Fisica — Physics

Sull'origine e l'evoluzione dell'universo

Lo scorso secolo ha visto la teoria della struttura dell'universo cambiare in modo da conformarsi alla sua osservata espansione e alla teoria della relatività generale. Tuttavia, nuove osservazioni hanno messo in difficoltà quella veduta, per almeno due motivi: essa richiede l'introduzione di forze ignote che tendano a far aumentare col tempo il ritmo di espansione; non spiega l'esistenza dei quasar. Nel prosieguo introdurremo una nuova descrizione piuttosto approssimativa di come potrebbero funzionare invece le cose.

Cerchiamo di ricavare il quadro cominciando dal concetto di universo sferico a tre dimensioni. Accettiamo che esso si espanda e che, dove le concentrazioni di materia sono sufficientemente alte, si formino dei buchi neri, i quali succhiano via materia ed energia.

Perciò possiamo immaginare questo cosmo come un'ipersuperficie di tipo spazio a tre dimensioni immersa in un etere a quattro dimensioni. In due dimensioni la si può rappresentare con un cerchio.

In quest'immagine, i buchi neri tendono a portare la materia verso il centro. Come gli estremi dei buchi neri si toccano, immaginiamo che si uniscano e che, essendoci poca materia, la regione in cui avviene il contatto si espanda, dando origine ad un nuovo universo.



Il nuovo universo prende a espandersi e, poiché vicino ai buchi la concentrazione di materia va aumentando, col tempo essa darà origine a stelle, galassie e buchi neri.

Per la molta energia coinvolta nel passare attraverso i buchi, i legami tra i componenti dei nuclei atomici tendono a spezzarsi, e possiamo immaginare che la materia che esce dai buchi sia costituita per lo più da atomi di idrogeno.

In questa descrizione, si ha un certo numero di universi concentrici, i quali vanno espandendosi e travasando materia in quelli più giovani. Di tanto in tanto si viene a creare un nuovo universo, mentre quello più vecchio, quando tutta la sua materia è completamente travasata in quello immediatamente più giovane, scompare. Ecco uno schizzo rozzo e approssimato di come gli universi dovrebbero apparire:



Una volta creati, gli universi tendono ad espandersi, ma ciò risente in un modo o in un altro dell'influenza causata dai buchi. I buchi neri tendono ad opporsi all'espansione, mentre quelli bianchi la favoriscono. Perciò, man mano che nuovi buchi si collegano ad un universo giovane, il suo ritmo di espansione aumenta.

Poiché il ritmo di espansione dell'universo in cui viviamo è in aumento, ne deduciamo che deve essere piuttosto giovane.

A questo punto, due domande ovvie che sorgono sono: Esistono buchi bianchi che portino particelle ed energia nel nostro universo, e che proprietà dovrebbero avere le particelle che escono da essi?

Riguardo alle particelle, attualmente non mi è chiaro. Scriverò eventualmente un altro post in futuro. Che dire della radiazione?

Se si considera che la radiazione è emessa prevalentemente in regioni dove lo spazio-tempo è molto curvo, e che dopo ciò si propaga in regioni quasi piatte, nel passare dalla regione molto curva a quella piatta le sue frequenze devono diminuire, come se in effetti la radiazione perdesse energia nell'uscire dal buco. Perciò la radiazione che ne esce dovrebbe avere frequenze molto spostate verso il rosso (redshift).

Esistono nel cielo oggetti molto piccoli che buttano fuori radiazione molto spostata verso il rosso? Sì. I quasar emettono questo tipo di radiazione. In armonia con questa descrizione, i quasar non sono oggetti molto lontani, come lo spostamento verso il rosso lascia credere, e l'energia che emettono non è tremendamente alta, ma ha valori più ragionevoli.

Questa descrizione provvede una spiegazione dell'origine della materia nel nostro universo e mostra che non c'è inizio né fine per il sistema di universi, ma che solo singoli universi nascono e muoiono. Il sistema di universi è sempre esistito e sempre esisterà.

Essa mostra pure che sembra che non esista alcun modo secondo cui qualcosa dotato di struttura possa passare da un universo ad un altro, perché le sole comunicazioni tra universi avvengono attraverso buchi neri-bianchi, i quali annientano qualsiasi cosa riducendola ai suoi elementi più fondamentali.

On the origin and evolution of the universe

The past century has seen the theory of the structure of the universe change in order to comply with its observed expansion and the theory of general relativity. However, new observations put under strain that picture, for at least two reasons: it requires the introduction of unknown forces that tend to increase with time the rate of expansion; it does not explain the existence of quasars. In the following we are going to introduce a new, rather sketchy description of how things might instead work.

Let's try to derive the picture by starting from the concept of a three dimensional spherical universe. Let it be expanding and, where concentrations of matter are sufficiently high, let black holes form, which suck away matter and energy.

Therefore we imagine this cosmos as a space-like three-dimensional hyper-surface immersed in a four-dimensional ether. In two dimensions we represent it as a circle.

In this picture, black holes tend to bring matter toward the center. As the tips of the black holes come in contact with each other, we imagine that they unite and that, since there is little matter, the merging region expands, creating a new universe.



The new universe keeps expanding and, as near the holes the concentration of matter increases, with time it will give rise to stars, galaxies and black holes.

Because of the high energy involved in passing through the holes, the squeezing tends to break the nuclei bonds, and we can imagine that the matter that gets out of the holes be mostly constituted of hydrogen atoms.

So, in this picture we have a number of concentric universes that keep on expanding and pouring matter into younger ones. Every now and then, a new universe is created, and the oldest one vanishes when all its matter is transferred to the one immediately younger. Here is a very rough sketch of how the universes might look like:



Once created, we imagine that the universes tend to expand, but are affected by the holes in a way or another. Black holes tend to oppose expansion, while white holes favor it. So, as more white holes merge with younger universes, their rate of expansion increases.

Since the rate of expansion of the universe we live in keeps on increasing, we argue that it must be rather young.

At this point the following two obvious questions arise: Do white holes that bring particles and energy in our universe exist, and what properties should the particles and radiation that pours out from them have?

Regarding particles, as for me, it is unclear right now. I shall eventually write a post about them later on. What about radiation?

If we consider that radiation is mainly emitted in regions where space-time is strongly bent, and that afterwards it spreads in regions that are almost flat, in passing from a bended to a flat region its frequencies must diminish, as if the radiation lost energy in coming out of the hole. So the exiting radiation should be highly redshifted.

Do in the sky exist very small objects that spew up highly redshifted radiation? Yes. Quasars emit that type of radiation. According to this picture, quasars are not very far objects, as the strong redshift suggests, and the energy they emit is not tremendously high, but is more reasonable.

This description provides an explanation of the origin of matter in our universe, and shows that there is no beginning, nor end for the system of universes, but only single universes are born and die. The system of universes have always existed and will always exist.

It also shows that there seems to be no way that something with a structure may pass from one universe to another, because the only communications between universes occur through black-white holes, which crush anything to its most elementary constituents.