci sono fino a questo momento predizioni quantistiche sperimentali che possono essere verificate (o falsificate).

L'idea che sta alla base della teoria è che i costituenti fondamentali della realtà sono "stringhe" o "corde" di lunghezza pari a quella di Plank (1,616 x 10-35 m) che vibrano a frequenze diveres, il gravitone, la particella preposta quale mediatrice della gravità, per esempio, è descritta dalla teoria come stringa che vibra con ampiezza d'onda uguali a zero.

Numero delle teorie delle superstringhe

I fisici teorici sono stati molto preoccupati dal fatto che esistono 5 differenti teorie delle Superstringhe. Questo problema è stato risolto dalla cosiddetta "seconda rivoluzione delle Superstringhe" avvenuta negli anni '90, durante i quali si è scoperto che le cinque teorie sono in realtà cinque diversi aspetti di una teoria ancor più basilare: la M teoria. Le cinque teorie delle Superstringhe sono:

Le teorie chirali possono essere inconsistenti a causa di anomalie. Queste accadono quando certi diagrammi di Feynman a un loop determinano una rottura della simmetria di gauge nei loro effetti quantistici.

Considerazioni e idee di Giovanni Valentini

Personalmente sono convinto – anzi lo spero proprio – che sebbene si ritenga che noi umani non vedremo mai altri Universi (a patto che esistano – come dicono gli scettici), la NATURA stessa ci semplificherà la strada, anzi il percorso per arrivarci. Una strada per entrare in altri Universi, anzi altri MULTIVERSI, è quella rappresentata dai Buchi Neri, veri portali per penetrare in dimensioni extra.

Sono altresì convinto che la materia neutronica – super collassata – che si è ristretta in modo incredibile, dal peso terrificante, sprofondi nello spazio-tempo in un imbuto che si restringe sempre di più sino a bucarlo. Dove allora andrà a finire? Lo spazio-tempo fatto di fluttuazioni quantistiche, delimita il nostro universo; sfondandolo passa dall'altra parte, cioè io ritengo, in dimensioni extra, cioè altri Universi. Dobbiamo aprire gli occhi – gli indizi e le quasi prove dell'esistenza di dimensioni extra, stanno venendo man mano fuori.

Il fatto che la gravità nel nostro universo è così debole, rispetto alle altre forze fondamentali della Natura – dice che i conti non tornano. Se manca vuol dire o che è passata dall'altra parte – in altra dimensione – oppure che l'altra dimensione "ci presta" un po' di gravità che viene quindi verso di noi – a compensare gradualmente quello che manca. Non solo, ma molti altri indizi-prove sono una testimonianza importante di queste dimensioni extra – Proveremo un po' a esaminarle – Per esempio la radiazione di fondo del nostro universo è isotropa, cioè uguale in tutte le direzioni, ed è una radiazione di 3 gradi Kelvin, cioè fredda. Si sa che questa radiazione è nata dopo il Big Bang, aveva una temperatura di milioni di gradi Kelvin e che si è gradualmente raffreddata sino a raggiungere il valore attuale – Ebbene, con la moderna strumentazione messa in orbita, sta rivelando aspetti sorprendenti, cioè la radiazione uniforme, in qualche zona presenta delle "increspature" misteriose e assolutamente insolite: non è una prova delle interferenze filtrate da dimensioni extra?

E ancora: ritornando ai Buchi Neri che tutto ingoiano con la loro mostruosa forza gravitazionale, forte del loro orizzonte degli eventi, cosa ne sappiamo noi di che cosa c'è al loro interno? Sappiamo che i Buchi Neri più grossi si sono insediati al centro delle Galassie, ivi compresa la nostra, e che continuano a ingoiare stelle circostanti e tutta la materia che gli viene a tiro e che poi spesso sputano fuori il prodotto del loro mostruoso laboratorio, in getti che spesso raggiungono anche altezze di anni luce. Ma è tutto lì? Da una parte c'è quello che noi vediamo e dall'altra? Di sicuro hanno bucato lo spazio-tempo del nostro Universo, ma poi hanno aperto un grande Portale con altre dimensioni.

Ma è solo questo? Guardando nel loro interno ci sono altri fatti strabilianti: c'è la macchina del tempo naturale! È lì che troviamo la macchina del tempo che porta al passato ed anche la macchina del tempo che porta al futuro… Basta entrare nel loro interno per viaggiare quindi sia verso il passato che in direzione opposta verso il futuro. Se con le nostre attuali conoscenze, sembra che uno di noi, una volta superato l'orizzonte degli eventi, venga trasformato in uno spaghetto, e che la stessa cosa avviene per qualsiasi altra cosa che vi penetri dentro, io credo che non sarà sempre così.

Quando la tecno-scienza si sarà portata a livelli molto più alti, le cose cambieranno completamente. Allora sarà possibile inviare una astronave o razzo telecomandati, i quali registrino tutto e ci inviano tutte le informazioni, che ci servono: allora ne vedremo delle belle! Si aprirà un nuovo Orizzonte per noi umani e vedremo anche come si presentano gli altri universi paralleli. L'universo a 11 dimensioni ci aspetta, dobbiamo visitarlo, dobbiamo vedere altri universi paralleli e prenderne coscienza.

La teoria degli universi paralleli ci porta lontano, ci porta al di là del Big Bang, non più come inizio del tutto. Lo spazio-tempo non inizia col Big Bang, bensì da molto prima, è il concetto di SINGOLARITA' che sta in testa al Big Bang va rivisto perché difficilmente immaginabile ed accettabile. Pensare che da un "punto matematico" della Singolarità, dove ci sono grandezze infinite e di difficile comprensione, parta il tutto con la immane esplosione, incomincia a vacillare.

Mi ricordo il libro di Weinberg "THE FIRST THREE MINUTES", nel quale egli con scrupolosa precisione descrive tal concezione, nella quale nei primissimi istanti dell'universo si generano milioni di gradi Kelvin e poi con i successivi passaggi inizia il processo infrazionario della grande espansione, lasciò tutti con la bocca aperta e una grande ammirazione. Ma attualmente questo non ci basta più.

Cos'è veramente il Big Bang? Che cosa ha innescato la grande esplosione? Bisogna ripercorrere a ritroso quei primissimi istanti sino a milionesimi di secondo, per ipotizzare le particelle elementari ed esotiche che si sono generate in quei tempi infinitesimali. Oggi sappiamo per esempio, che si sono generati i bosoni di Peter HIGGS che conferiscono massa alle altre particelle e questo aiuta di sicuro a capire e compensare quella esile materia dell'Universo per aggiungere ciò che ci mancava.

E cosa dire della MATERIA OSCURA che tanto ci serve, sempre per aumentare, aggiungere e compensare, quella inconsistente materia-massa, di cui l'universo ha bisogno? La Materia Oscura va guardata e indagata con più attenzione – Siamo sicuri che essa sia nata con il nostro Universo? Non è più probabile che provenga da fuori da altre dimensioni del MULTIVERSO? Se è così i parametri del nostro Universo diventano più comprensibili e ci aprono ad una visione della Natura molto più complessa e misteriosa di quanto non pensassimo. Questa NATURA, di cui siamo figli, non si stancherà mai di sorprenderci.

E allora la teoria delle STRINGHE e delle SUPERSTRINGHE dobbiamo incominciare a guardarla con occhio meno sospetto. Le stringhe sono le componenti che, assieme alle particelle atomiche e subatomiche, rendono più vasto e articolato il quadro della meccanica quantistica, con tutti i contributi sorprendenti che essa ci ha dato. Le stringhe e le super stringhe, nella loro grandezza infinitesimale, incominciano a vibrare come le corde di un violino o di altro strumento, e nel loro fascino musicale generano la creazione di qualcosa di meraviglioso che poi non sarebbe altro che la creazione di altre bolle-Universo.

Dallo scontro di due SUPER STRINGHE in vibrazione violenta, può essersi generato il Big Bang del nostro Universo, che poi alla fine potrebbe essere uno dei tanti Universi. Ma stiamo per scivolare nella Fantascienza, e dobbiamo accettare anche quella, se essa ci permette di guardare lontano nel futuro. Certo da quando i "quanti" di PLANK ci hanno abituato alle grandezze infinitesimali, nulla è più come prima. Da lì è nata la meccanica quantistica che ci ha dato la struttura dell'infinitamente piccolo e con essa sono poi venute alla luce, teorie affascinanti, come il paradosso di 'Schrӧdinger's cat', o il Principio di Indeterminazione di Heisenberg.

Ma se vogliamo arrivare ad una TEORIA del TUTTO, dobbiamo fare i conti con Einstein e la sua teoria della Relatività Ristretta e di poi con la teoria della Relatività Generale. Einstein – come è noto - ci dà una versione della Natura, ossia dell'Universo infinitamente grande. Le due Teorie dell'infinitamente piccolo e di quello infinitamente grande, fanno a pugni. Einstein aveva lavorato per decenni ad una TEORIA del TUTTO senza per altro concluderla, anche perché colto dalla morte. Ma come mettere d'accordo le due opposte Teorie? Questa è una frontiera della Scienza con la quale bisogna misurarsi. Certo l'equazione di Einstein e = mc² è l'equazione più lineare e famosa di tutta la fisica, ma è altresì vero che l'equazione del su citato Principio di Indeterminazione di Heisenberg non è da meno (tanto per fare un esempio).

Per trovare una Teoria che spieghi tutto bisognerà conciliare le due teorie, ma come fare? La recente Teoria M si sta muovendo in questa direzione, ma come dicemmo si sta finendo nella fantascienza. (M come membrana, M come Multiverso, eccetera) (M come Madre, la Madre di tutte le teorie, dico io) Certo la Gravità e la sua particella, il gravitone, stanno assumendo aspetti basilari della problematica. Inoltre se l'Universo è infinitamente grande può ospitare un numero infinito di Universi Paralleli. La teoria delle stringhe "smorza" le inconsistenze matematiche che esistono tra la Meccanica Quantistica e la Relatività. Essa si basa sul fatto che l'Universo può essere descritto in termini di stringhe infinitamente piccole che vibrano, in un multi spazio a 10 od 11 dimensioni e che non possiamo percepire direttamente.

Se ciò è vero allora la teoria delle stringhe potrebbe spiegare ogni cosa nell'Universo, dalle particelle subatomiche alla gravità; la forza che domina i processi fisici del macrocosmo. Esistono coppie di Multiversi che emergono dalla teoria delle stringhe. Le stringhe non sono solamente quelle piccolissime entità ammesse dalla teoria – sul piano teorico – esistono anche strutture bidimensionali chiamate Membrane.

Ciò implica che potremmo vivere all'interno di una di queste strutture gigantesche, non solo, ma sul piano teorico è ammesso che possano esistere diverse altre strutture simili che fluttuano nello spazio. Ma cerchiamo di fare un'altra verifica a carattere scientifico sperimentale. Se al CERN di Ginevra usiamo l'acceleratore di particelle LHC e ci mettiamo delle particelle e le facciamo collidere a velocità luminali, potrebbe accadere che una parte delle particelle vengano espulse.

Per verificare se ciò avviene dobbiamo calcolare la quantità di energia immessa prima dell'esperimento. Se durante l'accelerazione alcune particelle vengono espulse dalla Membrana del nostro Universo, allora la quantità di energia iniziale si abbassa. Se ciò avviene è che le particelle espulse sono passate altrove, cioè in altro Universo. Speriamo che ciò avvenga al più presto perché anche questa verifica è esaltante. Con la teoria delle STRINGHE il quadro di inconciliabilità e di incompatibilità matematica tra la meccanica quantistica e la relatività, incomincia a dissolversi e quindi si va verso un modello unificante e unico dei BRANA Universi.

Quella teoria del Modello Unico vagheggiata e non risolta da Einstein, incomincia dunque a spianarsi? Se fosse vivo Einstein non crederebbe ai suoi occhi, ma dovrebbe, in ogni caso prenderne atto. Una Natura armonica regolata da equazioni eleganti, secondo Einstein, incomincia a conciliarsi con una seconda parte di una Natura che "gioca a dadi" (come diceva lo stesso Einstein), regolata dall'indeterminazione!! Un altro esperimento interessante è stato compiuto da uno Scienziato: in una stanza ermeticamente chiusa e isolata con materiali coibenti e assolutamente impenetrabili, è stato predisposto un grande telo speciale solcato da tagli sottili verticali. Su di esso sono stati sparati fasci potenti di elettroni. Al controllo i fasci di elettroni erano spariti completamente. Dove erano finiti?

Poiché nella Fisica Standard c'è il primo principio della termodinamica che dice: "nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma" si evince che quegli elettroni erano passati dalle strettissime fenditure ed erano finiti altrove. Ma dove? È facile dedurre che erano passati ad altro Universo, ad altra dimensione. Si paventa che anche gli altri BRANA Universi, o MULTIVERSI siano costituiti da particelle elementari, probabilmente simili alle nostre.

Oltre 55 anni fa lavoravo, a modo mio, sugli Universi Paralleli. Nei miei sogni di ragazzo li immaginavo interagenti – gli uni con gli altri –; avevo presentato nel '66/'67 questi piani trasparenti e paralleli appesi nello spazio, dove con cilindretti trasparenti – che passavano da una parte all'altra – avveniva questa interazione. Ciò era stato allestito nella Galleria Rizzato-Whithwort-Diagramma di Luciano Inga Pin. Si trattava di una simulazione del reale dove le strutture e il tema erano in netto anticipo sui tempi. Oggi, alla luce delle nuove teorie scientifiche, sulle quali una consistente parte di scienziati concorda col MULTIVERSO, gli universi paralleli possono essere a bolle comunicanti tra loro attraverso tubi restringenti e flessibili, come gonfiabili, che fluttuano nello spazio curvo 3D sino ad altre dimensioni sino – almeno alla 11a dimensione.

Questi Multiversi, possono avere anche altre forme e strutture che fluttuano nello spazio misterioso di una Natura che si diverte sempre a tenerci sulle spine e alla quale spetta sempre l'ultima parola. Anche le stringhe e superstringhe possono avere struttura elastica pulsante di restringimento e rigonfiamento e disporsi a migliaia nel mare infinito della Natura. Le stesse stringhe possono avere anche altre forme fluttuanti e generare Membrane o Corde che inglobano gli altri Universi ivi compreso il nostro. Noi dunque saremmo racchiusi in una bolla in espansione che si allarga sempre di più a velocità luminali o relativistiche, assumendo proporzioni spaventosamente grandi. Ma noi umani cosa ci stiamo a fare in mondi così grandi miliardi di anni luce? Come facciamo a navigarli?

Ed ecco che appare in nostro aiuto anche lo stesso Einstein con i ponti di Einstein-Rosen che poi sono detti WORMHOLES o buco del tarlo, che poi sarebbero scorciatoie importanti per accorciare il percorso da una parte all'altra dell'Universo. Personalmente credo che queste scorciatoie possono comunicare con altre dimensioni extra del Multiverso. Le teorie dei BRANA Universi sono assai illuminanti per queste Membrane e la scienziata inglese Lisa RANDALL, sta facendo uno studio matematico assai significativo tra il nostro Universo ed un altro Universo, nel quale c'è uno scambio tra la forza di gravità che passa da altro universo al nostro.

In particolare si lavora e indaga su D-BRANE (bidimensionale – tridimensionale- eccetera). Randall sta lavorando su "Passaggi curvi. I misteri delle dimensioni nascoste dell'universo ". Nello spazio tempo curvo da noi considerato – uno spazio tempo a quattro dimensioni (tre dimensioni più una cioè il tempo) e delimitato tra due brane, tra la brana di gravità e la brana debole – c'è una disconnessione abbastanza interessante: il gravitone – secondo questa teoria – non ha più eguale possibilità di trovarsi dappertutto.

Analogamente, in un mondo pluridimensionale con grandi dimensioni extra, la gravità si distribuisce su una regione molto grande, pertanto risulta attenuata secondo un'altra teoria. Voglio ora esaminare un fenomeno misterioso che accade nel nostro Pianeta:"Il triangolo delle Bermuda" , questa vasta area dell'Oceano Atlantico settentrionale è teatro di sparizioni strane da ormai molto tempo, cioè dal 1800 ed anche prima, ci sono casi più frequenti e documentati, ma chissà quale è stata la frequenza dei secoli precedenti. Chi si è trovato sfortunatamente in quell'area, sia in mare che in cielo è sparito per sempre… Così battelli, vascelli, navi anche enormi con grosso numero di passeggeri e quant'altro, sono stati risucchiati a ripetizione da un vortice invincibile che li ha trascinati in basso sino ad essere inghiottiti nell'Oceano, per poi sparire. Nessuno è tornato indietro per raccontare la propria storia.

Questo risucchio fatale avviene, per così dire, anche nello spazio Aereo. Così intere squadriglie di aerei, che per disgrazia, sono passati di là hanno fatto una brutta fine. Il bello è che certe sparizioni sono avvenute, certe volte all'improvviso, senza neanche avere avuto il tempo di lanciare gli S.O.S. quando sono stati lanciati gli appelli quando qualcuno si è alzato in volo per soccorrerli, arrivati in zona non hanno trovato più nessuno.

Le sparizioni sono state impressionanti per il grande numero di scomparsi e dei mezzi coinvolti, sia come mezzi navali spariti, sia per la grande quantità degli uomini scomparsi. Sono stati talora così frequenti da essere spaventosi. Il bello degli appelli lanciati, per la localizzazione, è che le coordinate dettate, non sono mai state esatte e che è come se ci fossero delle forze occulte, nelle quali i dati lanciati non corrispondevano mai ad una esattezza scientifica della posizione reale degli sventurati. E come se una forza misteriosa facesse saltare tutte le posizioni e gli appelli subivano strane incongruenze incontrollabili. Spesso gli strumenti di bordo sembravano impazziti, o non più funzionanti.

Questo risucchio fatale avviene, per così dire, anche nello spazio aereo, come già dicemmo. Anzi quivi la decalolizzazione è assai più rapida e con cambi repentini di posizione. Così la "Squadriglia 19" dell'Aeronautica degli Stati Uniti composta da molti aerei, teneva, tramite il comandante, un costante drammatico scambio di comunicazioni, con la torre di controllo, la quale cercava in tutti i modi di salvare la squadriglia. Ma le posizioni reali della squadriglia è come se subissero una sorta di sortilegio, ed a nulla servivano i calcoli costanti della Torre di Controllo per orientarli e posizionarli verso la salvezza.

Così la squadriglia, invece di trovarsi verso le coordinate dettate dalla Torre di Controllo, si trovava da tutt'altra parte con variazioni strane delle posizioni dello Spazio Aereo, ed alla fine l'equipe di esperti della torre di controllo si trovò impotente. La squadriglia composta, come già detto, da molti aerei, sparì all'improvviso, per sempre, andandosi ad aggiungere al numero enorme di casi similari che li avevano preceduti – e dopo seguiti – È singolare il caso di un Aereo coinvolto nella zona che comunicò alla torre di controllo di essersi trovato all'improvviso in una zona nera e di buio totale, di non avere più nessuna possibilità di orientamento, perché gli strumenti di bordo non servivano più, e l'unico contatto era via radio. Poi all'improvviso tacque e sparì per sempre nell'oceano.

Le ultime spiegazioni "moderne" di alcuni studiosi, tendono ad inquadrare il fenomeno come conseguenza di alcuni gas di idrati di metano, tali gas salgono dal fondo e creano gigantesche bolle che travolgono e affondano in un attimo navi anche gigantesche, con a bordo cento, o duecento o trecento passeggeri, che pare svengano tutti in un attimo, per le esalazioni dei gas che nascono dal profondo del mare e che creano questi vortici enormi, con onde gigantesche improvvise e fatali. Ma è una spiegazione superficiale, che spiega gli effetti meccanici, ma non le cause misteriose che da tempo affliggono un enorme numero di malcapitati. Il bello è che dopo le sparizioni per affondamento dei mezzi coinvolti, non è rimasta nessuna traccia o frammenti: niente di niente.

Alcuni casi sono ancora più misteriosi ed enigmatici: alcune navi sono state ritrovate intatte, ivi comprese le dotazioni di bordo e i preziosi carichi, ma senza traccia dell'equipaggio e dei passeggeri di bordo. Le inchieste delle varie commissioni scientifiche e di esperti, rivolte in tutte le direzioni teoriche e con tutte le ipotesi pertinenti, non han dato mai nessun risultato concreto. Così il fenomeno che i vari strumenti di bordo – talvolta molto raffinati – una volta entrati nel TRIANGOLO MALEDETTO, han smesso di funzionare – ha fatto pensare a fenomeni di magnetismo – presenti nella zona – che alterano gli strumenti, ma poi anche questa ipotesi è stata scartata.

Lo stesso Cristoforo Colombo annotò – nel diario di bordo- di avere notato nella bussola strane interferenze, ed anche strani bagliori di luce, nella zona. Ma poi non ci pensò più. Sarebbe significativo per me, fare un elenco analitico dei nomi e delle coordinate, quanto meno dell'enorme numero di natanti (navi, mezzi di trasporto navali, eccetera), non solo degli Stati Uniti, ma anche europei, ed orientali, scomparsi nel nulla, nonché degli aerei di varie nazionalità spariti anche loro nel nulla; ma lo spazio non lo consente; i fatti inerenti sono quanto mai spaventosi e tristemente noti, ma il tutto la dice lunga nella considerazione che ci troviamo di fronte ad altre entità spaziali (Universi Paralleli eccetera).

Ma la verità qual è? Un caso quanto mai significativo e incredibile, è stato quello di un secondo aereo che aveva comunicato alla torre di controllo, di essersi trovato all'improvviso in una zona nera, e di buio totale, di non avere avuto nessuna possibilità di orientamento, anche per gli strumenti non funzionanti, e dopo essere "passato" dal mare verde blu, della linea di orizzonte e del cielo azzurro – ad uno Spazio tridimensionale tutto rosa e dopo decine di minuti, la comprensibile sorpresa di "ritornare" allo spazio di partenza col cielo verde blu – l'orizzonte e il cielo azzurro. Cos'era successo?

Con forte probabilità era "passato" dal nostro Universo ad altra dimensione – e di poi era "tornato" nel nostro Universo – ed è l'unico caso che ha potuto raccontare la sua storia. Si paventa che questo Universo Parallelo sia abitato da Alieni; speriamo che non sia così, perché, in tal caso, essi sono particolarmente crudeli, perché responsabili dell'altissimo numero di vittime scomparse nel Triangolo delle Bermuda.


L'Universo intelligente

di Giovanni Valentini

Non sono d'accordo con PASCAL (1) quando dice che l'UNIVERSO non ha un senso e non sa di averlo; saremmo noi umani a dargli un senso. Io penso invece che l'UNIVERSO ha un senso ed è consapevole di averlo, noi intanto siamo suoi figli e dobbiamo rispettarlo e guardarlo con grande umiltà.

Noi dunque (essendo suoi figli siamo una sua proiezione e non viceversa). Guai a pensare che sappiamo tutto sull'Universo e che non abbiamo nulla da imparare; non è così: continuamente scopriamo, grazie ai pionieri della Fisica, dell'Astrofisica, della Meccanica Quantistica e delle Scienze in genere, eccetera, cose nuove e molte cose incredibili. I pionieri della Scienza non hanno paura di sognare e di scrutare l'inesplorato; questo li porta a conclusioni incredibili che a prima vista possono lasciare perplessi gli scettici.

Il sognare può portare all'osservazione ed a vedere cose che gli altri non vedono ed a scoprire nell'Universo, per esempio, nuove dimensioni. Dobbiamo avere dunque sempre una grande umiltà di fondo e cercare di capire gli aspetti, profondi e misteriosi, del Macrocosmo e del Microcosmo. Macrocosmo e Microcosmo sono in perenne conflitto, basti considerare il pensiero di Einstein e i suoi rapporti conflittuali con la Meccanica Quantistica.

Eppure le due Teorie opposte sono aspetti reali del mondo che ci circonda. Bisogna dunque guardare con simpatia ai pionieri della Scienza che stanno lavorando intorno ad una Teoria del Tutto, che risolva i conflitti matematici esistenti fra le due teorie. Le conclusioni hanno dell'incredibile – che rivoluzionano il modo con cui noi guardiamo il Mondo che ci circonda e noi stessi.

La nostra percezione del Mondo non è più a tre dimensioni, bensì a undici dimensioni!!! (E forse anche di più) Certo abbiamo la Quarta dimensione introdotta da Einstein, che è quella del Tempo. Ma poi? Noi non percepiamo le altre dimensioni ipotizzate… ma dobbiamo crederci. La Natura, cioè l'Universo ci riserva questo e molto altro.

Dove andremo a finire nessuno lo sa. Verso l'inizio degli anni '60 lavoravo intorno agli Universi Paralleli e li avevo anche visualizzati in opere presentate successivamente nel '67 nella Personale alla galleria Rizzato-Withworth-Diagramma di Milano di Luciano Inga Pin.

Gli Universi Paralleli stano venendo fuori negli ultimissimi tempi e rappresentano le ultime frontiere dei Pionieri della Scienza. Ebbene essi aprono le porte alle "dimensioni multiple" di cui parlavo prima. Ma gli scettici dicono che queste cose sono tutte fantasie e non hanno rapporti con il mondo reale. Ebbene, non è assolutamente così. Queste cose sono gli aspetti di "quell'Universo intelligente" di cui parlavo all'inizio di questo scritto. Dobbiamo dunque far funzionare la nostra fantasia e immaginazione per riportarci ad una Teoria del Tutto che rappresenta un approdo, ma non la soluzione definitiva del tutto.

Ci sia di conforto capire che tutto si inquadra con la Natura, che ci sta aspettando per propinarci molte altre sorprese.

(1) BLAISE PASCAL (1623-1662), matematico, fisico filosofo e teologo francese

Copyright © di Giovanni Valentini


AQUA

Progetto per l’EXPO mondiale di Milano del 2015

Lavori per la Rassegna di Gorgonzola del 2013
Lavori per la Rassegna alla EX FORNACE del Comune di Milano del 2014 “Figura AQUA – la forma dell’acqua”

Lavori sulle Nuvole e sulla Pioggia
Lavori sulla Neve al microscopio ottico e allo Scanning Electron Microscope
Movimento cinetico molecolare acqua
Teoria cinetica molecolare

CALORE ED ENERGIA

I GAS non hanno né forma né volume proprio
Nella sostanza LIQUIDA  le particelle possono spostarsi ma non allontanarsi: quindi un LIQUIDO non ha un volume proprio ma di forma del recipiente che lo contiene.
Nei SOLIDI le particelle si fissano in uno schema rigido, ordinato, detto Reticolo Cristallino.   Alcuni solidi hanno uno schema disordinato, “amorfo”, i solidi cristallini sono opachi, quelli amorfi sono trasparenti.
Tutte le particelle che contengono una sostanza sono in continuo MOVIMENTO o di traslazione (liquidi e gas) o di oscillazione attorno ad un punto fisso (solidi).
Nessuna sostanza è composta da atomi o molecole immobili. In altre parole a livello atomico LA QUIETE NON ESISTE.

TEORIA CINETICA

Il calore è un concetto molto semplice: il calore è l’ENERGIA DEL MOVIMENTO.
Il movimento di traslazione e/o vibrazione degli atomi o delle molecole.
Il calore viene anche chiamato Energia termica.
Il disordine viene chiamato ENTROPIA.

ACQUA

In un bicchiere d’acqua alla temperatura ambiente avvengono costantemente reazioni nelle quali una molecola d’acqua si scompone in uno ione idrogeno (un semplice protone, il nucleo dell’idrogeno privato dell’elettrone) e uno ione ossidrile (un atomo di ossigeno legato a un atomo di idrogeno, con un elettrone in eccesso), o in cui ioni idrogeno e ossidrile si riuniscono a formare molecole d’acqua.

Si noti che in ciascuna di tali reazioni la scomparsa di una molecola d’acqua si accompagna all’apparizione di uno ione idrogeno, e viceversa, mentre ioni idrogeno e ioni ossidrile appaiono e scompaiono sempre insieme. Le quantità conservate sono pertanto il numero totale delle molecole d’acqua più il numero di ioni idrogeno, e il numero di ioni idrogeno meno meno il numero di ioni ossidrile. (ovviamente ci sono anche altre quantità che si conservano, come il numero totale di molecole d’acqua più ioni ossidrile, ma in questi casi si tratta di semplici combinazioni delle quantità fondamentali che si conservano.)

Le proprietà del nostro bicchiere d’acqua possono essere determinate completamente se specifichiamo che la temperatura e di 300 °K (temperatura ambiente  x nella scala kelvin), che la densità delle molecole d’acqua più ioni idrogeno è di 3,3 x 1022 molecole o ioni per centimetro cubico (equivalente, pressappoco, alla densità dell’acqua secondo la pressione vigente al livello del mare) e che la densità degli ioni idrogeno meno gli ioni ossidrile è zero (corrispondente a carica netta nulla). In queste condizioni, per esempio risulta che esiste uno ione idrogeno ogni 500 milioni (5 x 108) circa di molecole d’acqua.

Si osservi che non siamo tenuti a specificare questo valore nella nostra ricetta per un bicchiere d’acqua; deduciamo infatti la proporzione degli ioni idrogeno dalle norme per l’equilibrio termico. D’altra parte, non possiamo dedurre le quantità che si conservano dalle condizioni per l’equilibrio termico – per esempio, possiamo rendere la densità delle molecole d’acqua più ioni idrogeno un po’ maggiore o minore di 3,3 x 1022 molecole per centimetro cubico aumentando o diminuendo la pressione - ; per ciò dobbiamo specificare tali densità al fine di appurare che cosa c’è nel nostro bicchiere.

Questo esempio ci aiuta anche a intendere le variazioni di significato delle cosiddette quantità “che si conservano”. Poniamo che la nostra acqua si trovi a una temperatura di milioni di gradi, come all’interno di una stella: allora per le molecole o gli ioni è facilissimo dissociarsi e per gli atomi costitutivi è facilissimo perdere i propri elettroni. Le quantità che si conservano sono allora i numeri di elettroni e nuclei di ossigeno e idrogeno. La densità delle molecole d’acqua più gli ioni ossidrile in queste condizioni deve essere calcolata dai principi della meccanica statistica anziché specificata in anticipo; ovviamente risulta molto piccola. (All’inferno le palle di neve sono rare.)

Di fatto in tali condizioni si verificano reazioni nucleari; neppure il numero dei nuclei di ciascuna specie è quindi fissato in assoluto ma varia lentamente, tanto che una stella può essere considerata un corpo in evoluzione graduale da uno stato di equilibrio a un altro.
Infine, alle temperature di svariati miliardi di gradi in cui ci imbattiamo agli inizi dell’universo, anche i nuclei atomici si dissociano rapidamente nei loro componenti, protone e neutroni.

GHIACCIO

L’analogia con un bicchiere d’acqua che sta gelando è istruttiva per la nostra trattazione. Al di sopra del punto di congelamento l’acqua, allo stato liquido, presenta un grado elevato di omogeneità: la probabilità di trovare una molecola d’acqua in un punto all’interno del bicchiere è esattamente la stessa che in ogni altro punto. Quando l’acqua gela, però, questa simmetria fra punti diversi nello spazio va in parte perduta: il ghiaccio forma un reticolo cristallino con le molecole d’acqua che occupano talune posizioni regolarmente intervallate e con una probabilità quasi nulla di trovare molecole d’acqua in qualsiasi altra posizione. Analogamente, quando l’universo “gelò” in coincidenza col calare della temperatura al di sotto di 3000 bilioni di gradi, andò perduta una simmetria: non la usa omogeneità spaziale, come nel nostro bicchiere di ghiaccio, bensì la simmetria fra le interazioni deboli e le interazioni elettromagnetiche.

Si può spingere l’analogia ancora oltre. Come tutti sanno, quando l’acqua gela non forma di solito un cristallo di ghiaccio perfetto, ma qualcosa di molto più complesso: una congerie di porzioni cristalline separate da vari tipi di irregolarità del cristallo. Anche l’universo gelò in porzioni distinte? Noi viviamo in una di tali porzioni, in cui la simmetria fra le interazioni deboli ed elettromagnetiche si è infranta in modo particolare, e finiremo col tempo per scoprire altre porzioni, con proprietà distinte.

L’ACQUA DEL MIO CORPO E IL MIO DNA

Idealmente vorrei allegare il contenuto dell’acqua del mio corpo (circa il 75%). Praticamente non posso estrarre l’acqua del mio corpo per ragioni comprensibili. Però se la tecno scienza fosse in grado di farlo sarei ben lieto di metterlo in mostra e ovviamente nel discorso è implicato il mio DNA facente parte dell’operazione.

LE NUVOLE

Le nuvole si formano per condensazione: quando l’acqua evapora dalla Terra; si trasforma in vapore acqueo che risale nell’atmosfera poiché è leggerissimo: pensate al vapore che sale da una pentola in ebollizione.
L’aria umida si raffredda e si condensa intorno a piccole impurità, generando così gocce d’acqua, o minuscoli cristalli di ghiaccio.

questi elementi leggeri rimangono sospesi nell’aria, sostenuti in movimento verso l’alto, possono evaporare e ricomporsi: la loro velocità di caduta è impercettibile e le quantità variano secondo l’estensione verticale ed orizzontale delle NUVOLE.
Salvo casi di nubi con grande estensione verticale, la nube non si svuota nel generare pioggia o neve, essendo continuamente alimentata da correnti di vapore acqueo.
Quando le gocce sono abbastanza grandi, cadono sulla terra sotto forma di pioggia.

Una nube è formata da miliardi di gocce d’acqua, ciascuna delle quali è a sua volta formata da circa 550 miliardi di molecole d’acqua. Queste goccioline sono il risultato dell’evaporazione dell’acqua da oceani, mari, fiumi, corsi d’acqua dolce, vegetazione e suolo.   Il vapore acqueo viene quindi portato verso l’alto da correnti ascendenti; salendo, l’aria si raffredda e raggiunge la saturazione.

CLASSIFICAZIONE DELLE NUBI

NUBI BASSE

NUBI ALTE

La forma è facile da ricordare, infatti è quella di una striscia terminante con un ricciolo ad uncino.

LA  NEVE

La NEVE è  una configurazione di “precipitazione atmosferica” nella  forma di acqua ghiacciata cristallina che consiste  in una moltitudine di minuscoli cristalli ghiacciati tutti aventi di base  una simmetria esagonale  e spesso, anche una geometria FRATTALE , ma  ognuna  di tipo diverso  e  speso aggregati  tra loro in maniera casuale a formare fiocchi di neve. Dal momento che è composta da piccole parti  grezze  è un materiale granulare.  Ha una struttura aperta ed  è quindi soffice, a meno che non sia sottoposta ad una pressione esterna.  La disciplina  che studia le caratteristiche fisico-chimiche della neve in relazione all’ambiente è la “Nivologia”. 

E ancora :
Ripetiamo :  Ma come si forma la NEVE  ?  I bianchi fiocchi - miracolo poetico della Natura - nascono allo stesso modo della pioggia, anzi, il più delle volte, le stesse gocce di pioggia nascono sotto forma di neve.  In effetti quando l’umidità all’interno delle nubi condensa - a causa dellebas - se temperature, che, soprattutto nella stagione fredda, caratterizzano gli strati atmosferici in cui le nubi si formano - dà vita solitamente - a piccoli cristalli di ghiaccio. Trasportato su e giù dalle intense correnti  che alimentano le nubi, questi cristalli di ghiaccio raccolgono attorno a sé nuovo vapore in condensazione,e arrivano  poi a unirsi fra loro, fino a formare dei veri e propri fiocchi di neve.

Le modalità attraverso le quali il cristallo iniziale si ingrandisce varia in base alla temperatura e all’umidità  dell’ambiente in cui ciò avviene. La temperatura e l’umidità dell’aria in cui si muove influenzano perciò la particolare forma dei cristalli di ghiaccio e quindi anche del finale fiocco di neve. La forma dei singoli cristalli è inizialmente sempre la stessa - prismi esagonali allungati - mentre varia il modo in cui questi poi si sviluppano :
per temperature molto basse,inferiori a 15°C sotto lo zero, il cristallo cresce attraverso sei ramificazioni,e prende la forma a“stella”, per temperature intorno a10°C sotto lo zero il cristallo tende a crescere in senso orizzontale,in tutte le direzioni, quasi a diventare una piatta placchetta esagonale; per temperature appena inferiori a 0°C invece il cristallo cresce in senso verticale,e assume la forma di un lungo aghetto esagonale.
L’unione di più cristalli di ghiaccio dà vita,infine, al fiocco di neve.Non sempre però i fiocchi di neve, una volta abbandonata la nube,riescono a raggiungere il suolo, anzi il più delle volte raggiungono la superficie come pioggia.


IL “BALLO” FRATTALICO DELLE MOLECOLE

di Giovanni Valentini

Nel portare ad ebollizione l’acqua, c’è un ballo frattale delle molecole, che cercano di evadere dal recipiente che le contiene, e spargersi nell’aria.
Quando la temperatura dell’acqua raggiunge i 100 gradi, le molecole non più trattenute dalla pressione esterna, evadono e si dissolvono nell’aria, cambiando il tipo di “danza”.

Se saliamo sulla vetta del K2, in Pakistan, e portiamo l’acqua ad ebollizione, osserviamo che già alla temperatura di 50 gradi (se non di meno), l’acqua bolle e cambia il tipo di “danza” frattale delle molecole.
Se poi ci libriamo nello Spazio e mettiamo, con difficoltà, l’acqua in un recipiente, senza scaldare, vediamo che le molecole, felici, si spargono nello spazio, cambiando ancora la “danza” frattale in modo ancora più spettacolare.

Se poi andiamo su MARTE non troviamo nessuna acqua apparente o visibile.
Ma come, se l’acqua su Marte è nata quasi contemporaneamente a quella della TERRA, come mai non esiste più ???
Noi sappiamo che Marte ha un diametro molto più piccolo della Terra, e la sua forza di gravità, o di attrazione, è molto inferiore a quella del nostro Pianeta.
L’acqua, che in tempi remoti solcava su Marte in mari e fiumi, non trattenuta da una forza sufficiente, evapora gradualmente e poi scompare.

La Terra, invece, con un diametro molto più grande, trattiene l’acqua con una forza di gravità molto più potente, che determinò la nascita meravigliosa e diversificata di tutte le forme viventi, che si  sono succedute nel tempo, dove a forme scomparse di vita si sono succedute nel tempo altre forme che noi  conosciamo.
Cerchiamo di non distruggere tutto!!!!
In quell’acqua che ricopre gran parte del nostro Pianeta, ci siamo noi e la nostra storia evolutiva.
La “Danza” delle “Molecole “, in questi scenari, è stata grande, e continua il suo percorso meraviglioso. 

Copyright © di Giovanni Valentini


LE  ACQUE  DEI  NAVIGLI

"CHIARE  DOLCI  FRESCHE  ACQUE............"

(PETRARCA)


Frontiere Estreme della Fisica e dell’Arte

Negli anni settanta il grande Astronomo americano EDWIN HUBBLE con l’enorme telescopio di allora di Monte Wilson in California, aveva fatto delle osservazioni straordinarie.   Contrariamente alle previsioni di allora che ipotizzavano l’espansione delle Galassie spinte da una sorta di rallentamento frenante globale che le avrebbe portate al Big Trunch, Hubble fu il primo in assoluto ad accorgersi invece che, sorprendentemente, esse acceleravano e si allontanavano in tutte le direzioni con velocità prossima a quelle della luce.
Questa fu una sorpresa clamorosa che rivoluzionò qualsiasi previsione precedente e mise in crisi qualsiasi ipotesi e teoria precedente sull’Universo.
Nel ribollire delle Teorie, adesso, ce n’è una nuova veramente incredibile: il moto delle Galassie che si allontanavano a raggiera, in tutte le direzioni, sta mutando.
Dalle mappe della Radiazione fossile a microonde che continuamente si aggiornano in relazione alle osservazioni, sta nascendo qualcosa di assolutamente impensabile:  le Galassie attualmente si stanno orientando tutte verso un “lato” dell’Universo e in una sola direzione come attratte da una Forza Oscura.       In base a quale fenomeno?   Sta nascendo una ipotesi sconvolgente:  un altro Universo si sta avvicinando al nostro esercitando un’azione di forte attrazione gravitazionale…!!!
La teoria del Big Bang come inizio del tutto incomincia a vacillare.
Il grande Steven Weinberg, premio Nobel per la fisica, aveva tracciato un quadro assai preciso dei “primi” istanti dell’Universo.      Nel delineare le semplici particelle, dei miliardesimi di miliardesimi di inizio del tutto, egli aveva detto:  peccato che non c’era nessuno ad osservare quegli scenari.     Con ciò egli lasciava intendere che tutto iniziava da lì, escludendo quindi qualsiasi altra ipotesi, di scenari precedenti.
Weinberg, oggi ancora vivente, deve ammettere che le cose non stanno più così… Il nostro Universo non è più il solo, bensì uno dei tanti…
Osservazioni astrofisiche recenti hanno, contro ogni previsione, inquadrato una zona del profondo cielo dove c’è un “Vuoto” Nero del diametro di  centinaia di anni luce che contrasta con tutto il paesaggio astronomico ed astrofisico circostante, pullulante di stelle e corpi celesti.
Che cosa può mai essere?    Questo è un altro aspetto che non si inquadra con la concezione classica della Fisica Standard.
Proviamo ad immaginare quel grande “vuoto” come la conseguenza di altro Universo che sta interagendo con il nostro:   non è clamoroso??
Stanno venendo fuori cose assolutamente non previste, né prevedibili, che mettono in crisi concezioni che si riteneva fossero le grandi verità.
Le teorie del Multiverso si stanno facendo strada, man mano, a dispetto di tutto e di tutti.
Ci sono al riguardo molte equazioni e nuove formule matematiche che dicono che la nuova “Teoria del Tutto” è salva per sempre.
Troppi scienziati hanno lavorato al riguardo perché questa Teoria possa essere traballante.    Essa è salva per sempre:   bisogna vedere se è una Teoria Scientifica del mondo reale, oppure una teoria filosofica……
Personalmente propendo per la prima ipotesi… anche perché, sto lavorando, come già detto altre volte, attorno agli Universi Paralleli, sin dall’inizio degli anni sessanta,ed anche prima.
Secondo avanzate teorie,l’Universo, o meglio gli Universi, sono fatti “a bolle”, si pensi al gioco che facevamo da ragazzi con le bolle di sapone, quando giocavamo.    In particolare io mi mettevo sulla terrazzina della casa di campagna, dove villeggiavamo d’estate, dove soffiavamo queste grandi bolle che volavano nel cielo e mi facevano sognare.    Nella NATURA, attualmente, gli scienziati di avanguardia ipotizzano scenari del genere, dove “le Bolle-Universo” fluttuano nell’IPERSPAZIO e queste sono tante, addirittura a milioni.
Certo l’ipotesi che dette Bolle, sono la fotocopia del nostro Universo con piccole varianti, mi lasciano leggermente perplesso.
Pensare che da qualche parte di detti universi esiste una copia di me è quanto mai strano e mi turba.
Il mondo della Meccanica quantistica con le sue intriganti ipotesi, suffragate poi dalle teorie matematiche, sul CAOS, con le formule del principio di indeterminazione di Heisenberg, di Bohr, di Schrödinger’s Cat dove il Gatto nella scissione quantistica della particella-antiparticella, che si divide seguendo due destini diversi e talvolta opposti, dove il gatto il una prima parte Universo si salva ed è vivo, nella seconda parte Universo è invece morto, apre già le porte agli Universi Paralleli.
Nella particella che si divide in due parti opposte, dunque, le due particelle entrambe si realizzano.   Il caotico movimento nucleare, dove per esempio l’elettrone va da tutte le parti, in base ai presupposti di indeterminazione matematico-quantistici, sarà nettamente ricostruito con meravigliosa precisione scientifica che batte nettamente la Fisica Classica.
Il mondo delle Stringhe e Superstringhe vede possibili scenari straordinari, tutti proiettati verso il futuro…      Un chiodo fisso è la morfologia del Nostro Universo e il paragone con gli altri Universi.
Faremo poi i conti con altre teorie e aspettative.     Sinora sono state fatte molte ipotesi sulla forma dell’Universo, tutte quante poi superate.
Pare però che il nostro Universo – nelle ultime proiezioni – abbia la forma di un dodecaedro molto arrotondato, le cui facce sono pentagonali, proprio come una pallone di calcio.    L’aspetto interessante è che le informazioni in esso non si disperdono, ma vengono proiettate su ciascuna faccia di esso.     Noi non riusciamo a percepirle perché vengono diluite per l’enorme distanza, da noi, di esse.   Tali preziose informazioni e immagini sono bi-dimensionali e vengono schiacciate come ologrammi sulle facce dei pentagoni.
È lo stesso fenomeno che avviene nei Buchi Neri, dove le informazioni che vi entrano dentro, non si perdono ma vengono spalmate sull’Orizzonte degli Eventi.      Sbagliava dunque Hawking quando formulava l’ipotesi che le informazioni che penetrano in esso, vengono  tritate e poi distrutte.
Al riguardo dirò – a proposito dei buchi neri – che il mistero che c’è in essi potrebbe essere un mondo dove cessano di esistere tutte le leggi che noi conosciamo sulla Fisica per andare verso l’Ignoto.           Questo Ignoto potrebbe far saltare quanto previsto dalla Relatività Generale di Einstein e tutto ciò che egli ha disegnato sul Macrocosmo che poi è quello a cui noi ci riferiamo nella attuale teoria sul Big Bang e su una parte del nostro Universo.
In tal caso anche la Meccanica Quantistica dovrà fare i conti con quella ipotetica rivoluzione.
Tante cose affascinanti sono state dette sui Buchi Neri, noi però dobbiamo fare i conti con la su indicata ipotesi, che finché non riusciamo a vedere dentro, con la moderna strumentazione, rimane in piedi in modo ben saldo.
È vero, al centro del Buco Nero c’è una strapotente “SINGOLARITÀ” dalla potenza di attrazione invincibile, a cui nulla sfugge.     Ma non è solo questo, come già dissi, altre volte, ci sono tanti altri misteri.
Il buco nero può anche essere un Portale con altri Universi, in tal caso, come già dissi, tali universi sono interagenti tra loro, nonché con noi.
Quegli Universi sterminati dunque, a cui noi non potremmo mai accedere o percepire con in nostri sensi, secondo alcuni, per noi potrebbero esser invece a più portata di mano.
Non sarebbe dunque, solo la GRAVITÀ ed i Gravitoni, il mezzo per comunicare con gli altri.
L’affascinante LISA RANDALL sta infatti lavorando con calcoli che prevedono il passaggio della Gravità da altro universo al nostro.      (Questo giustificherebbe il fatto che la Gravità da noi sia più bassa rispetto alle atre forze fondamentali della natura).
Non sarebbe dunque solo la GRAVITÀ, profetizzata da Michael Duff con la sua SUPERGRAVITÀ e i “gravitoni” e le sue 10 dimensioni poi diventate 11 per i teorici delle BRANE o Membrane gigantesche a permetterci – un giorno futuro – di comunicare con altri Universi, ma anche con i Portali dei Buchi Neri, molto più diretti e comprensibili.
D’altra parte sono le mappature della Radiazione fossile dell’Universo a microonde a rivelare ogni tanto delle insolite increspature dello Spazio Tempo che contrastano un po’ con l’idea che ci siamo fatti di un Big Bang uniforme, dove al miliardesimo di miliardesimo di secondo, dell’istante del grande spaventoso scoppio iniziale, dove da lì – come già dicemmo – è nato tutto.
Se fosse così, al successivo espandersi dell’esplosione, attraverso un processo denominato inflazione, dove l’universo si gonfiò con velocissima rapidità, tutto il resto sino a noi dovrebbe avere una certa omogeneità e regolarità nella mappatura dell’universo che man mano passò da una temperatura di trilioni di gradi, sino a raffreddarsi a 3 °K.
La teoria che nulla esisteva prima, come già dissi che lo spazio e il tempo iniziarono da lì, è di difficile comprensione, anche perché tutto nasceva da un punto “matematico” chiamato SINGOLARITÀ, che poi è la stessa che profetizziamo esistere al centro del Buco nero.    Tutto ciò è di difficile comprensione.
Se noi invece pensiamo al nostro Universo-Bolla che vaga nell’Iperspazio – e nel fluttuare nello spazio “infinito”, si scontra con un altro Universo-Bolla o Membrana gigantesca – ecco che nasce la scintilla dell’esplosione che crea un urto spaventosamente violento, che è determinando un altro Big Bang:   ecco dunque che con un processo similare è nato il nostro universo, risolvendo molte ambiguità inspiegabili con la nostra vecchia teoria della Singolarità.
Gli avanzati sistemi di indagine tecnologica dell’astrofisica odierna – come già dicemmo – ci stanno dando qualche scenario che non dovrebbe esserci – e che cozza con la concezione classica del Big Bang     (Esula dal presente scritto la considerazione che esistesse un Dio Onnipotente, e ciò cambierebbe di molto la situazione)     e che ci porta al ragionamento, che c’era qualcosa prima di esso.
Le Brane o Superbrane che oscillano con un criterio squisitamente musicale, ogni volta che si urtano, creano un Big Bang,   e questo nell’Iperspazio avviene frequentemente – creando nuovi Universi.
Essi  allora potrebbero essere in un numero esponenziale che fluttuano nell’Iperspazio.
Il fatto poi – come già dicemmo – che possa essere una fotocopia del nostro Universo, mi turba parecchio.     Noi dunque avremmo diverse vite contemporaneamente – senza avere nessun riscontro tangibile e reale.
Io penso invece a Universi Multipli, che possono generare creature del mondo Alieno, con caratteristiche di volta in volta diverse.
Noi sappiamo che la vita che si sviluppa in un certo mondo dipende dalle caratteristiche ambientali di quel mondo che dipendono dall’atmosfera, dalla presenza più o meno di ossigeno e di un certo tipo di acqua.
Guardando indietro nel tempo, noi, con i fossili che abbiamo trovato, sappiamo che ci sono stati i dinosauri, che hanno popolato in nostro Pianeta, assieme ad altre creature ormai scomparse.    Ma prima?
Recentissimi studi stanno scoprendo fossili sconosciuti, cresciuti in un ambiente con poco ossigeno e con caratteristiche chimico fisiche  assai diverse da quelle che noi conosciamo.    Ebbene, la vita si è sviluppata allora in conseguenza di quell’ambiente chimico fisico preesistente.
E poi nessun processo evolutivo può essere simile a quello della terra, con le creature che noi conosciamo sino a noi esseri Umani.
Le creature che si sono sviluppate in altri mondi, possono essere diverse dalle nostre e da noi stessi.
Il nostro DNA, in condizioni generali diverse dalle nostre, può anche non formarsi – e far partire una storia evolutiva diversa completamente dalla nostra      come si fa allora a essere sicuri che gli altri universi sono una copia del nostro???
La grande Margherita Hack riguardo al problema che ci possono essere vite intelligenti su altri pianeti della nostra Galassia, rispondeva che ciò era possibile, con le varianti del sistema evolutivo di quei pianeti, e che la peculiarità che queste creature aliene potessero avere le mani per progettare ed eseguire oggetti, strutture, macchine avanzate, eccetera.    Sono d’accordo!!!
Se ciò riguarda la possibilità che possa accadere nella nostra galassia figurarsi ciò che può essere avvenuto ed avviene negli altri Universi!!
Certo il tempo che è occorso – nell’evoluzione del nostro Pianeta e delle forme di vita intelligente e non intelligente, è tantissimo: sono miliardi di anni.    Parimenti ci si domanda, non è ragionevole pensare che anche in altri pianeti nella Galassia, o in altri universi, la vita intelligente  è passata attraverso tali tempi astronomici?
Si è sempre detto che lo Spazio-Tempo fatto di fluttuazioni quantistiche, non lo si può bucare perché è pericolosissimo   può succedere una catastrofe immane perché ciò è contro Natura.
Forse non ci siamo accorti che lo Spazio-Tempo viene bucato continuamente dai Buchi neri!!!
In NATURA quando una stella collassa, cioè ha esaurito il suo carburante – IDROGENO che si trasforma in elio,  e nelle fasi successive si brucia tutto, sino ad arrivare al ferro del nucleo centrale, esplode in una Supernova – il suo nucleo è collassato in una materia paurosamente piccola e pesante, che ha la capacità di far sprofondare la sottile pellicola dello Spazio-Tempo, sino a bucarlo!
È allora che si crea il buco nero, che sembra una regola nel nostro universo.
Si pensi al colossale buco nero che c’è al centro della nostra Galassia    il suo peso immane ha sicuramente sfondato lo Spazio-Tempo in un “buco” colossale.
Quindi se il nostro Universo viene continuamente bucato, lo Spazio-Tempo della nostra Galassia, come di tutte le altre Galassie esistenti, vuol dire che abbiamo capito poco del ruolo dei buchi neri esistenti!    I buchi neri sono i padroni del nostro Universo.
Ciò bisogna tenerlo ben presente quando si parla di Universi Paralleli, perché questa è sicuramente una costante anche per essi.
E’ di questi giorni (17/03/2014) la notizia che alcuni scienziati di Harvard, da una stazione astronomica del sud del mondo, sono riusciti a captare le debolissime onde gravitazionali risalenti ad un miliardesimo di un miliardesimo di secondo dal Big Bang.
Essi hanno detto giustamente che si tratta dei primi vagiti dell’Universo neonato.
Si tratta di un’originale, nuova e avanzata tecnica di intercettazione mai tentata prima a livello astrofisico.
Siamo ormai vicinissimi a superare l’ultimo scoglio che riporta all’inizio assoluto del grande scoppio di partenza del Big Bang.
Finalmente – dopo ciò sapremo come sono andate effettivamente le cose.
Ciò non invalida quello che abbiamo detto sinora, anzi si tratterà di un ulteriore passo in avanti per conoscere la verità.
Le onde gravitazionali erano state previste da Einstein nella sua relatività Generale,     egli però le riteneva troppo deboli per essere rilevate e registrate al momento del Big Bang.     Cioè esse avrebbero perduto progressivamente potenza risalendo all’indietro nel tempo.
Se fosse stato ancora in vita egli avrebbe gioito di fronte a questa impresa importantissima.
D’altra parte le onde gravitazionali sono rimaste registrate nella Radiazione fossile di fondo, a microonde; tale radiazione – come già dicemmo – è fonte di continue ricerche e dobbiamo scrutarla con attenzione con le continue mappature che si fanno di essa nel nostro universo.
Tale radiazione fossile ci rivelerà diverse stranezze – che ancora non siamo capaci di rilevare – e come già dicemmo – creare degli interrogativi che cozzano con la teoria della fisica standard e dello stesso Big Bang.
E che dire del problema Stringhe e del suo rapporto con la Supergravità?
Le Stringhe, com’è noto, sono degli anelli “vibranti” che però possono anche essere “aperte” come un segmento.
C’è un conflitto tra le stringhe e le particelle subatomiche.    Le stringhe sembra abbiano preso il sopravvento sulle particelle, e sembra che siano più “di moda”.
Ma il problema è complesso.    Le Stringhe però non sono state ancora rilevate nei grandi acceleratori di particelle, tipo quello di Ginevra, eccetera.    E ciò crea un certo imbarazzo tra gli scienziati.      Anche se tutto fa credere che esistano.
Mentre altre particelle sono state abbondantemente rilevate negli acceleratori.
Esiste però un dualismo teorico tra particelle e stringhe.     Le stringhe hanno aperto le porte alla decima e undicesima dimensione – anche se la gravità ha dato il suo bravo contributo.
Il conflitto tra decima e undicesima dimensione è stato parzialmente risolto e sembra ora che le due ipotesi possano convivere.
La teoria vincente però sembra quella della undicesima dimensione.    Essa ha a che fare con la super gravità, cioè con una distorsione dello spazio-tempo.    Sapendo – nel rapporto con la teoria e la quarta dimensione che noi non percepiamo – che sono aperte nei piani cartesiani – e le altre sette dimensioni, che noi non percepiamo, che queste ultime sono arrotolate, c’è una complessa differenza tra gli insiemi delle due entità!
Per appianare poi il grosso problema delle cinque teorie diverse che coinvolgono il problema degli Universi Paralleli che scaturiscono da tali teorie, il grande Ed Witten aveva appianato tutto dicendo che le cinque teorie diverse erano in realtà equivalenti tra loro, grazie al principio della dualità e quindi si compendiavano in un'unica teoria.
C’è poi l’altro problema che riguardava le stringhe “puntiformi” e il loro rapporto con le Brane; queste ultime sono diventate necessarie per aggiustare la Teoria.
Anche tra le due teorie c’è un problema di dualità.
Ma le “brane” erano necessarie per creare le grandissime Membrane, che poi hanno delle fluttuazioni e delle vibrazioni nell’Iperspazio e urtandosi creano i Big Bang, secondo Burt Ovrut, il pioniere di questa grandiosa concezione.
A proposito, se l’Universo fosse a dieci o undici dimensioni, è stato un problema evidentemente controverso.        Le undici dimensioni di Michael Duff sulla supergravità, furono a suo tempo snobbate.      Quando poi si chiarì che esse erano l’equivalente del mondo delle stringhe, il problema fu visto diversamente.
Se le Stringhe rappresentavano la fisica del futuro, allora la Gravità si riscattava all’occhio degli scettici e diventava anch’essa importante!!!
Ciò rendeva giustizia a Duff ed al suo collega Paul Towsend, che a suo tempo avevano visto giusto!!                 C’è da dire che Duff aveva prima lavorato sulla gravità a dieci dimensioni e che poi, dopo varie vicissitudini aveva accolto le undicesime dimensioni con un risultato finale più esaustivo.
Poiché le dimensioni extra dell’universo – come già dicemmo – sono sei o sette, le chiameremo “Dimensioni nascoste”, e mai – date le circostanze – il termine fu più appropriato.
Il termine “nascosto” sta a indicare qui che qualcuno si sia preoccupato di farlo: questo qualcuno è madre NATURA!!
Mentre noi snobbiamo essa stessa, la Natura ci ricambia la cortesia in modo più totale e completo: siamo per molti versi in balia totale di essa!!
Sarebbe ora di rendere conto della nostra ignoranza!!      Le dimensioni nascoste di essa sono sotto il nostro naso e noi non abbiamo l’umiltà di capirlo!      Mi auguro che finché il genere umano esiste (non è detto per sempre), noi facciamo in tempo per percepirne qualcuna.
Sembra che tra il concetto di Teoria delle Stringhe anche a dieci dimensioni, e quello della Supergravità a undici dimensioni possa coesistere una dualità.    Pare che in questo oggetto del contendere il concetto delle “brane” abbia un ruolo determinante.
Le brane non si chiudono ad anello come le stringhe ma sono aperte e hanno talvolta una forma bidimensionale.
Le brane sono elementi che hanno suscitato vivo interesse fra gli scienziati.
Le brane pur svolgendo un ruolo importante nella dualità [grazie alla quale – come già dicemmo – è stato possibile ridurre il numero di versioni distinte (cinque) della teoria delle stringhe] in realtà hanno fatto sì che il numero di modi in cui il Modello standard può manifestarsi, aumentasse.     È una conseguenza del fatto che le brane sono particelle e forze delle quali i fisici non hanno tenuto conto, quando, da principio svilupparono la teoria delle stringhe.
Poiché son possibili numerosi tipi di brane e numerose sono le giaciture che possono assumere nello spazio a più dimensioni della Teoria delle stringhe, in linea di principio abbiamo molti modi di concepire il Modello Standard.
Cioè dette forze non emergono necessariamente da una singola stringa:   potrebbero essere nuove forze che emergono da stringhe, tese fra brane diverse; ma il numero di mondi di brane ipotizzate, supera ogni immaginazione.

Prima di inoltrarsi nei mondi delle brane, presenteremo brevemente il primo mondo di brane conosciuto, quello dedotto direttamente dalla teoria delle stringhe.    Peter Hořava ed Edward Witten pervennero a concepire questo mondo di brane – oggi chiamato “HW”, dalle loro iniziali – mentre esploravano la dualità della teoria delle stringhe.
Certo per le brane bisogna fare un discorso particolare e bisogna anche differenziare.    Ogni brana possiede delle attitudini attrattive particolari, per cui se una brana ospita particelle e forze di un certo tipo, non è detto che le altre brane facciano altrettanto.    La brana vicina alla nostra brana potrebbe ospitare particelle e forze diverse ed a  noi sconosciute, e via dicendo con le altre brane.
Se poi pensiamo che anche noi siamo fatti di particelle, allora il discorso diventa più coinvolgente e intrigante….
Su quale brana ci siamo noi? Ed ancora:  se ciò è reale, allora non è vero che il nostro Universo è la copia di altri universi; e quindi non è vero, per lo meno è relativo che esista una copia di noi in altri universi.

Non tutti i punti nelle dimensioni extra sembrano identici, le dimensioni extra introducono la possibilità di separare le particelle, confinando tipi diversi di particelle su brane diverse.
A questo punto è importante inserire la caratteristica di Isolamento, che da come si può intuire può introdurre nuove possibilità tra le particelle, la loro ubicazione nelle diverse brane e la loro capacità di differenziarsi o spostarsi da un posto all’altro.
Per esempio, i fotoni, caratteristica peculiare del nostro Universo, potrebbe differenziarsi o addirittura non esistere in qualche altra brana – non è detto che siano dappertutto.
Le teorie che prevedono l’isolamento delle particelle possono risolvere, in linea di principio, molti problemi.
L’applicazione del concetto di isolamento può portare alla rottura della Supersimmetria.    I modelli con rottura della supersimmetria che ammettono l’isolamento sembrano molto promettenti.
L’isolamento potrebbe anche spiegare perché le particelle abbiano masse diverse, una dall’altra, è perché nei modelli con dimensioni extra non si abbia il decadimento del protone.

Quando sono “isolate”, le particelle sono – come già dicemmo – fisicamente separate su brane diverse.      Confinando particelle diverse in ambienti diversi, l’isolamento potrebbe spiegare le proprietà specifiche che distinguono le particelle le une dalle altre. Se le particelle sono separate nelle dimensioni extra è meno probabile che interagiscano.
LA SUPERSIMMETRIA            Squark, fotini, sparticelle: ecco la supersimmetria.      Di cosa si tratta?
I fisici ritengono che esista  una sorta di simmetria tra le particelle e le forze fondamentali, e dove per ciascuna particella sia associata una “particella compagna”, più pesante, chiamata “superparticella”.     In altre parole esisterebbe una sorta di “universo specchio” dove le sue componenti, le “superparticelle”, si rivelerebbero solamente a valori più alti di energia che sono caratteristici della fase iniziale del Big Bang.

Nella teoria delle stringhe, le brane si presentano come un <<corredo completo>> di particelle e forze.    Ovvero, certe brane sono sempre provviste di particelle e forze intrappolate.    Non possono evadere, perché la loro esistenza si fonda sulla presenza delle brane.    Quando si spostano, le forze e le particelle si spostano solo lungo la dimensione spaziale della loro brana; e quando interagiscono, solo nelle dimensioni spaziali lungo le quali si estende la brana.
Nella prospettiva delle particelle confinate nella brana, se non fosse per la gravità o per le particelle del volume pluridimensionale (bulk) con le quali potrebbero interagire, il mondo potrebbe avere soltanto le dimensioni brana.
Nonostante tutto, l’idea iniziale – l’isolamento per evitare interazioni indesiderate della teoria della supergravità – sembrava ancora quella più giusta.
In quattro dimensioni nulla aveva funzionato in modo abbastanza convincente, mentre le dimensioni extra parevano avere tutti gli ingredienti necessari per un modello destinato a incontrare successo.
Tuttavia soltanto alla fine si capì veramente la portata del principio di isolamento e le sue implicazioni nella rottura della supersimmetria.

Inoltre – in virtù delle previsioni che la teoria consente di formulare sulle masse dei supercompagni, le conclusioni cui si era pervenuti – erano verificabili.
Una caratteristica molto significativa della rottura isolata di super simmetria è che ci sarebbero state comunque delle conseguenze osservabili della teoria, anche se la dimensione extra può essere anche estremamente piccola, nell’ordine di 10-31, cento volte maggiore della minuscola scala di lunghezza di Planck.
Non conosciamo ancora il valore esatto delle masse dei supercompagni: ma i vincoli sperimentali, combinati con certe considerazioni sul ruolo della supersimmetria a garanzia del principio gerarchico, ci fanno intuire i valori di queste masse.
Dai vincoli sperimentali deduciamo le relazioni qualitative fra le masse delle particelle supersimmmetriche.    Grosso modo, tutti i supercompagni hanno circa la stessa massa, e queste masse sono approssimativamente pari alla scala di massa debole:   250 GeV.

La rottura di simmetria comunicata da brane distanti indurrebbe masse più piccole rispetto a quanto non faccia la rottura di simmetria comunicata da brane vicine.
Due studiosi chiarirono una loro idea   splendore   per sottolineare il fatto che, come la luce sembra più fioca quando la sorgente si allontana, l’effetto rottura di simmetria è minore quando ha origine da una brana più distante.      In questo scenario, i sapori di quark e di leptoni sono diversi perché ciascuno di loro interagisce con una brana diversa posta a una distanza diversa.

Il nuovo

La teoria delle particelle di Kaluza-Klein
Le particelle di Kaluza-Klein sono la manifestazione, nella cornice delle nostre quattro dimensioni spazio temporali, di particelle extradimensionali.
Ricorrendo a una analogia, possiamo affermare che come tutti i suoni ricavabili da una corda di violino possono essere prodotti per sovrapposizioni e di molti modi di vibrazioni risonanti, così il comportamento di una particella extradimensionale può essere riprodotta sostituendola opportunamente con un insieme di particelle    KK  (Kaluza-Klein).
Le particelle KK descrivono compiutamente le particelle extradimensionali e la geometria pluridimensionale nella quale si spostano.
Per rappresentare adeguatamente il comportamento di queste particelle extradimensionali, le particelle KK devono essere portatrici di una quantità di moto extradimensionale.
A ogni particella del bulk che si sposta nello spazio pluridimensionale fa riscontro – nella nostra descrizione efficace quadridimensionale – un insieme di particelle KK, caratterizzate da quantità di moto e interazioni appropriate, idonee a replicare quella particolare particella extradimensionale.   Un universo pluridimensionale ospita sia le particelle del mondo che ci è familiare sia particelle del tipo KK, che è un po’ come se fossero i loro parenti, caratterizzata da certe quantità di moto determinate dalle proprietà particolari dello spazio arrotolato.
Ma una descrizione quadridimensionale non prevede informazioni sulla posizione o sulla quantità di moto extradimensionale.    Per ciò la quantità di moto extradimensionale delle particelle  KK  nella nostra prospettiva quadridimensionale non sarà più una quantità di moto, deve essere indicata in un altro modo.

              IN SINTESI

Ci si può domandare ancora su qual è il ruolo della gravità e della supergravità in questi scenari.
Ebbene esse, attraverso i   gravitoni,   rivestono un ruolo capitale nei destini del mondo.   Esse sono le uniche forze che possono passare, indipendentemente, da uno all’altro degli Universi, da una brana all’altra, sia che si tratti di brana semplice, sia che si tratti da brana multidimensionale.
Le stringhe, per giacere in una brana debbono essere aperte e non chiuse, e il passaggio da una struttura atomica all’altra non è sempre possibile.
Lo stesso dicasi per tutte le altre particelle.   La NATURA dunque ha riservato ai gravitoni un ruolo di leader.
I gravitoni non hanno bisogno della dualità per stare dentro la decima o undicesima dimensione, al contrario delle stringhe e piccole brane – e di molte altre particelle.
Ricordiamo ancora – come profetizzato da Burt Ovurt – che le brane possono avere dimensioni – universo – e dalle cui vibrazioni, o scontri  fra di esse, possono generare Big Bang e quindi altri universi.
Le piccole brane possono chiudersi e arrotolarsi a cerchio od anello, agli estremi e allora diventano stringhe allungate – e perdono la loro struttura peculiare e le loro caratteristiche.
Per la loro caratteristica, di trovarsi ovunque, i gravitoni sono i più diffusi nell’universo e forse questa è una delle cause principali per la quale la gravità è la forza più debole tra le forze fondamentali della NATURA.
Certo è curioso che essendo così diffusi i gravitoni non si siano ancora rilevati agli acceleratori nucleari  !!!     Al pari dei bosoni di Higgs che sono stati osservati dopo cinquant’anni della loro predizione, verrà il momento anche per i gravitoni !    In questi scenari i bosoni di gauge stanno rilevando la loro importanza basilare.    Così se vi sono delle particelle dello spazio pluridimensionale che hanno origine nelle dimensioni superiori (le chiameremo particelle extradimensionali)  noi possiamo vederle soltanto come particelle che apparentemente si spostano lungo le tre dimensioni spaziali.     Queste nuove particelle extradimensionali, ma che nel nostro spazio-tempo quadridimensionale ci appaiono come particelle aggiuntive, sono le particelle di Kaluza-Klein (KK). Se potessimo misurare e studiare tutte le loro proprietà, sapremmo tutto quello che c’è da sapere sullo spazio extradimensionale.
Le particelle di Kaluza-Klein sono dunque la manifestazione, nella cornice delle nostre quattro dimensioni spazio temporali, di particelle extradimensionali. Ricorrendo a una analogia, possiamo affermare che come tutti i suoni ricavabili da una corda di violino possono essere prodotti per sovrapposizione di molti modi di vibrazione risonanti, così il comportamento di una particella extradimensionale può essere riprodotta sostituendola opportunamente con un insieme di particelle KK.    Le particelle KK descrivono compiutamente le particelle extradimensionali e la geometria pluridimensionale nella quale si spostano.
Per rappresentare adeguatamente il comportamento di queste particelle extradimensionali, le particelle KK devono essere portatrici di una quantità di moto extradimensionale.
A ogni particella del bulk che si sposta nello spazio pluridimensionale fa riscontro – nella nostra descrizione efficace quadridimensionale – un insieme di particelle KK, caratterizzate da quantità di moto e interazioni appropriate, idonee a replicare quella particolare particella extradimensionale.
Un universo pluridimensionale ospita sia le particelle note del mondo che ci è familiare, sia particelle di tipo KK, che è un po’ come se fossero parenti, caratterizzati da una certa quantità di moto determinante dalla proprietà particolari dello spazio arrotolato.

Con le basse energie è possibile rilevare le particelle KK, perchè  queste viaggiano facilmente nelle extradimensioni.
Però, se l’universo contiene delle dimensioni aggiuntive e se negli acceleratori di particelle si raggiungeranno energie sufficientemente elevate, sarà possibile creare particelle KK più pesanti.    Queste particelle caratterizzate da “quantità di moto extradimensionali diverse da zero” saranno la prima vera prova dell’esistenza delle dimensioni extra.
Nel nostro esempio, queste particelle KK più pesanti si associano a onde che hanno una certa struttura lungo la dimensioni extra arrotolata dell’universo che stiamo considerando:  le onde fluttuano viaggiando lungo la dimensione arrotolata, compiendo un numero intero di oscillazioni lungo lo sviluppo di questa dimensione.
La più leggera fra queste particelle KK, con onda diversa da zero, avrà la possibilità di compiere un intero giro, lungo la dimensione arrotolata.

Fino a poco tempo fa si riteneva che le minutissime stringhe non potessero superare la grandezza della scala di Planck.
Ma non è così.
La massa della particella extradimensionale diminuisce con l’aumentare della dimensione extra.
Finora nei collisori che operano a energie a 1000 GeV non si sono registrate manifestazioni di particelle cariche KK.   Poiché le superparticelle KK sarebbero come la firma delle dimensioni extra, il fatto che finora non siano state registrate ci dice che le dimensioni extra non possono essere troppo grandi.

LHC    (acceleratore di particelle) troverà il gravitone?
Una delle cose interessanti della geometria curva, se è corretta,è che ci farà vedere il gravitone stesso, la particella priva di massa che trasmette la gravità, ed i partner di tipo Kalutzer-Klein del gravitone.
Quindi particelle che hanno momento perché viaggiano nelle extradimensioni, è che a noi  si manifestano come la massa delle particelle.    Nella geometria curva, che è prevista dalla relatività generale di Einstein, questi gravitoni di Kalutzer-Klein interagiscono in modo molto più intenso del gravitone.
Quindi, anche se non vedremo il gravitone, abbiamo una buona probabilità di vedere il partner Kalutzer-Klein, il che sarebbe entusiasmante per le extradimensioni,  la fisica di Higgs ma anche la prospettiva stessa di vedere il gravitone.

Al CERN anche se non si formeranno buchi neri nel LHC, potrebbe darci molte informazioni su di essa.
Buchi neri extradimensioni, particelle supersimmetriche, hanno tutti una cosa in comune, che li lega tra loro:   la scala di Energia del TeV, quella che sarà esplorata dal LHC.   È una scala su cui ci sono ancora parecchie domande aperte, sappiamo che ci dovrebbe essere un Higgs, o qualcosa di simile, sappiamo che una semplice teoria di solo Higgs non ha senso, e che ha molto più senso che ci sia qualcos’altro, come la supersimmetria, qualcosa che spieghi perché Higgs è a questa scala e non alla scala di Planck, 60 o 70 ordini di grandezza più grande.    La risposta, o parte della risposta potrebbero essere le extradimensioni anch’esse collegate alla scala di energia del TeV.
In ogni caso la scala del TeV è interessante  per le extradimensioni. Nell’ipotesi della geometria curva, è possibile vedere le particelle Kaluza-Klein viaggiare nelle dimensioni extra, poiché la loro massa è nella scala dei TeV.
In ogni caso la scala del TeV è interessante per entrambe le dimensioni.
Nell’ipotesi della geometria curva, è possibile vedere le particelle di Kaluza-Klein viaggiare nelle dimensioni extra, poiché la loro massa è nella scala del TeV.
Ma TeV è anche la scala in cui la gravità quantistica diventa rilevante per le dimensioni più grandi, e la scala a cui sarà possibile sperimentare la gravità quantistica.
Questo “range”di energia inferiore a quello necessario per fare i buchi neri potrebbe essere molto interessante per la gravità quantistica.
Quindi anche se LHC non dovesse mai raggiungere l’energia per fare i buchi neri, c’è comunque moltissima fisica interessante da fare subito prima, alla scala del TeV.

Ad esempio, si potrebbero vedere sperimentalmente effetti di stringhe proprio subito prima della soglia di energia da buchi neri,   sempre che le stringhe siano abbastanza piccole o che interagiscano debolmente.    Ci potrebbe esser un candidato di materia oscura alla scala del TeV e la super simmetria potrebbe tranquillamente essere un oggetto stabile in quella scala che dovrebbe comparire in LHC.
È questa la connessione più probabile tra fisica delle particelle e cosmologia.

Se le dimensioni extra sono connesse (e questo risponderebbe alla domanda perché Higgs è così leggero) e quindi la gravità è relativamente bassa o molto bassa, allora potremo vedere effetti gravitazionali interessanti alla scala del TeV, che è collegata alla gravità a dimensioni più alte.    Allora non sarebbero più necessariamente i buchi neri classici che studieremmo nella relatività generale, ma altri effetti che ci direbbero che a scale più alte potrebbero esserci buchi neri o che la gravità sta facendo cose interessanti a quella scala.

Se invece LHC riuscisse a produrre buchi neri, beh, non impareremmo nulla di nuovo sulla gravità quantistica, perché è possibile studiare buchi neri con la gravità classica.
Anche se sarebbe entusiasmante dal punto di vista delle dimensioni extra.

P-brane
In fisica teorica, una brana o una membrana, oppure una P-brane è un’estensione del concetto matematico di moto di un “punto materiale” ad un corpo con dimensioni diverse, dove ρ  sta ed indicare il numero di dimensioni proprie di ciascuna brana: una zero-brane è un punto materiale,   una uno-brane invece, è una “stringa” e una due-brane è una membrana.  Il concetto di p-brane è fortemente correlato con la “teoria delle stringhe”, la M-teoria è il mondo brana.
In una p-brane si hanno un numero statico di          dimensioni, cioè,

S-dualità
La S-dualità permette di relazionare tra loro due teorie delle stringhe che abbiano costanti di accoppiamento di diverse intensità, l’una debole, l’altra forte.
La “costante di accoppiamento” permette di capire quale sia l’intensità di un’interazione e contemporaneamente il suo comportamento: ad esempio la constante di Newton  GN è la costante di accoppiamento sia nella legge di gravità di Newton che nella “teoria della relatività” di Einstein.

T-dualità
In “fisica teorica”, la T-dualità è una “simmetria duale”che consente di cancellare le differenze tra scale di distanza grandi e piccole, essa è la risultante della compattazione delle dimensioni spaziali extra all’interno della teoria delle superstringhe in dieci dimensioni.    Le teorie della T-dualità,     S-dualità    e   U-dualità   si possono considerare come gli elementi iniziali di quella che viene chiamata la “seconda rivoluzione della teoria delle stringhe”.

U-dualità
La U-dualità è una simmetria della teoria delle stringhe (o della “M-teoria” che combina le trasformazioni della S-dualità e della T-dualità.
Questo termine è spesso utilizzato nel contesto del “gruppo di simmetria della U-dualità”  nella    M-teoria secondo la definizione su un particolare spazio di fondo chiamato varietà topologica. Questa dualità è l’unione di tutte le dualità S e T disponibili in quella topologia.   In parole più semplici la “U-dualità può essere vista come uno di quelli dualismi che può essere classificato, né come una S-dualità, né come una T-dualità, essa può essere vista ad esempio come una trasformazione che scambia una grandezza geometrica di una teoria, con un’altra della seconda teoria.

Ipotesi del multiverso nella fisica
Laura Merzini-Houghton  propose la teoria che il “cold spot” rivelato dal satellite WMAP potrebbe fornire un’evidenza empirica misurabile per un universo parallelo all’interno del multiverso.  Secondo Max Tegmark, l’esistenza di altri universi è conseguenza diretta delle osservazioni cosmologiche.   Tegmark descrive l’insieme generale di concetti correlati che condividono la nozione che  esistono altri universi al di là di quello osservabile e si spinge fino a fornire una tassonomia degli universi paralleli organizzata a livelli.

Stringa fermionica
Il “fermione” prende il nome dal grande Enrico Fermi e si estende a moltissime particelle.   Il genio di Fermi non poteva mancare anche nella “nuova” fisica rivoluzionaria.
Insieme ai bosoni, i fermioni sono una delle due classi fondamentali in cui si dividono le particelle.
Oltre ad alcune caratteristiche importanti – come vedremo – essi inoltre ubbidiscono al “principio di esclusione” di Wolfgang Pauli, cioè di possedere sempre massa, al contrario dei “bosoni” elementari.
La materia al completo è costituita da fermioni i quali anche per la loro forza “attrattiva” costituiscono tutta la materia della natura.   A riguardo della “massa” va ricordato il “bosone X1” di Higgs, che conferisce massa a quasi tutte le particelle.

Nel modello standard vi sono due tipi di fermioni elementari :  i “quark” (che costituiscono i protoni e i neutroni) e i leptoni  (ivi inclusi gli elettroni).
I fermioni sono divisi in tre generazioni.   La prima è costituita da elettroni, neutrini elettronici e dai “quark” up e down.
Le due generazioni successive sono costituite da particelle che molto probabilmente hanno massa maggiore della prima generazione; per i neutrini odierni la massa è difficilmente misurabile. (ricordo qui che sino ad un trio di decenni, od anche più, si riteneva che essi non avessero nessuna massa)
I leptoni ed i quark hanno massa leggermente superiore – per quanto riguarda le particelle che li costituiscono. La loro instabilità conferisce loro breve “vita media” perché decadono in particelle più leggere appartenenti alla prima famiglia.

Speculazioni – contraddizioni storiche poi superate in quello che abbiamo detto prima sulla Stringa Bosonica eccetera

Nelle soluzioni contraddittorie, di cui parliamo nel presente scritto, compaiono stadi a “norma negativa”, quindi a probabilità negativa.    La probabilità negativa non ha alcun significato fisico, ciò significa che le equazioni delle stringhe non descriverebbero una buona teoria valida e coerente.   Questi stadi a norma negativa (chiamati ghosts) non hanno scoraggiato i fisici.
Essi infatti si sono accorti che le soluzioni ghosts scompaiono se le dimensioni dello spazio-tempo sono maggiori o uguali a 26!
Questa teoria delle stringhe a 26 dimensioni prende il nome di Teoria della stringa bosonica.
L’azione di superficie di universo della stringa bosonica può essere con una scelta con due categorie, per risolvere le equazioni del moto. Le stringhe  possono essere aperte (con estremi liberi) come già dicemmo o chiuse (con estremi legati insieme a formare un anello).
Ci sono quattro differenti combinazioni di opzioni, che danno vita alle quattro teorie di stringa bosonica. Dalle teorie di stringa bosonica si capisce che possono contenere anche stringhe chiuse.Ciò accade perché una stringa aperta a volte può unire i suoi estremi liberi e diventare una stringa chiusa, e poi rompersi di nuovo in una stringa aperta.       In una teoria di pura stringa questo processo non avviene.
Nonostante le stringhe bosoniche evitino gli stadi a norma negativa, con 26 dimensioni dello spazio-tempo, non riescono ad evitare un’altra instabilità.
Il loro stato fondamentale di eccitazione è un catione con massa quantica pari a M2=1/α’.
Il tachione sarebbe una particella (in questo caso una stringa) in grado di muoversi più velocemente della luce.
Questo è un punto assai discutibile e incompatibile con la relatività generale.     La teoria include, nello spettro di tutte le possibili particelle a massa nulla, anche il gravitone, la particella intermediaria delle forze gravitazionali che non trova posto nelle altre teorie accettate (ivi incluso il modello standard).    Ciò è invece un risultato straordinario che apre a nuove vie scientifiche.
La teoria di stringa bosonica è instabile, perché non è una teoria buona per incominciare.      La realtà possiede invece materia stabile formata da fermioni che soddisfano al principio di esclusione di Pauli, che afferma che le due particelle identiche non possono stare nello stesso stato quantico nello stesso istante.

Aggiungendo i fermioni nella teoria delle stringhe si introduce un nuovo set di stati a norma negativa  (ghosts).
Ma anche di fronte a queste difficoltà i pionieri delle stringhe non si sono fermati, e hanno capito che i ghosts scompaiono dallo spettro delle equazioni se il numero delle dimensioni dello spazio-tempo è pari a 10 e quindi la teoria è supersimmetrica, in modo che nello spettro il numero dei bosoni e dei fermioni sia uguale.
I fermioni hanno una composizione più complessa rispetto ai bosoni, quindi i pionieri hanno avuto serie difficoltà a trovare una teoria coerente.
Il problema – come già risaputo – è che non viene fuori una sola teoria ma ben cinque.
Allora è nato il problema di fondo:  qual è la teoria “giusta” ?
Il problema – come già dicemmo – lo risolve Witten, che con il principio della dualità dimostra che esse sono equivalenti e confluiscono nell’unica  teoria M.
Ma la teoria M tanto esaltata ha i contorni no ancora chiari e definiti, essendo assai complessa.

Adroni
Particelle formate da quarks legati dalla forza debole.    Sono adroni e barioni, formati da tre quarks, ed i mesoni formati da un quark e da un antiquark.

Annichilazione
Processo attraverso cui una particella e la sua antiparticella  (caratterizzata da cariche opposte) interagiscono “annullandosi” e trasformandosi in energie.

Barioni
Particelle composte formate da tre quarks legati dalla “forza debole”. Sono barioni e protoni, formati da due quarks up ed un quark down (uud, e di neutroni) da down ed un up (udd).

Big Bang
Inizio dell’espansione cosmica cominciata quindici miliardi di anni fa, in corrispondenza di uno stato di energia elevatissima.

Bosoni
Particella con uno “spin” intero.    Si tratta di particelle “gregarie”, che non obbediscono cioè al principio di esclusione di Pauli, infatti più particelle con gli stessi numeri quantici  (con le stesse cariche)  possono occupare tutte lo stesso stato energetico: è quello che accade ai fotoni in un laser.
In natura sono bosoni i quanti mediatori, chiamati anche bosoni di gauge.

Buco Nero estremale
Buco nero avente la minima massa che la carica posseduta richiede di una data quantità di soluto, richiederà un volume minimo di solvente per essere diluita completamente. Tale soluzione risulta satura, ed è analoga ad un buco nero estremale,  satura di carica.   I buchi neri estremali non emettono radiazioni di Hawking.

Cariche di gauge
Proprietà di una particella che ne determina l’interazione con altre particelle.
Sono cariche di gauge la carica elettrica, di colore, debole.

Chiralità
Proprietà di una particella che ne determina l’interazione con le altre particelle.
Sono cariche di gauge, la carica elettrica, di colore, debole.

Compattificazione
Processo in cui una dimensione spaziale restringe sempre di più il suo diametro per raggomitolarsi in un microspazio.   Nella teoria delle superstringhe i gomitoli di dimensioni, ossia gli spazi di compattificazione, sono gli spazi di  Calabi-Yau, spazi a sei dimensioni, dell’ordine della lunghezza di Planck   (10-33 cm).

Confinamento dei quark
Fenomeno caratterizzante le particelle dotate di una carica di colore  (quark), che si troverebbero “imprigionate” negli adroni.    Nel momento in cui si cerca di “liberare” una di queste particelle l’energia del campo aumenta e diviene tale da rendere possibile la formazione di una coppia di quark – antiquark.    Come risulta per formare un mesone, impedendo l’isolamento.

Costante d’accoppiamento
Numero che indica l’intensità di una data interazione.

D-brane (Dirichlet p-brane)
Brane su cui terminano altre stringhe.  I punti di intersezione sarebbero rivelati come particelle puntiformi.   Una D-brane è in grado di assorbire ed emettere altre stringhe.   Le brane costituenti i buchi neri risultano essere D-brane, in grado di emettere fasci di stringhe.

Entropia
Grandezza che misura il disordine di un sistema fisico.   Per il secondo principio della termodinamica, durante qualsiasi processo, l’entropia deve aumentare.

Entropia d’un buco nero
L’entropia di un buco nero risulta legata all’area dell’orizzonte degli eventi.  Ogni volta che il buco nero “ingoia” qualcosa, l’area dell’orizzonte degli eventi aumenta.

Equazioni  di Maxwell
Gruppo di quattro equazioni differenziali che sintetizza i fenomeni elettrici e magnetici.

Famiglia
Ciascun gruppo in cui sono classificate le particelle elementari.  Sono state osservate tre famiglie  (e se ne ipotizza al massimo un’altra), ognuna delle quali formata da particelle dello stesso “tipo”  (quark e leptoni), ma con masse crescenti.

Fermioni
Particelle con spin semidispari. Sono particelle “solitarie”, obbediscono infatti al principio di esclusione di Pauli, per cui non è possibile trovare più particelle con gli stessi numeri quantici  (stesse cariche, stesso spin … ) in uno stesso stato energetico. In natura sono fermioni le particelle materiali, ossia i quark ed i leptoni.

Flop
Processo attraverso cui lo spazio si strappa e si raddoppia tramite sfere contenute al suo interno in grado di contrapporsi fino ad un punto, generando il foro, e rigonfiarsi, chiudendolo.   Se le sfere sono bidimensionali (hanno cioè una superficie a due dimensioni, come una normale sfera) è sufficiente il “foglio d’universo” d’una stringa per isolare lo strappo.   Le sfere coinvolte nell’origine dei buchi neri, sono invece tridimensionali  (hanno cioè una superficie a tre dimensioni, una di più rispetto allo standard), così un “foglio di universo”non avrà dimensioni sufficienti per avvolgerle, e le sfere dovranno essere avvolte da 3-brane.


Frontiere estreme della Fisica- Astrofisica- Cosmologia- Scienza ed ARTE-Scienza 2

di Giovanni Valentini

Sin dalla mia adolescenza (anni cinquanta) lavoravo intorrno ad un’idea molto rigorosa di Arte–Scienza. E non è  un modo di dire, non secondo una certa moda di oggi che fa tendenza e che sta venendo fuori in modo molto confuso, ottuso, di pura demagogia.

E’ quasi comico vedere oggi, anche con alcuni personaggi roboanti, che in modo trionfalistico vogliono salire sul carro del vincitore. Ma quale vincitore? Qua non ci sono né vincitori, né vinti. C’è solo da percorrere una strada irta, senza gratificazioni, con una attenzione vigilissima, su quelli che sono i sentieri che possono aprire percorsi verso un Umanesimo Nuovo, forse l’ultimo che ci rimane da percorrere.

Io mi sono sempre immaginato un futuro rivoluzionario, dove gli Artisti diventano Ingegneri-Scienziati, e gli Scienziati diventano Ingegneri-Artisti. Le frontiere nuove e rivoluzionarie per l’uomo, forse, hanno tale percorso. Come si fa a rimanere ancorati ad una concezione vecchia e superata, quando la Scienza nuova, cioè l’Astrofisica, la Fisica e la Cosmologia hanno intrapreso un strada pioneristica, senza eguali?

L’artista è chiamato ad osservare il Cielo, l’Universo, il Multiverso,con occhio preparato, indagatore, conoscitore; sognare assieme ai pionieri-scienziati, verso un mondo incredibile e rivoluzionario, dell’Astrofisica, della Fisica delle particelle, delle Stringhe e superstringhe.
Dal connubio di queste due entità, Scienza ed Arte, il Mondo può avere un destino migliore. La fisica delle particelle e stringhe non deve portare alla guerra atomica, bensì ad un futuro dove le scoperte scientifiche vengono usate per il bene di tutti gli esseri viventi. Se sapremo superare egoismi, continue guerre, conflitti ideologici e religiosi, potremo raggiungere una nuova Antropologia, aperta verso Cyborg, verso quello che ci chiede una nuova Umanità, la nuova Scienza, verso la quale dobbiamo ispirarci ed aspirare.
Se l’Umanità saprà affrontare il nuovo cambiamento, potrà sopravvivere per guardare  verso un Universo nel quale non siamo  soli, e guardare anche oltre, cioè verso altri Universi che madre Natura ha incubato anche per noi, che dobbiamo osservare con occhio solerte e aprici verso gli altri esseri intelligenti.

La fantasia caratterizza il grande Scienziato, lo stesso dicasi per il grande Artista. Abbiamo visto come Fisici, Astronomi, Astrofisici,Cosmologi,ecc. si sono proiettati nel futuro, costruendo la grandiosa Architettura delle Stringhe, delle Superstrinche, della Supergravità, cioè delle dimensioni nascoste dell’Universo ecc.
Quale prova migliore che la fantasia umana, quando incanalata correttamente, può inventare cose sublimi, pur non toccando con mano,in tempo reale, predizioni che l’ingegno gli detta. Hanno costruito un mondo teorico di grandi altezze inventive, senza nessun riscontro, se non quello delle speculazioni matematiche e delle simulazioni al computer, e una fiducia incondizionata nella NATURA, alla quale spetta il verdetto finale.
E gli Artisti? Sappiamo che Picasso,ad esempio,con la sua frantumazione dell’oggetto,nel CUBISMO  aveva inventato uno spazio nuovo,lo stesso dicasi con il FUTURISMO. E il mio amico Lucio Fontana, bucando o tagliando con sguarci la tela o la superficie piana, non aveva forse intuitivamente bucato lo spazio-tempo?
E l’altro mio amico, Gianni Colombo, aveva intuito il suo spazio elastico, geniale invenzione toccando,forse anche lui, lo spazio-tempo che è elastico? Certo nessuno può confermarlo, data la prematura morte di Gianni. A me piace dargli questa interpretazione, essendo lui un grande Artista.
Ma anche l’altro mio amico, Davide Boriani, aveva inciso o costruito cose importanti con le sue strutture cinetiche. Non è forse vero che “NULLA E’ FERMO” in Natura, a livello atomico, subatomico, molecolare e delle stringhe?
E non è forse vero che il sottoscritto lavora intorno agli Universi Paralleli, sin da adolescente, con molta fede.
Seguendo questo ordine di idee si intende lanciare un Urlo nel Futuro.

Copyright © di Giovanni Valentini