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1381: Le onde gravitazionali Le onde gravitazionali, ora scoperte a un secolo dalla predizione di Einstein, hanno aperto una nuova era per la fisica e per la nostra conoscenza dell’universo, che per la prima volta ci appare come un oceano in tempesta, dove Io spazio e il tempo vengono continuamente piegati e distorti.
Ogni cosa che si muove nello spazio — dalle stelle ai buchi neri e perfino noi stessi, anche solo sollevando un dito — emette onde gravitazionali, le distorsioni dello spazio-tempo previste dalla relatività di Einstein. La loro individuazione, nel 2015, ha segnato il culmine cii un avventura scientifica e tecnologica — con l’Italia in prima fila — volta a rilevare queste vibrazioni che all’origine, milioni o miliardi di anni fa, avevano un’energia pari a quella emessa da tutte le stelle cieli universo visibile, ma che giunte sulla Terra sono divenute infinitamente più piccole di un nucleo atomico. Si è aperta così una finestra del tutto nuova sul cosmo, che ci può svelare preziose informazioni sulla sua nascita, la sua struttura e la sua evoluzione: per esempio, portando fino a noi la “firma gravitazionale” di ciò che è accaduto subito dopo il Big Bang. |
1382: La relatività e lo spazio-tempo Nata da un’ossessione sulla velocità della luce che perseguitò Einstein dall’età di 16 anni, la teoria della relatività ha cambiato per sempre i concetti fondamentali della fisica, come spazio, tempo, massa, energia. E ci ha fatto capire che la realtà non è come la percepiamo con i sensi, ma deve essere decodificata con nuove rappresentazioni mentali.
La teoria della relatività può essere vista come l’ultima tappa dell’evoluzione del pensiero umano sullo spazio e sul tempo. Einstein rivoluziona questi concetti: lo spazio non ha per tutti le stesse dimensioni, ii tempo non scorre allo stesso modo per tutti. Lo spazio-tempo da un lato è il padrone della materia e dei suoi movimenti, dall’altro ne è schiavo, deformandosi secondo il suo volere.
Come diceva lo scienziato, «l’impossibilità che il nostro momento presente sia contemporaneamente ii momento presente altrove può turbare il nostro senso comune.
Ognuno ha il suo adesso, e non è lo stesso momento per tutti. È una conseguenza inevitabile del fatto che qualsiasi comunicazione, qualsiasi manifestazione di esistenza di un evento, impiega dei tempo ad arrivare a destinazione». |
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1383: La Fisica delle particelle Noi stessi, e ogni altra forma di materia visibile dell’universo, siamo un concentrato di particelle e di forze che le tengono legate: ora i fisici hanno identificato tutte le tessere di questo puzzle e le hanno messe insieme in modo impeccabile. Ma hanno anche capito che, al di là di questo modello perfetto, c’è una nuova fisica da scoprire. |
1384: I buchi neri Considerati “inghiottitoi cosmici” che divorano materia e luce restando perciò invisibili, i buchi neri accartocciano lo spazio-tempo come un foglio, comprimendolo fino alle dimensioni di un punto, la singolarità dove la nostra fisica, inclusa la stessa relatività come la conosciamo, non può funzionare. Ma piano piano stanno svelando i loro segreti.
Previsti addirittura nel Settecento, i buchi neri sono ovunque, anche nella nostra galassia, apparentemente quiescenti e incorporei, ma pronti a ingoiare qualsiasi cosa capiti loro a tiro. La materia che vi si avvicina non può che precipitare verso la loro singolarità centrale, dove il tempo si estingue e una massa come quella di milioni o miliardi di Soli si concentra in un punto, con una densità infinita.
Gli scienziati hanno cominciato negli ultimi anni a infrangere il mistero che li circonda, così da ottenere sempre più informazioni da essi, trasformandoli anche nell’estremo laboratorio scientifico dell’universo, dove mettere alla prova le teorie più avanzate della fisica per capire cosa accade quando la gravità diventa padrona del mondo mentre tutto il resto si annulla. |
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1385: La meccanica quantistica Nel mondo degli atomi la realtà cambia e si biforca: la certezza diviene probabilità, una particella di luce può attraversare un vetro e riflettersi allo stesso tempo, un bit può assumere due valori diversi contemporaneamente. Ma anche noi stessi siamo tatti di questa materia. |
1386: L'unificazione delle forze Una sola legge che presieda a tutti i fenomeni deli universo: è l’obiettivo delle teorie e degli esperimenti che si propongono di unificare le forze — dalla gravità a quelle nei nuclei atomici — in una sola, la ricerca del Motore Primo, un sogno antico quanto il pensiero umano.
Tutte le cose sono fatte di atomi, ciascuno indistinguibile dai suoi simili, ma allora perché le forze che li tengono insieme e li fanno interagire sono così diverse? |
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1387: L'energia Non possiamo vederla né toccarla, eppure l’energia e l’anima dei mondo. È presente in ogni trasformazione, in ogni processo . biologico e fisico, e la sua quantità resta sempre la stessa. È un concetto immaginario che però si trasforma in numeri, in una precisa realtà, perché attorno a esso ruota tutta la fisica.
Intuita già nel ‘Seicento dal poeta inglese Henry More come «l’operatività, l’efflusso o l’attività di ogni cosa esistente», l’energia è una proprietà della materia che interviene solo quando accade qualcosa: una trasformazione, un movimento, una radiazione, uno scontro tra particelle, ma anche ogni processo biochimico degli esseri viventi. |
1388: Dal nulla all'universo Rincorrere il tempo all’indietro, verso l’istante zero, quando anche lo spazio ha avuto inizio, per capire in che modo l’universo è cominciato, perché è così, e come potrà finire.
Con gli strumenti più avanzati, sulla Terra e a bordo di satelliti, i fisici oggi riescono a esplorare le regioni estreme dello spazio e del tempo per arrivare oltre l’epoca in cui l’universo si è formato cosi come lo vediamo, quando era ancora invisibile perché opaco e, prima ancora, quando — subito dopo il Big Bang — si sono costituite la materia e le forze che la tengono insieme. |
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1389: La materia oscura e l'energia oscura L’universo che conosciamo è solo la punta di un iceberg: il 96% è “sommerso” composto da materia ed energia “oscure”, perché sconosciute. La caccia a queste realtà invisibili sta impegnando i ricercatori di tutto il mondo. |
1390: La teoria del caos Per i fisici il caos non è più disordine, confusione, inesplicabilità: hanno imparato a leggerlo ed elaborare teorie per stabilirne l’andamento, il comportamento, l’evoluzione, ma anche i limiti alla sua predicibilità. |
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