Quanto siamo piccoli

Qui sotto è riportato l’articolo pubblicato sul mensile “La Piazza” nel numero di Settembre 2015 (Anno XII – Numero 8), consultabile in questa pagina web.
Poco tempo fa ho guardato un video di Youtube, intitolato “Star Size Comparison HD”, che mi ha estremamente colpito perché mi ha ricordato quanto l’essere umano sia infinitamente minuscolo nella vastità dell’universo.
Lo spazio comune che conosciamo è quello euclideo tridimensionale, cioè l’ambiente nel quale si colloca la nostra vita quotidiana, sul quale si basa la meccanica classica newtoniana che vede lo spazio ed il tempo come oggetti distinti, assoluti ed indipendenti.
Ma guarda un po’, all’inizio del 1905 scopriamo che non è così, infatti i lavori di Poincaré, Lorentz e la relatività speciale di Einstein ci dimostrano invece che c’è un legame indissolubile fra spazio e tempo, e soprattutto che questi riferimenti sono relativi, cioè cambiano: il tempo non è assoluto, non scorre con la stessa velocità dappertutto. Dunque nel 1907 nasce lo spazio di Minkowski, il cosiddetto spazio-tempo, una struttura matematica quadridimensionale.
Non finisce qui, di fatto questo modello è solo una semplificazione della realtà, un’approssimazione locale di un evento, ma non va bene per descrivere tutto l’universo! Così nel 1915 compare la relatività generale di Einstein, che incorporando la forza di gravità ci spiega come la materia riesce a curvare lo spazio-tempo. E’ come gettare su un lenzuolo teso una palla da biliardo, che per il peso affonda, ed il lenzuolo si curva come farebbe lo spazio-tempo vicino ad un grande pianeta. Ed in futuro chissà cos’altro sarà scoperto?

Come si misura lo spazio?
E’ generalmente utilizzato il sistema internazionale di unità di misura (SI), ed attualmente il metro è definito come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto durante un intervallo di tempo esattamente pari 1/299.792.458 secondi.

Qual è la velocità della luce?
La velocità di propagazione della luce è pari a 299.792.458 m/s (costante C). Per darvi un idea di quanto sia grande, pensate che noi vediamo la luna perché è illuminata dal sole, la cui luce riflessa dal nostro satellite impiega solo un secondo per percorrere lo spazio tra luna e terra. Invece l’anno luce è la lunghezza percorsa dalla luce nel vuoto durante un intero anno, una distanza inimmaginabile.

Newton ed il secchio d’acqua
Per dimostrare che lo spazio fosse indipendente dalla materia Newton prende un secchio con dell’acqua che viene appeso ad una corda. L’acqua ha inizialmente una superficie piatta, ma se si fa ruotare il secchio la superficie dell’acqua diviene concava, e se anche si ferma la rotazione del secchio la superficie dell’acqua rimane per un po’ concava e continua a girare. L’acqua non c’è più ma lo spazio che occupava continua ad esistere.

Einstein ed il paradosso dei gemelli
Consideriamo due fratelli gemelli: uno rimane sulla terra mentre l’altro sale su un’astronave che parte nell’anno 2000, e viaggiando quasi alla velocità della luce (0,87 volte C) raggiunge una stella molto distante (8 anni luce) dal nostro pianeta e poi torna indietro. Quando i due gemelli si rincontrano, per quello che è rimasto sulla terra sono trascorsi 18 anni (8 : 0,87 x 2) mentre per quello che ha viaggiato il tempo è avanzato più lentamente, sono passati solo 9 anni. Il tempo non è assoluto, cambia in base alla velocità, e scorre più lento man mano che ci si avvicina alla velocità della luce!

Quanto siamo piccoli!
La stella più grande che conosciamo è “VY Canis Majoris”, una ipergigante rossa distante ben 3.800 anni luce dalla terra, con una circonferenza addirittura di 6.000.000.000 di Km (la terra è solo 40.000 Km), e se la volessimo percorrere con una Ferrari alla velocità di 300 Km/h, senza mai fermarci, servirebbero perfino 2.300 anni per fare l’intero giro del pianeta. E questa stella è solo un minuscolo punto dello spazio buio intorno a noi, infatti una galassia contiene centinaia di miliardi di stelle ed esistono più di 100 miliardi di galassie nell’universo (la nostra è la Via Lattea), perciò a conti fatti ci sono almeno 70.000 miliardi di miliardi di stelle.
E’ sbalorditivo pensare alla vastità del cosmo, vedere quanto siamo infinitamente minuscoli, e capire così che la terra non è il centro dell’universo.