| Che gran frattale l'universo |
Insomma, quale è la forma dell'Universo in
cui viviamo, ciò che gli astronomi
chiamano "Universo visibile", che potrebbe
costituire solo una limitata regione
dell'Universo totale, i cui confini sono
probabilmente inattingibili? Una domanda
non oziosa, se è vero che dalla forma del
nostro Universo, o meglio dalla geometria
che presiede alla distribuzione delle masse
che racchiude, dipende anche il suo futuro,
il destino che attende i corpi che lo abitano,
e quindi in ultima e lontanissima analisi
anche il nostro? Può essere rassicurante
sapere che esiste una schiera (esigua, ma
ferratissima) di scienziati (fisici,
astronomi, matematici, cosmologi) che
proprio di ciò si occupano a tempo pieno,
fino a produrre sulla base di fragili indizi
osservativi, ipotesi, modelli, teorie,
proposte, che vengono sottoposte al vaglio
feroce della comunità scientifica.
E' del mese scorso l'annunzio, clamoroso,
che l'analisi dei dati di un esperimento,
condotto anche da scienziati italiani,
avrebbe portato alla scoperta che -
contrariamente a ciò di cui si era
comunemente convinti - la geometria del
nostro Universo sarebbe piana, più o meno
basata su quella geometria euclidea che ci
hanno insegnato alle scuole medie, e in
base alla quale due rette parallele,
prolungate all'infinito, non si
incontreranno mai...
Un assunto che ha suscitato rumore nella
comunità scientifica, perché sembrerebbe
contraddire la descrizione che
dell'Universo fornisce la relatività
generale, la geniale teoria di Einstein in
base alla quale lo "spazio -tempo", ossia il
continuo spazio-temporale a quattro
dimensioni nel quale siamo calati, è
"incurvato" dalla presenza di masse
(galassie, stelle, pianeti ed esseri viventi), e
che quindi la geometria che presiede alla
distribuzione dei corpi è "non euclidea":
uno spazio curvo, una immensa palla con
un raggio di quindici miliardi di anni-luce,
(per farsi un'idea basti ricordare che la luce
in un secondo percorre la bellezza di
trecentomila chilometri).
Ma per le equazioni della relatività
generale esistono tre possibili soluzioni, le
"soluzioni di Fridmann", un matematico
russo morto in giovane età, che dipendono
dalla densità dell'Universo, ossia dalla
quantità di "massa", di materia presente: se
la massa è superiore a un dato valore
"critico", la spinta dell'espansione cosmica
diviene inferiore alla capacità attrattiva
della gravitazione, lo spazio-tempo si
incurva fino a chiudersi su se stesso, e
quindi si ha un universo "chiuso" il cui
destino è di "tornare indietro", incurvarsi
sempre più, fino a tornare alla inestesa
fornace ardente delle sue origini, alle
condizioni di enorme densità e calore del
Big Bang, insomma una sorta di "marcia
indietro" dello spazio- tempo.
Oppure la densità della materia
dell'Universo è inferiore a quel punto
critico, e quindi ci troveremmo in un
Universo "aperto", destinato cioè ad
espandersi all'infinito, fino a che tutta la
materia di cui sono fatte stelle, galassie,
pianeti e gli esseri che li abitano non sarà
dispersa in immensi, gelidi spazi, e ogni
struttura sarà svanita; oppure ancora se la
densità si aggira proprio su quel valore
critico, l'Universo continuerà eternamente
ad espandersi come oggi, ma in ogni suo
punto la nostra familiare geometria
euclidea continuerà ad essere valida. In
questo caso saremmo ancora abitanti di un
Universo isotropo, omogeneo in qualsiasi
direzione e la rappresentazione dello spazio
fornita dal vecchio Euclide sarebbe tuttora
valida.
Ma come facciamo a saperlo? Per scoprirlo
oltre a utilizzare i dati osservativi attuali
dovremmo poter ricostruire e misurare
cosa accadde nei primi momenti dopo la
nascita dell'Universo. La "materia visibile",
cioè quella che si rende manifesta a noi
tramite la gamma della radiazione
elettromagnetica, è in realtà troppo scarsa
per giustificare i movimenti gravitazionali
delle galassie, che sembrerebbero
presupporre una massa gigantesca di
"materia invisibile".
Proprio per capire qual è la distribuzione
attuale della materia e le nascoste strutture
dell'Universo gli astrofisici sono andati a
vedere l'"atto di nascita" del Cosmo: prima
col satellite scientifico Cobe, poi con
l'esperimento "Boomerang", diretto
dall'italiano professor Paolo de Bernardis,
dell'Università di Roma: un gigantesco
pallone è stato riempito con un milione di
litri di elio, e messo in orbita sull'Antartide
con una navicella alta sei metri contenente
un telescopio e alcuni sensori adatti a
misurare la "radiazione fossile di fondo"
che pervade tutto l'Universo e che
rappresenta l'unica testimonianza fisica
attuale di ciò che accadde nei primi
momenti dopo il Big Bang: nel lontano
1965 due scienziati americani, Penzias e
Wilson, scoprirono quasi per caso, che
l'Universo è pervaso in ogni direzione da
quella radiazione, ridotta ormai ad appena
2,7 gradi al di sopra dello zero assoluto,
unico residuo dell'immane calore del Big
Bang, e che, rappresentando in un certo
senso la "matrice" dell'U
niverso attuale, conserverebbe le tracce
delle fluttuazioni termiche e degli
addensamenti dell'incandescente gas
primordiale, che costituirebbero il seme
dell'attuale distribuzione della materia
cosmica, della nascita delle galassie e dei
corpi celesti.
Fotografando e misurando la radiazione
"fossile" per cui gli strumenti erano stati
tarati, Boomerang sarebbe arrivato alle sue
innovative conclusioni: il nostro universo
è "piatto", in esso sono perciò ancora
valide le leggi della geometria euclidea e
misurando la distribuzione delle zone di
più intensa o attenuata radiazione del
fondo cosmico, si ha non solo la conferma
della "scarsità" della materia originaria (e
quindi che la materia presente nel Cosmo
non è sufficiente a "chiuderlo", e neppure a
incurvarlo, la luce perciò procederebbe in
linea retta) ma anche della cosiddetta
"teoria dell'inflazione", una correzione
moderna della teoria del Big Bang, in base
alla quale pochi istanti dopo l'"inizio",
l'Universo o almeno la regione nella quale
ci troviamo, si sarebbe dilatata
enormemente, mantenendo e moltiplicando
le differenze originarie, che hanno dato
origine alle attuali strutture visibili: stelle,
galassie, nubi di polveri cosmiche, e così
via.
Ma è sufficiente misurare queste
microscopiche fluttuazioni originarie per
rendere conto della attuale struttura
dell'Universo? Non tutto il mondo
scientifico ne è convinto.
Proprio all'Università di Roma,
protagonista col professor de Bernardis
dell'esperimento Boomerang, un altro
scienziato, il fisico della materia
condensata Luciano Pietronero, insieme ad
altri ricercatori, compreso il premio Nobel
Philip Anderson, è sostenitore di una
nuova affascinante ipotesi: è possibile che
l'intero universo non sia che un enorme
"frattale" (ossia una struttura complessa
caratterizzata da grandi e ripetute
irregolarità)?
Un "frattale" è un concetto matematico per
descrivere una "curva frazionaria a
invarianza di scala", che cioè si ripete con
le medesime caratteristiche ad ogni livello
di grandezza: studiando le mappe e i
cataloghi delle galassie e degli ammassi di
galassie fin ora elaborati dagli astronomi
Pietronero e i suoi collaboratori sono
giunti alla conclusione che se - come
sembra - l'Universo è omogeneo e
isotropo, ossia fondamentalmente simile in
ogni direzione, la distribuzione degli
ammassi di galassie, e degli ammassi di
ammassi - almeno per quanto concerne la
materia visibile e su grande scala -
sembrerebbe appunto configurare una
geometria "frattale" dell'Universo.
In questo caso, piuttosto che di un
monotono "Universo piatto", saremmo
abitanti e prodotti di una regione di
immensa complessità, quella complessità
che, senza contraddire le leggi
fondamentali della fisica e della chimica, è
alla base dell'insorgere di un fenomeno
altamente complesso e imprevedibile,
come sono la vita e la stessa mente umana,
che oggi si cimenta a indagare questi
fenomeni. Vale a dire che solo un ambiente
"frattale" e altamente complesso è in grado
di dare vita a sistemi che tendono a gradi
sempre più elevati di autoorganizzazione e
di adattamento, testimoniati oltretutto dalla
evoluzione della materia vivente sul nostro
piccolo pianeta. | 
