Cosa è la cosmologia e quali sono i suoi obiettivi

La cosmologia si prefigge lo studio dell’universo come un tutto, partendo dalla sua nascita per giungere alla predizione del suo futuro fino alla sua fine, se c’è, servendosi degli strumenti posti a disposizione dall’astrofisica.
 

Tutto ciò che era scritto nella Bibbia sta lasciando, pian piano, il posto alle scoperte scientifiche e la religione continua ad esistere nelle nicchie di conoscenza ancora non raggiunte dalla scienza. Attualmente, sembra che l’universo sia nato da un Big Bang, da una singolarità, un unico punto di

 massa infinita, che per qualche motivo ha iniziato ad espandersi. La scienza non riesce a penetrare questa singolarità perché al suo interno cessa la validità della fisica e delle leggi che noi conosciamo. E’ per questo che gli scienziati riescono a descrivere tutto ciò che è successo da oggi fino ad una infinitesima frazione di secondo dopo il Big Bang, ed è per questo che la Chiesa ha fatto suo questo modello, accettandolo in pieno proprio perché quella frazione di secondo che la scienza non spiega è opera di Dio.
Una tappa storica è stata data dalla scoperta che l’universo è attualmente in espansione, scoperta dovuta ad Edwin Hubble. Le relazioni della Relatività di Einstein sconsigliavano questa scoperta sebbene la prevedessero in pieno. All’epoca l’universo era visto come statico, ed un universo in contrazione oppure in espansione erano visti davvero di cattivo occhio. Questo indusse Albert Einstein ad introdurre una costante cosmologica da contrapporre alla gravità che, in universo stazionario, avrebbe fatto collassare di nuovo tutta la materia in un punto unico.

Un seguace delle relazioni einsteniane, invece, continuò il lavoro scevro di qualsiasi preconcetto ed accettando quindi qualsiasi risultato: Aleksandr Fridman, un fisico russo. Basandosi su semplici ma realistiche supposizioni, Fridman riuscì a giungere ad un modello di universo molto simile a quanto oggi osservato: un universo in continua espansione. A dire il vero, Fridman giunse ad ipotizzare un ripiegamento dell’universo su sé stesso ma l’analisi del suo lavoro, in realtà, va ben oltre ciò che lo stesso Fridman riuscì a trarne. I modelli che derivano dal lavoro di Fridman, in pratica, sono tre e da uno di questi deriva il futuro dell’universo che può essere di espansione oppure di collasso. Ciò che accadrà dipenderà dalle velocità di allontanamento dei corpi e dalla massa presente all’interno dell’universo.
La teoria ad oggi valida per la creazione dell’universo è quindi quella del Big Bang, mescolata ad una teoria inflazionistica, che tuttavia non parla di eplosione perché il Big Bang parte da qualcosa che è già avvenuto, sebbene da pochissimi attimi. Di fronte al Big Bang, la Teoria Stazionaria dell’Universo si è un po’ persa per strada, soprattutto in seguito alla scoperta della radiazione cosmica di fondo.

Per quanto riguarda il pensiero intorno all’evoluzione dell’Universo, il problema è ancora tutt’altro che chiuso visto che in gioco resta una variabile del tutto incerta quale la quantificazione della materia oscura presente all’interno dell’universo stesso. Einstein violentò le sue equazioni per scongiurare un universo che non fosse statico, ma non servì a fare in modo che non lo fosse realmente. I modelli di Fridman eliminarono la costante cosmologica, che tuttavia si è ripresentata prepotentemente dallo studio di supernovae lontane. L’espansione dell’universo e la legge di Hubble posero le basi per lo studio della forma dell’universo e, quindi, del suo futuro, dipendente dalla massa presente e, soprattutto, dall’energia oscura presente.

Il futuro dell’universo è basato sulla velocità con la quale i corpi si allontanano tra di loro e dalla quantità di materia presente all’interno dell’universo stesso, così come è stato visto nei modelli di Fridman.
Le conclusioni per l’universo possono essere ricondotte, comunque, a due grandi categorie: una vede l’universo come qualcosa destinato a morire, richiudendosi su sé stesso o espandendosi fino al punto che ogni singola molecola sia isolata dalle altre; l’altra vede l’universo come un qualcosa che andrà avanti per sempre.

La cosmologia oggi si pone una serie di obiettivi:
1. determinare l’esistenza di una singola legge che sia in grado di spiegare tutta la dinamica all’interno dell’universo, sia a grande scala che nei minimi dettagli. Questo richiederà una teoria che unifichi la Teoria della Relatività Generale di Einstein con la meccanica quantistica, per poter giungere davvero ad una spiegazione unitaria che vada dal Big Bang ai buchi neri. Sono stati pochi i passi avanti in questo senso, da quando Albert Einstein iniziò a lavorarci. Si attendono menti simili per poter raggiungere nuovi traguardi;
2. determinare il futuro dell’Universo: sarà sempre in espansione oppure prima o poi arriverà a contrarsi? La risposta non può che passare dalla determinazione della materia oscura e dell’energia oscura presente all’interno dell’Universo;
3. determinare la struttura attuale dell’universo.