Astronomia

L'universo è considerato piatto?

L'universo è considerato piatto?

Ho letto vari articoli e libri (come questo) che affermano che non siamo certi della geometria dell'universo, ma c'erano esperimenti in corso o pianificati che ci avrebbero aiutato a scoprirlo.

Di recente, tuttavia, ho assistito a una conferenza del cosmologo Lawrence Krauss in cui sembra affermare categoricamente che l'universo ha dimostrato di essere piatto dall'esperimento BOOMERanG. Ecco la parte pertinente del discorso.

Mi sono guardato intorno e ci sono ancora articoli che affermano che non conosciamo ancora la risposta a questa domanda, come questa.

Quindi, la mia domanda è duplice:

  1. Sto mescolando concetti e parlando di cose diverse?
  2. Se no, allora questa prova non è ampiamente accettata per qualche ragione? Che motivo sarebbe?

Penso che il motivo per cui soffri di fonti conflittuali sia che stai mescolando informazioni vecchie e nuove, obsolete. Prima di tutto, il libro che hai citato è stato pubblicato nel 2001 - 15 anni fa - e l'altro articolo che citi è stato pubblicato nel 1999 - 17 anni fa. c'è stato un lotto del lavoro svolto negli ultimi 15 anni, spesso sotto il termine "cosmologia di precisione", nel tentativo di definire con precisione il contenuto, la forma, le dimensioni, ecc. del nostro Universo. All'inizio degli anni 2000 conoscevamo praticamente la scienza dietro ogni cosa (sapevamo della materia oscura, dell'energia oscura, avevamo teorie ben sviluppate sul Big Bang, ecc.) ma quello che non avevamo erano numeri buoni, solidi e credibili da inserire in queste teorie, spiegando perché la piattezza dell'universo fosse ancora contestata nelle vostre fonti.

Ti indirizzerò a due osservatori incredibilmente importanti che sono stati fondamentali per raggiungere il nostro obiettivo di avere "buoni numeri". La prima è la Wilkinson Microwave Anistropy Probe (WMAP), lanciata nel 2001, e la seconda è il satellite Planck, lanciato nel 2009. Entrambe le missioni sono state progettate per fissare attentamente la radiazione Cosmic Microwave Background (CMB) e cercare di risolvere la tesoro di informazioni che possono essere raccolte da esso. In questo senso, potresti anche imbatterti nel Cosmic Background Explorer (COBE), lanciato nel 1989. Questo satellite aveva uno scopo simile agli altri due, ma non era così preciso come le ultime due missioni da fornirci buoni numeri e dichiarazioni definitive dei primi anni 2000. Per questo motivo mi concentrerò principalmente su ciò che ci hanno detto WMAP e Planck.

WMAP è stata una missione di grande successo che ha fissato la CMB per 9 anni e ha creato la mappa più dettagliata e completa dei suoi tempi. Con 9 anni di dati, gli scienziati sono stati davvero in grado di ridurre gli errori di osservazione su varie grandezze cosmologiche, inclusa la piattezza dell'universo. Puoi vedere una tabella dei loro parametri cosmologici finali qui. Per la planarità, quello che vuoi fare è sommare $Omega_b$ (la densità della materia barionica), $Omega_d$ (la densità della materia oscura) e $Omega_Lambda$ (la densità dell'energia oscura). Questo ti darà il parametro di densità generale, $Omega_0$, che ti dice la piattezza del nostro universo. Come sicuramente saprai dalle tue fonti, se $Omega_0 < 1$ abbiamo un universo iperbolico, se $Omega_0 = 1$ il nostro universo è piatto e $Omega_0 > 1$ implica un universo sferico. Dai risultati di WMAP, abbiamo che $Omega_0 = 1.000 pm 0.049$ (qualcuno può controllare i miei calcoli) che è molto vicino a uno, indicando un universo piatto. Per quanto ne so, WMAP è stato il primo strumento a dare una misura veramente precisa di $Omega_0$, permettendoci di dire definitivamente che il nostro universo appare piatto. Come dici tu, anche l'esperimento BOOMERanG ha fornito una buona prova di ciò, ma non credo che i risultati siano stati altrettanto potenti di quelli di WMAP.

L'altro satellite importante qui è Planck. Lanciato nel 2009, questo satellite ci ha fornito le migliori misurazioni ad alta precisione del CMB fino ad oggi. Ti lascerò esaminare i loro risultati nel loro articolo, ma la battuta finale è che misurano la piattezza del nostro universo in $Omega_0 = 0,9986 pm 0,0314$ (calcolato da questa tabella dei risultati), di nuovo estremamente vicino a uno.

In conclusione, i risultati recenti (negli ultimi 15 anni) ci permettono di affermare definitivamente che il nostro Universo appare piatto. Non credo che, in questo momento, nessuno lo contesti o creda che sia ancora incerto. Come di solito accade con la scienza, rispondere a una domanda ha portato solo a più domande. Ora che sappiamo $Omega_0 simeq 1$, dobbiamo chiederci perché è uno? La teoria attuale suggerisce che non dovrebbe essere - che dovrebbe essere enormemente piccolo o enormemente grande. Questo è noto come il problema della planarità. Questo a sua volta approfondisce il Principio Antropico come un tentativo di risposta, ma poi sto uscendo dall'ambito di questa domanda.


Sì, è considerato spazialmente piatto sulle scale più grandi che possiamo osservare, ma dobbiamo ricordare che le misurazioni scientifiche sono accompagnate da incertezze e i nostri modelli possono essere sostituiti da altri migliori. Al momento, abbiamo osservazioni che dicono che l'universo è spazialmente piatto con un alto grado di precisione, ma c'è ancora un po' di margine di manovra perché sia ​​leggermente curvo che non possiamo escludere. Inoltre, possiamo osservare solo la parte dell'universo che possiamo vedere, non possiamo sapere che il resto dell'universo ha la stessa curvatura della nostra parte. Abbiamo una comprensione teorica che sarebbe molto difficile per l'universo essere vicino al piatto, senza essere estremamente vicino al piatto, quindi ci aspettiamo che sia estremamente vicino al piatto. Ma le teorie possono essere sostituite e di solito lo sono, e anche se l'aspettativa teorica continua a superare i test nel futuro, non potremo mai sapere che l'universo è Esattamente piatto.

Ma la linea di fondo è che abbiamo sia osservazioni molto buone, sia una buona teoria (la teoria dell'inflazione e il fatto che la piattezza è instabile con l'età sotto la relatività generale), che concordano sull'universo sulle scale più grandi che possiamo osservare è molto vicino a spazialmente piatto. Quindi, possiamo creare un modello in cui è piatto e utilizzare quel modello con successo. È tutto quello che ottieni nella scienza.


Gli assunti di base del principio cosmologico indicano che lo spazio può avere solo curvatura scalare costante. Questo può essere positivo, negativo o zero e un Universo piatto è quello in cui la curvatura è zero.

La curvatura dello spazio è qualcosa che può essere misurata e si sa che il valore attuale è vicino allo zero, non solo da BOOMERanG, ma da osservazioni successive. La cosmologia Vanilla FLRW ha difficoltà a spiegarlo ed è noto come problema della planarità. Tuttavia, la visione convenzionale è che l'inflazione cosmica svolga un lavoro molto accurato nel risolvere questo problema.

Tuttavia, un Universo veramente piatto deve avere una curvatura spaziale esattamente zero su larga scala, quindi per determinare veramente se l'Universo è piatto, anche usando un numero di ipotesi ragionevoli richiede una misurazione esatta, il che è impossibile. Quindi l'osservazione non può mai escludere la possibilità che l'Universo possa avere una curvatura positiva o negativa molto piccola.

Inoltre, se si rilassa leggermente il principio cosmologico dalla sua interpretazione più rigorosa, la curvatura scalare non determina completamente la topologia dell'Universo, aprendo la porta alle cosiddette topologie esotiche. Ad esempio un Universo piatto potrebbe avere una topologia toroidale ed essere compatto (di volume spaziale finito).


Giusto per aggiungere alla risposta di @zephyr, LISA ha sparato 3 laser nello spazio per formare un triangolo per misurare la planarità dello spazio: se la somma dei 3 angoli è esattamente uguale a 180 gradi, allora lo spazio è piatto; la deviazione da 180 gradi ti dice quanto lo spazio è curvo e l'orientamento della curvatura. Ma se la dimensione dello spazio è troppo piccola, la somma degli angoli corrisponderà esattamente a 180 gradi; è come guardare la superficie della Terra e pensare che sembri piatta quando in realtà è rotonda. LISA ha misurato esattamente 180 gradi, quindi o lo spazio è effettivamente piatto o possiamo vincolare la curvatura dello spazio su scale più grandi con barre di errore.

EDIT: è stata LISA, non WMAP, a fare l'esperimento laser. Grazie a @zephyr per la correzione.


Mi chiedi "Sto mescolando concetti e parlando di cose diverse?" Non ho modo di sapere se lo sei o no, ma il titolo del tuo post e la prima frase sono un po' in disaccordo. La tua domanda "L'universo è considerato piatto?" riguarda la curvatura, che di per sé non determina completamente la geometria, mentre l'affermazione "non siamo certi della geometria dell'universo, ma c'erano esperimenti in corso o pianificati che ci avrebbero aiutato a scoprirlo" potrebbe parlare di qualcosa più generico.

Il primo dei tuoi link è al libro di Jeffrey Weeks La forma dello spazio, che pone molta attenzione alla topologia dello spazio. La Tabella 19.1 a pagina 186 elenca alcune possibili topologie per i casi di spazio curvo positivamente, piatto e curvo negativo. La stessa pagina contiene la sorprendente affermazione "Quando la prima edizione di questo libro è apparsa nel 1985, molti cosmologi erano completamente all'oscuro delle varietà chiuse con geometria piatta o iperbolica". Sono curioso di sapere se questa è una caratterizzazione equa.

Nella pagina precedente di quel libro (pagina 185), sono brevemente delineate le prove, a partire dal 2001, per una geometria piatta. In particolare, c'è l'affermazione che "Nuovi dati (provenienti da studi su supernove lontane e sulla radiazione cosmica di fondo a microonde) dimostrano che l'universo visibile non è iperbolico, ma piatto". La stessa pagina contiene la domanda "L'universo è chiuso o aperto? In altre parole, lo spazio è finito o infinito?" e la risposta "In breve, non lo sappiamo". Gli ultimi due capitoli del libro discutono "Cristallografia cosmica" e "Cerchi nel cielo", due approcci osservativi proposti alla topologia dell'universo.

Apparentemente il lavoro nella topologia dell'universo continua ad essere attivo. Scholarpedia contiene una recensione recente.


L'universo è considerato piatto? - Astronomia

In un senso molto approssimativo, potresti pensare al sistema solare come alla tua casa o appartamento e alla Galassia come alla tua città, composta da molte case ed edifici. Nel ventesimo secolo, gli astronomi sono stati in grado di dimostrare che, proprio come il nostro mondo è composto da molte, molte città, così l'universo è composto da un numero enorme di galassie. (Definiamo l'universo come tutto ciò che esiste accessibile alle nostre osservazioni.) Le galassie si estendono nello spazio quanto i nostri telescopi possono vedere, molti miliardi di loro alla portata degli strumenti moderni. Quando furono scoperti per la prima volta, alcuni astronomi chiamarono galassie universi insulari, e il termine è appropriatamente descrittivo, le galassie sembrano isole di stelle nei vasti e oscuri mari dello spazio intergalattico.

La galassia più vicina, scoperta nel 1993, è una piccola galassia che si trova a 75.000 anni luce dal Sole in direzione della costellazione del Sagittario, dove lo smog nella nostra Galassia lo rende particolarmente difficile da distinguere. (Una costellazione, dovremmo notare, è una delle 88 sezioni in cui gli astronomi dividono il cielo, ciascuna chiamata dopo un importante schema stellare al suo interno.) Al di là di questa galassia nana del Sagittario si trovano altre due piccole galassie, a circa 160.000 anni luce di distanza. Registrati per la prima volta dall'equipaggio di Magellan mentre navigava intorno al mondo, questi sono chiamati i Nubi di Magellano (Figura 1). Tutte e tre queste piccole galassie sono satelliti della Via Lattea, che interagiscono con essa attraverso la forza di gravità. Alla fine, tutte e tre potrebbero anche essere inghiottite dalla nostra Galassia molto più grande, come lo sono state altre piccole galassie nel corso del tempo cosmico.

Figura 1: Galassie vicine. Questa immagine mostra sia la Grande Nube di Magellano che la Piccola Nube di Magellano sopra i telescopi dell'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) nel deserto di Atacama nel nord del Cile. (credito: ESO, C. Malin)

La grande galassia più vicina è una spirale abbastanza simile alla nostra, situata nella costellazione di Andromeda, ed è quindi chiamata la Galassia di Andromeda è anche conosciuto con uno dei suoi numeri di catalogo, M31 (Figura 2). M31 dista poco più di 2 milioni di anni luce e, insieme alla Via Lattea, fa parte di un piccolo ammasso di oltre 50 galassie denominato la Gruppo locale.

Figura 2: Galassia a spirale più vicina. La galassia di Andromeda (M31) è un insieme di stelle a forma di spirale simile alla nostra Via Lattea. (credito: Adam Evans)

Figura 3: Ammasso di galassie Fornax. In questa immagine puoi vedere parte di un ammasso di galassie situato a circa 60 milioni di anni luce di distanza nella costellazione della Fornace. Tutti gli oggetti che non sono puntini di luce nell'immagine sono galassie di miliardi di stelle. (credito: ESO, J. Emerson, VISTA. Riconoscimento: Cambridge Astronomical Survey Unit)

A distanze da 10 a 15 milioni di anni luce, troviamo altri piccoli gruppi di galassie, e poi a circa 50 milioni di anni luce ci sono sistemi più impressionanti con migliaia di galassie membri. Abbiamo scoperto che le galassie si trovano principalmente in ammassi, sia grandi che piccoli (Figura 3).

Alcuni dei cluster stessi si formano in gruppi più grandi chiamati superammassi. Il Gruppo locale fa parte di un superammasso di galassie, chiamato the Superammasso Vergine Vi, che si estende su un diametro di 110 milioni di anni luce. Stiamo appena iniziando a esplorare la struttura dell'universo su queste enormi scale e stiamo già incontrando alcune scoperte inaspettate.

A distanze ancora maggiori, dove molte galassie ordinarie sono troppo deboli per essere viste, troviamo quasar. Questi sono centri brillanti di galassie, che risplendono della luce di un processo straordinariamente energetico. L'enorme energia dei quasar è prodotta dal gas che viene riscaldato a una temperatura di milioni di gradi mentre cade verso un enorme buco nero e gli gira intorno. La brillantezza dei quasar li rende i fari più distanti che possiamo vedere negli oscuri oceani dello spazio. Ci permettono di sondare l'universo a 10 miliardi di anni luce di distanza o più, e quindi a 10 miliardi di anni o più nel passato.

Con i quasar possiamo vedere molto indietro nel tempo, vicino all'esplosione del Big Bang che segna l'inizio del tempo. Al di là dei quasar e delle più lontane galassie visibili, abbiamo rilevato il debole bagliore dell'esplosione stessa, che riempie l'universo e quindi giunge a noi da tutte le direzioni dello spazio. La scoperta di questo “ultimo bagliore della creazione” è considerata uno degli eventi più significativi della scienza del ventesimo secolo e stiamo ancora esplorando le molte cose che ha da dirci sui primi tempi dell'universo.

Le misurazioni delle proprietà delle galassie e dei quasar in località remote richiedono grandi telescopi, sofisticati dispositivi di amplificazione della luce e lavoro scrupoloso. Ogni notte limpida, negli osservatori di tutto il mondo, astronomi e studenti sono al lavoro su misteri come la nascita di nuove stelle e la struttura su larga scala dell'universo, inserendo i loro risultati nell'arazzo della nostra comprensione.


L'Intrepida Astronomia

La verità è grande e deve prevalere, così che tutti coloro che sono istruiti, guidati o persuasi a lottare per l'impossibile, devono prima o poi arrendersi al possibile, all'inevitabile e al vero. La natura dell'uomo, dopo la caduta, è così costituita che l'impostura ha più presa sulle sue facoltà intellettuali della verità e ciò che è falso, può attrarre molto più prontamente e un'accettazione universale di ciò che è vero quindi una menzogna, una volta fatta per adattarsi , può girare il mondo mentre la verità si mette gli stivali.

È stato così con l'astronomia moderna, che è considerata da tutti i colti e i dotti, una scienza così certa, stabile e intellettuale, che sono disgustati al minimo accenno che questa scienza vantata sia fondata su un fondamento scarso e infondato, ma la verità verrà fuori, e se un uomo desidera essere saggio, anche nelle cose di questo mondo, deve essere disposto a cominciare a sciocco, che lui molti noi saggi. Il principe Bismarck, ha dichiarato: "Ho sempre cercato di imparare cose nuove, e quando ho dovuto, di conseguenza, correggere un'opinione precedente, l'ho fatto subito e sono molto orgoglioso di averlo fatto". Un commerciante di Portsmouth, quando gli si è parlato di astronomia, ha detto: "Sono abbastanza soddisfatto e se sbaglio, non desidero essere rimesso a posto". Uno scrittore americano dice: "L'uomo che non si cura di sapere se la sua decisione è giusta o sbagliata, non è un mezzo uomo". Questo è uno stato d'animo deplorevole sulla materia, ma sul tema dell'astronomia è molto sconsiderato. Supponiamo che il dottor Cousins, per esempio, ti dicesse che il tuo cuore è l'apparato respiratorio del tuo sistema, e i polmoni, l'organo che spinge il sangue nelle tue vene, penseresti che sia molto lontano dall'essere un eminente Portsmouth medico e anche giustamente, poiché nessun medico potrebbe comprendere la struttura umana se la sua conoscenza della fisiologia avesse una teoria così infondata. È esattamente lo stesso con la scienza dell'astronomia nessun astronomo può essere corretto con la scienza, a meno che non comprenda pienamente le posizioni relative e attive del sole e della terra, essendo il sole il anima mundi, l'anima e il cuore dell'universo.

Non importa come possano disegnare linee, angoli, graziose ruote e bastoncini di gatto, né come possano sembrare meravigliosamente ingrandire, calcolare ed esagerare le distanze e le grandezze dei corpi celesti se fanno i conti su una terra che gira, e semplicemente un sole fisso, tutto è sbagliato. Fanno della loro conoscenza vantata il mero strumento di stupore, non la scienza naturale o sublime dell'astronomia.

Molta sarà la sorpresa per la maggior parte dei lettori nell'apprendere che tutte le moderne misurazioni dei corpi celesti, si basano sui risultati degli esperimenti, che in realtà determinano la posizione peculiare, e tirano fuori un mezzo penny. Mr. Richard Proctor – la grande astronomia moderna, ci dice: “Chiunque può dire quante volte il suo diametro il sole viene rimosso da noi. Prendi un disco circolare e un pollice di diametro, un mezzo penny per esempio, e vedi quanto deve essere lontano per nascondere esattamente il sole, la distanza sarà trovata essere piuttosto più di 107 pollici, in modo che il sole come il mezzo penny che si nasconde la sua faccia, deve essere un po' più di 107 il suo diametro da noi in modo che la distanza supposta di 95.000.000 di miglia resti, probatum est, sulla peculiare posizione di un mezzo penny. Qualunque cosa accada di rivelare il mezzo penny, che decide e regola le grandezze, le distanze e i calcoli di tutto il resto dei corpi celesti, verso l'infinito, fino alla fine del mondo. Perché dice: “Siamo costituiti in modo tale da cercare la conoscenza e la conoscenza delle sfere celesti è interessante per noi, a prescindere dall'uso di tale conoscenza nella navigazione e nel rilevamento. È facile dimostrare che la determinazione della distanza del sole è una questione piena di interesse, fo dalla nostra stima della distanza del sole, dipendono le nostre idee sulla scala, non solo del sistema solare, ma dell'intero universo visibile.


Parole vicine all'universo piatto

Per fortuna ho questo appartamento dedicato che è vicino a casa mia dove vado tutti i giorni.

C'erano ventri, tesi e piatti, ma anche pance ondulate, morbide e gonfie dal buffet della colazione.

I sequel conterranno qualsiasi cosa dall'Universo Espanso.

Nerd Cruise di Adam Rogers, Wired Ciò che 800 nerd su una nave da crociera mi hanno insegnato sulla vita, l'universo e lo snorkeling.

Il programma, stranamente, è ora sotto l'ombrello di ABC News e soffre di ascolti piatti e di un invecchiamento demografico.

Perché non aver cercato le candide rocce calcaree della pianura, o il grigio granito delle colline?

Perché l'universo è governato da leggi, e non c'è nessun esempio credibile registrato di tali leggi sospese.

Il mondo può finire, i cieli cadono, eppure voci d'amore troverebbero ancora un'eco nelle rovine dell'universo.

Poi il tetto stesso, con i suoi timpani e gli abbaini, si ripiegava dolcemente sul tetto della casa, fuori dalla vista.

Invece di scrivere calunnie e blasfemia piatta, si propongono di disegnarla, e non di ridicolizzarla.


Se l'universo è considerato piatto (X-Y) cosa incontreremo se iniziamo a viaggiare nella direzione perpendicolare (Z) al suo piano?

Se il raggio attuale dell'universo osservabile è in realtà il raggio di una forma bidimensionale e non di una sfera, ciò non significa che l'universo non si è espanso nella direzione perpendicolare?

Quando la gente dice che l'universo è "piatto", non è piatto nel senso tradizionale che potresti pensare (cioè, non come una grande scatola di pizza / foglio di carta / ecc.). Lo spazio si estende ancora in tutte le direzioni intorno a noi. Un universo "piatto" significa che la curvatura dello "spaziotempo" è zero. Questo è difficile da capire, dal momento che lo spaziotempo è quadridimensionale e sperimentiamo il mondo in 3D. La curvatura zero in dimensioni inferiori sarebbe, ad esempio, una linea, o un piano, o uno spazio euclideo standard x-y-z. Quindi un'idea simile, ma in dimensioni superiori.

Non siamo sicuri al 100% se lo spaziotempo sia piatto, chiuso (curvatura positiva) o aperto (curvatura negativa). Questo perché da vicino, tutti e 3 sembrano piatti (pensa a come la tua casa/città/ecc è piatta, nonostante la terra sia curva, ma in una dimensione più alta). Attualmente, tuttavia, la ricerca indica che l'universo è davvero piatto.

Comunque, una spiegazione un po' approssimativa (è passato un po' di tempo da quando ho studiato cosmologia) quindi fammi sapere se hai qualche domanda.


Conclusione

Il mito della terra piatta è stato creato dagli intellettuali nel loro tentativo di screditare gli scettici di Darwin. Questo stratagemma indica la mancanza di prove scientifiche convincenti per il darwinismo che esisteva a quel tempo nella storia. Darwinisti, laici e altri hanno visto il mito della terra piatta come un'"arma potente" contro gli scettici:

Sebbene il mito della terra piatta sia stato effettivamente sfatato nel 1991 dallo studio accademico di Russell, il mito della terra piatta è ancora usato per affermare che il cristianesimo ha una lunga storia di persecuzione degli scienziati. 7 Ad esempio, Youngson affermò che Bruno fu bruciato sul rogo per aver sposato idee scientifiche, inclusa la negazione della credenza sposata dalla Chiesa "che la terra fosse piatta e fosse sostenuta da pilastri". 56 Lo storico di astronomia John North concluse che la terra piatta era ancora "È un mito comune e perpetuato, come sembra, dalla maggior parte degli insegnanti dei bambini piccoli, che Colombo scoprì che la Terra è rotonda". 57

Citando solo fonti secondarie, i propagandisti del mito della terra piatta hanno fatto ciò che accusavano la chiesa di fare, cioè quello che fanno oggi i darwinisti, di conseguenza hanno creato un "corpo di falsa conoscenza consultandosi a vicenda invece delle prove". 58 Questa storia chiaramente sostiene, non una guerra di religione contro la scienza, ma invece una guerra di propagandisti evoluzionisti contro la religione. Il fatto che White e "i suoi imitatori abbiano distorto la storia per servire i propri fini ideologici" è solo uno dei tanti esempi di questa guerra dei materialisti contro il cristianesimo. 39


LA BIBBIA INSEGNA UNA TERRA PIANA?

"La Bibbia non è un libro di testo sulla scienza". Questo detto, comune tra l'intellighenzia cristiana, sembra aver avuto origine con Agostino ed è generalmente citato per "spiegare" una sorta di apparente conflitto tra la scienza e la Bibbia, in particolare riconciliando l'evoluzione con Genesi capitolo uno , e l'idea che la Bibbia insegni che la terra è piatta. Il detto viene successivamente invocato come scusa per cui non è necessario credere alla Bibbia (cioè "presa alla lettera") su quel particolare punto scientifico. Tuttavia, II Timoteo 3:16 ci dice che la Bibbia è autorevole in tutto ciò che tocca, inclusa la scienza. Quindi si potrebbe mettere in dubbio la validità dell'affermazione di Agostino per quanto riguarda quelle aree della scienza su cui la Bibbia si pronuncia. I creazionisti hanno recentemente affrontato abbastanza bene la questione dell'evoluzione rispetto al capitolo uno della Genesi, ma c'è un'area su cui la Bibbia tocca che non è stata ben trattata ed è la forma della terra.

La maggior parte degli studiosi moderni sostiene che la Bibbia insegni una terra, di forma piatta e rettangolare, che è posta su diversi pilastri che, a loro volta, poggiano su un fondamento. Questo, sostengono gli studiosi, è il modo in cui gli antichi pensavano della terra e dell'uomo, scrivendo la Bibbia, si limitavano a fare eco ai dogmi scientifici dell'epoca. Per questo motivo, molti hanno supposto che la Bibbia sia stata scritta da uomini e non da Dio e, di conseguenza, che la Bibbia non debba essere considerata un'autorità nella scienza. Ma un'attenta indagine e ricerca delle Scritture rivela che tale modello non è dettato dalla formulazione della Bibbia. Al contrario, la Bibbia alludeva già alla sfericità della terra riferendosi alla "bussola sulla faccia della profondità" (Proverbi 8:27) circa 500 anni prima che le nazioni iniziassero a dubitare della piattezza della terra. Il modello biblico è quello che ha una terra, fondamentalmente di forma sferica, con continenti angolari e pilastri che sostengono il mondo. Si può dimostrare che i pilastri corrispondono alla roccia cristallina, comunemente chiamata mantello, e che esiste un numero imprecisato di fondamenta della terra che può variare dalle radici delle montagne al centro della terra fino al fondamento stesso, Gesù Cristo stesso . Che questa sia la prospettiva biblica è lo scopo dietro questo documento. Alcuni degli argomenti presentati hanno ben più di quattrocento anni, altri sono presentati qui per la prima volta, ma tutti pretendono di smentire l'idea che la visione biblica della terra sia quella sostenuta dalla maggior parte degli studiosi di questo mondo.

La credenza in una terra piatta era ampiamente sposata dagli antichi. Gli indù, ad esempio, hanno una cosmologia in cui la terra è considerata un disco piatto, posto sul dorso di un elefante che, a sua volta, sta in piedi su una tartaruga gigante che nuota in un vasto oceano cosmico. I Greci fino a circa il VI secolo avanti Cristo, credevano che la terra fosse piatta e collocata sulla spalla del gigante Atlante. Anche prima della civiltà greca, gli egiziani consideravano la terra piatta, circondata da montagne su cui era posta la solida cupola del cielo. Il sole, la luna e i pianeti hanno viaggiato lungo un fiume celeste in quella cupola.

Intorno al VI secolo a.C., alcune osservazioni astronomiche indicavano che la terra era una sfera e al tempo del Medioevo, l'opinione degli studiosi era per la terra sferica. Così Cristoforo Colombo non incontrò opposizione per la navigazione verso ovest verso le Indie tanto sulla base della convinzione che le sue navi sarebbero salpate dal bordo di una terra piatta quanto che le sue stime per le dimensioni della terra sferica erano troppo piccole.

L'opinione degli studiosi durante tutto il Rinascimento era divisa sulla questione della forma della terra con gli aderenti alla terra sferica nella maggioranza. Nel 1578 l'accademico e naturalista francese Lambert Daneau nel suo libro The Wonderfvll VVorkmanship of the World, scrisse della controversia sulla terra piatta come esisteva ai suoi tempi. Dopo aver difeso la sfericità della terra sulla base della Scrittura, si rivolse a un argomento geometrico, osservando che il discorso del geometra delle parti superiore e inferiore di una sfera è parallelo ai riferimenti biblici alle parti "superiori" e "inferiori" della terra. Daneau conclude la sua discussione con:

La Bibbia dice che sia il mondo che la terra hanno delle fondamenta. Il termine "mondo" parla dell'ordine dell'uomo sulla terra. In quanto tali, i riferimenti alle fondamenta e ai pilastri del mondo non possono essere ritenuti molto autorevoli quando si tratta di parlare della forma della terra. Il termine "terra", d'altra parte, non può riferirsi solo a tutta la terra, ma anche a "terreno" e, come vedremo, "terra" o "paese". Così è che un quadro completo della forma della terra nella Scrittura non sarà manifesto fino a quando tutti questi non saranno considerati.

Del numero di passaggi che si riferiscono alle fondamenta della terra e del mondo, tutti tranne tre parlano delle fondamenta della terra, gli altri tre si riferiscono alle fondamenta del mondo. Di questi ultimi tre, due sono quasi identici e si trovano in II Samuele 22:16:

Il contesto di entrambi i passaggi indica che le fondamenta del mondo sono ora nascoste e saranno scoperte (o esposte) al momento del giudizio.

Il terzo riferimento ai fondamenti del mondo ci dice proprio cosa sono questi fondamenti:

Poiché il mondo è definito come quella parte della terra che appartiene all'umanità, ci possono essere pochi dubbi sulla verità dell'affermazione che il mondo è fondato sui mari, non costruito su fondamenta rocciose come le fondamenta di un edificio.

Quando si tratta delle fondamenta della terra, ci sono molti altri versetti biblici da cui attingere. Molti di questi riferimenti affermano che Dio ha posto le fondamenta della terra, ma ogni verso aggiunge qualcosa a questo semplice fatto. Salmo 102:25 ci dice che Dio ha posto le fondamenta "dai vecchi" con Ebrei 1:10 che fa eco al pensiero che Dio ha posto le fondamenta della terra "all'inizio". Giobbe 38:4 afferma semplicemente che Dio ha posto le fondamenta della terra, ma il sesto versetto indica che le fondamenta stesse sono fissate su qualcos'altro. Ebrei 1:3 nomina questo "qualcos'altro" come il Signore Gesù Cristo che "sostiene tutte le cose mediante la parola del suo potere". Proverbi 8:29 ci dice che le fondamenta della terra furono stabilite. Proverbi 3:19 indica che la terra è stata fondata dalla sapienza mentre Geremia 31:37 indica che le fondamenta sono imperscrutabili. Michea 6:2 ci dice che sono così forti che la terra non dovrebbe mai essere rimossa (Salmo 104:5).

Dati i suddetti riferimenti alle fondamenta della terra, due cose diventano subito evidenti. Innanzitutto, le fondamenta stesse sono fissate a Cristo, il sostenitore dell'universo. In secondo luogo, si trovano da qualche parte sotto terra (Geremia 31:37). Quando si tratta di applicazione scientifica c'è una cosa che la scienza può finora confermare di queste caratteristiche (scontando caratteristiche ovvie come la forza) ed è la loro introvabilità. Geremia 31:37 è il versetto chiave lì:

Ogni volta che c'è un terremoto, le onde d'urto si propagano all'interno della terra. Ma c'è un'area in cui le onde non riescono a penetrare. Quell'area è il centro della terra, la parte molto centrale o "fondamento" della terra. Non è proprio questo che indica il profeta Geremia? Fino a poco tempo fa i sismologi presumevano che il centro della terra fosse composto da ferro fuso. Gli scienziati ora credono che il nucleo possa essere roccioso. Nessuno lo sa per certo. Il concetto dell'uomo degli strati esterni della crosta terrestre è notevolmente cambiato negli ultimi anni: quanto più le sue idee sull'interno della terra?

The word "corner" comes from a Latin root cornu, meaning "horn." That this is so survives in English via such words as "cornet," "corn," and "cornucopia." Hence, the four corners of the earth can be interpreted as referring to the four cardinal directions -- north, south, east and west. In addition, the "four corners of the earth" can also be interpreted as four "horns" of the earth. One obvious example of such a "horn" is Cape Horn, the southernmost tip of South America. So the usage of the phrase "four corners of the earth" does not signify a flat, rectangular earth.

In addition to referring to the "four corners of the earth," the Bible also mentions "the ends of the earth." When it comes to the consideration of the ends of the earth the above dictionary definition contains the resolution within it. Another way of saying the "ends of the earth" is to refer to the "extremites of the earth." In this case, as is also the case for the four corners of the earth, the word "earth" refers to the land mass, country, or continents (as opposed to the globe). For an example of "earth" being used as "land" or "country," compare Exodus 10:15:

Since the word "earth" can be used as synonymous with "land," the "ends of the earth" thus refer to the points of land most distant from some central point. For the Bible, this central point is the land of Israel. The reader can satisfy himself by examing a globe that a great circle, passing through Jerusalem and the north and south poles, very nearly cuts the Pacific Ocean in half and leaves four continental "corners" or "ends," namely the Chukchi Peninsula of the Soviet Union (opposite the Bering Straits of Alaska), Alaska, the southeastern tip of Australia, and Cape Horn of South America. These four geographical locations, as much as any other proposal, can account for the four corners of the earth. Alternatively, since there was probably a land-link between Siberia and Alaska at the time the Bible was written, the four corners of the earth could be Norway, Newfoundland, Cape Horn and the Cape of Good Hope.

In the light of such evidence we cannot claim that the Bible presents the earth as a four-cornered square. Furthermore, there are other passages which provide evidence that the Bible teaches a round earth instead of a flat earth. The most famous of the Bible verses supporting a round or spherical earth is Isaiah 40:22 where it says of God that:

The fact that this verse speaks of the "circle of the earth" can mean one of three things: 1) the earth is not a flat square but a flat circle. If that is true then what of the four corners of the earth? A flat circle has no corners. 2) the earth is shaped in a way that is spheroidal but has a square cross-section somewhere, at the equator, for example. 3) the earth is spheroidal in shape. This latter opinion is further strengthened by observing the reference to the inhabitants as grasshoppers, implying a perspective from on high, particularly, the outermost heaven.

Isaiah 40:22 is not the only verse in the Bible which speaks of the circle as descriptive of the shape of the earth. Proverbs 8:27 reads:

The word "compass" can mean a circular enclosure or a spherical envelope. Since the verse speaks of an extended area -- some three-quarters of the surface of the earth -- the spherical enclosure for "compass" is a better interpretation than a circular enclosure.

Even with Isaiah 40:22 and Proverbs 8:27 the evidence for the sphericity of the earth in Scripture is still only circumstantial. In any case, these verses serve to illustrate that a spherical earth is not necessarily inconsistent with the Bible. But there is one more passage which is far stronger. Luke 17:31-36 reads as follows:

In regard to the shape of the earth, the point of these verses is this: they speak of day (verse 31) and night (verse 34) as occurring simultaneously. The activities are listed in the context of that global event, the rapture, which Paul describes as occurring in the "twinkling of an eye" (I Corinthians 15:52). The simplest explanation for this simultaneity of daylight and night is if the earth were spheroidal in shape, although one can always postulate a form of Reimannian geometry for light rays which could leave the earth dark half the time.

Likewise in Acts 1:8, Jesus gives His commission to His disciples to be witnesses "unto the uttermost part of the earth." Note here that the word "part" is singular. A flat earth with four corners should be indicated by "uttermost parts" but a spheroidal earth would have only one uttermost part, its opposite side or antipodes. Thus the Bible does not necessarily teach that the earth is flat.

Obviously this verse indicates that the earth has pillars and that the world (that which pertains to man) is set upon them, not having any pillars of its own. Note that this verse does not require that the earth be placed on the pillars, only that the world is placed thereon. We shall find this view to be consistent with the other two Scripture passages also. It does not appear to be the case, as historians Santillanna and Von Dechend recently argued in their book Hamlet's Mill, that the pillars of the earth are the two solstices and the two equinoxes (the solstices are the highest and lowest points at which the sun appears in the sky, being at the first day of summer and winter respectively the equinoxes correspond to the times when the sun crosses the equator and correspond to the first days of autumn and spring).

Finally, there is one more Bible passage to consider before concluding this study on the Biblical teaching of the shape of the earth. Job 26:7 will modify any preconceived notions we may have about the pillars of the earth. It reads:

A flat earth, upon pillars and foundations, hanging upon nothing is very difficult to imagine since one usually imagines the foundation to be the primary support for an structure. But here we note that according to this verse, in addition to the pillars and foundations underneath, the earth also hangs upon nothing. The pillars are under pressure. That they support the surface of the earth (where the world is) is clear from Hannah's song. We have already noted the earth to be spheroidal in shape and so the earth's pillars must be located between the earth's surface and the core. In particular, the pillars of the earth could simply be vertically-oriented crystalline rock.

It is widely believed that there is such a shell of crystalline rock inside the earth. This shell is generally called the mantle of the earth. Occasionally these crystalline forms form above the surface of the earth. In every case they are oriented vertically. There are at least two examples of such rock in the continental United States: Pinnacles National Monument in California, which is not really crystalline in nature and the other, more graphic example, is found in Devil's Tower National Monument, Wyoming. Thus we conclude that Job 26:7 would appear to support a spheroidal earth.

In summary, the Bible teaches that the earth is basically a sphere in shape that there are pillars which undergird the world and which we conclude to be the crystalline rock corresponding to what we commonly call the mantle that there are an unspecified number of foundations which range in size all the way from the foundations of the hills and mountains (called roots in modern science) to the usearchable core of the earth and to the very foundation which is the Lord Jesus Christ himself. This is the view of the earth which the Bible presents, not the view of a flat earth on pillars which are, in turn, placed on a foundation. Bible critics are thus shown to be wrong in their view of what the Bible teaches on the matter of the shape of the earth. Also made manifest is their inability or else lack of desire to study firsthand and in detail the teachings of the Bible on this matter in particular, and, by implication, any Biblical matter. Knowing much about the Bible, they know little of the Bible, and we are so justified in viewing with due skepticism any man who uncritically prefixes his remarks with: "The Bible is not a textbook on science."


Einstein’s Fudge

Black holes…quarks…dark matter. It seems like the cosmos gets a little stranger every year. Until recently, the astronomical universe known to humans was populated by planets, stars, galaxies, and scattered nebulae of dust and gas. Now, theoretists tell us it may also be inhabited by objects such as superstrings, dark matter and massive neutrinos — objects that have yet to be discovered if they exist at all!
As bizarre as these new constituents may sound, you don’t have to be a rocket scientist to appreciate the most mysterious ingredient of them all. It is the inky blackness of space itself that commands our attention as we look at the night sky not the sparse points of light that signal the presence of widely scattered matter.

During the last few decades, physicists and astronomers have begun to recognize that the notion of empty space presents greater subtleties than had ever before been considered. Space is not merely a passive vessel to be filled by matter and radiation, but is a dynamic, physical entity in its own right.

One chapter in the story of our new conception of space begins with a famous theoretical mistake made nearly 75 years ago that now seems to have taken on a life of its own.

In 1917, Albert Einstein tried to use his newly developed theory of general relativity to describe the shape and evolution of the universe. The prevailing idea at the time was that the universe was static and unchanging. Einstein had fully expected general relativity to support this view, but, surprisingly, it did not. The inexorable force of gravity pulling on every speck of matter demanded that the universe collapse under its own weight.

His remedy for this dilemma was to add a new ‘antigravity’ term to his original equations. It enabled his mathematical universe to appear as permanent and invariable as the real one. This term, usually written as an uppercase Greek lambda, is called the ‘cosmological constant’. It has exactly the same value everywhere in the universe, delicately chosen to offset the tendency toward gravitational collapse at every point in space.

A simple thought experiment may help illustrate the nature of Lambda. Take a cubic meter of space and remove all matter and radiation from it. Most of us would agree that this is a perfect vacuum. But, like a ghost in the night, the cosmological constant would still be there. So, empty space is not really empty at all — Lambda gives it a peculiar ‘latent energy’. In other words, even Nothing is Something!

Einstein’s fudged solution remained unchallenged until 1922 when the Russian mathematician Alexander Friedmann began producing compelling cosmological models based on Einstein’s equations but without the extra quantity. Soon thereafter, theorists closely examining Einstein’s model discovered that, like a pencil balanced on its point, it was unstable to collapse or expansion. Later the same decade, Mount Wilson astronomer Edwin P. Hubble found direct observational evidence that the universe is not static, but expanding.

All this ment that the motivation for introducing the cosmological constant seemed contrived. Admitting his blunder, Einstein retracted Lambda in 1932. At first this seemed to end the debate about its existence. Yet decades later, despite the great physicist’s disavowal, Lambda keeps turning up in cosmologists’ discussions about the origin, evolution, and fate of the universe.

THEORY MEETS OBSERVATION

Friedmann’s standard ‘Big Bang’ model without a cosmological constant predicts that the age of the universe, t0, and its expansion rate (represented by the Hubble parameter, H0) are related by the equation t0 = 2/3H0. Some astronomers favor a value of H0 near 50 kilometers per second per megaparsec (one megaparsec equals 3.26 million light years). But the weight of the observational evidence seems to be tipping the balance towards a value near 100. In the Friedmann model, this implies that the cosmos can be no more than 7 billion years old. Yet some of our galaxy’s globular clusters have ages estimated by independent methods of between 12 and 18 billion years!

In what’s called the Einstein-DeSitter cosmology, the Lambda term helps to resolve this discrepancy. Now a large value for the Hubble parameter can be attributed in part to “cosmic repulsion”. This changes the relationship between t0 and H0, so that for a given size, the universe is older than predicted by the Friedmann model.

In one formulation of Einstein’s equation, Lambda is expressed in units of matter density. This means we can ask how the cosmological constant, if it exists at all, compares with the density of the universe in the forms of stars and galaxies.

So far, a careful look at the available astronomical data has produced only upper limits to the magnitude of Lambda. These vary over a considerable range – from about 10 percent of ordinary matter density to several times that density.

The cosmological constant can also leave its mark on the properties of gravitational lenses and faint galaxies. One of the remarkable features of Einstein’s theory of general relativity is its prediction that space and time become deformed or ‘warped’ in the vicinity of a massive body such as a planet, star or even a galaxy. Light rays passing through such regions of warped “space-time” have their paths altered. In the cosmological arena, nearby galaxies can deflect and distort the images of more distant galaxies behind them. Sometimes, the images of these distant galaxies can appear as multiple images surrounding the nearby ‘lensing’ galaxy.

At Kyoto University M. Fukugita and his coworkers predicted that more faint galaxies and gravitational lenses will be detected than in a Friedmann universe if Lambda is more than a few times the matter density. Edwin Turner, an astrophysicist at Princeton University also reviewed the existing, scant, data on gravitational lenses and found that they were as numerous as expected for Lambda less that a few times the matter density. By the best astronomical reconning, Lambda is probably not larger than the observed average matter density of the universe. For that matter, no convincing evidence is available to suggest that Lambda is not exactly equal to zero. So why not just dismiss it as an unnecessary complication? Because the cosmological constant is no longer, strictly, a construct of theoretical cosmology.

NOTHING AND EVERYTHING

To understand how our universe came into existence, and how its various ingredients have evolved, we must delve deeply into the fundamental constituents of matter and the forces that dictate how it will interact. This means that the questions we will have to ask will have more to do with physics than astronomy. Soon after the big bang, the universe was at such a high temperature and density that only the details of matter’s composition (quarks, electrons etc) and how they interact via the four fundamental forces of nature were important. They represented the most complex collections of matter in existence, long before atoms, planets, stars and galaxies had arrived on the scene.

For two decades now, physicists have been attempting to unify the forces and particles that make up our world – to find a common mathematical description that encompasses them all. Some think that such a Theory of Everything is just within reach. It would account not only for the known forms of matter, but also for the fundamental interactions among them: gravity, electromagnetism, and the strong and weak nuclear forces.

These unification theories are known by a variety of names: grand unification theory, supersymmetry theory and superstring theory. Their basic claim is that Nature operates according to a small set of simple rules called symmetries.

The concept of symmetry is at least as old as the civilization of ancient Greece, whos art and archetecture are masterworks of simplicity and balance. Geometers have known for a long time that a simple cube can be rotated 90 degrees without changing its outward appearance. In two dimensions, equalateral triangles look the same when they are rotated by 120 degrees. These are examples of the geometric concept of Rotation Symmetry.

There are parallels to geometric symmetry in the way that various physical phenomena and qualities of matter express themselves as well. For example, the well-known principle of the Conservation of Energy is a consequence of the fact that when some collections of matter and energy are examined at different times, they each have precisely the same total energy, just as a cube looks the same when it is rotated in space by a prescribed amount. Symmetry under a ‘shift in time’ is as closely related to the Conservation of Energy as is the symmetry of a cube when rotated by 90 degrees.

Among other things, symmetries of Nature dictate the strengths and ranges of the natural forces and the properties of the particles they act upon. Although Nature’s symmetries are hidden in today’s cold world, they reveal themselves at very high temperatures and can be studied in modern particle accelerators.

The real goal in unification theory is actually two-fold: not only to uncover and describe the underlying symmetries of the world, but to find physical mechanisms for ‘breaking’ them at low energy. After all, we live in a complex world filled with a diversity of particles and forces, not a bland world with one kind of force and one kind of particle!

Theoreticians working on this problem are often forced to add terms to their equations that represent entirely new fields in Nature. The concept of a field was invented by mathematicians to express how a particular quantity may vary from point to point in space. Physicists since the 18th century have adopted this idea to describe quantitatively how forces such as gravity and magnetism change at different distances from a body.

The interactions of these fields with quarks, electrons and other particles cause symmetries to break down. These fields are usually very different than those we already know about. The much sought after Higgs boson field, for example, was introduced by Sheldon Glashow, Abdus Salam and Steven Weinberg in their unified theory of the electromagnetic and weak nuclear forces.

Prior to their work, the weak force causing certain particles to decay, and the electromagnetic force responsible for the attraction between charged particles and the motion of compass needles, were both considered to be distinct forces in nature. By combining their mathematical descriptions into a common language, they showed that this distinction was not fundamental to the forces at all! A new field in nature called the Higgs field makes these two forces act differently at low temperature. But at temperatures above 1000 trillion degrees, the weak and electromagnetic forces become virtually identical in the way that they affect matter. The corresponding particles called the Higgs Boson not only cause the symmetry between the electromagnetic and weak forces to be broken at low temperature, but they are also responsible for confiring the property of mass on particles such as the electrons and the quarks!

There is, however a price that must be paid for introducing new fields into the mathematical machinery. Not only do they break symmetries, but they can also give the vacuum state an enormous latent energy that, curiously, behaves just like Lambda in cosmological models.

The embarrassment of having to resurrect the obsolete quantity Lambda is compounded when unification theories are used to predict its value. Instead of being at best a vanishingly minor ingredient to the universe, the predicted values are in some instances 10 to the power of 120 times greater than even the most generous astronomical upper limits!

It is an unpleasant fact of life for physicists that the best candidates for the Theory of Everything always have to be fine-tuned to get rid of their undesirable cosmological consequences. Without proper adjustment, these candidates may give correct predictions in the microscopic world of particle physics, but predict a universe which on its largest scales looks very different from the one we inhabit.

Like a messenger from the depths of time, the smallness – or absence – of the cosmological constant today is telling us something important about how to craft a correct Theory of Everything. It is a signpost of the way Nature’s symmetries are broken at low energy, and a nagging reminder that our understanding of the physical world is still incomplete in some fundamental way.

A LIKELY STORY

Most physicists expect the Theory of Everything will describe gravity the same way we now describe matter and the strong, weak and electromagnetic forces – in the language of quantum mechanics. Gravity is, after all, just another force in Nature. So far this has proven elusive, due in part to the sheer complexity of the equations of general relativity. Scientists since Einstein have described gravity ( as well as space and time) in purely geometric terms. Thus we speak of gravity as the “curvature of space-time”.

To acheive complete unification, the dialects of quantum matter and geometric space have to be combined into a single language. Matter appears to be rather precisely described in terms of the language of quantum mechanics. Quarks and electrons exchange force-carrying particles such as photons and gluons and thereby feel the electromagnetic and strong nuclear forces. But, gravity is described by Einstein’s theory of general relativity as a purely geometric phenomenon. These geometric ideas of curvature and the dimensionality of space have nothing to do with quantum mechanics.

To unify these two great foundations of physics, a common language must be found. This new language will take some getting used to. In it, the distinction between matter and space dissolves away and is lost completely matter becomes a geometric phenomenon, and at the same time, space becomes an exotic form of matter.

Beginning with work on a quantum theory of gravity by John Wheeler and Bryce DeWitt in the 1960’s, and continuing with the so-called superstring theory of John Schwartz and Michael Green in the 1980’s, a primitive version of such a ‘quantum-geometric’ language is emerging. Not surprisingly, it borrows many ideas from ordinary quantum mechanics.

A basic concept in quantum mechanics is that every system of elementary particles is defined by a mathematical quantity called a wave function. This function can be used, for example, to predict the probability of finding an electron at a particular place and time within an atom. Rather than a single quantity, the wave function is actually a sum over an infinite number of factors or ‘states’, each representing a possible measurement outcome. Only one of these states can be observed at a time.

By direct analogy, in quantum gravitation, the geometry of space-time, whether flat or curved, is only one of an infinite variety of geometric shapes for space-time, and therefore the universe. All of these possibilities are described as separate states in the wave function for the universe.

But what determines the probability that the universe will have the particular geometry we now observe out of the infinitude of others? In quantum mechanics, the likelihood that an electron is located somewhere within an atom is determined by the external electric field acting on it. That field is usually provided by the protons in the atomic nucleus. Could there be some mysterious field ‘outside’ our universe that determines its probability?

According to Cambridge University theorist Stephen Hawking, this is the wrong way to look at the problem. Unlike the electron acted upon by protons, our universe is completely self-contained. It requires no outside conditions or fields to help define its probability. The likelihood that our universe looks the way it does depends only on the strengths of the fields within it.

Among these internal fields, there may even be ones that we haven’t yet discovered. Could the cosmological constant be the fingerprint in our universe of a new ‘hidden’ field in Nature? This new field could affect the likelihood of our universe just as a kettle of soup may contain unknown ingredients although we can still precisely determine the kettle’s mass.

A series of mathematical considerations led Hawking to deduce that the weaker the hidden field becomes, the smaller will be the value we observe for the cosmological constant, and surprisingly, the more likely will be the current geometry of the universe.

This, in turn, implies that if Lambda were big enough to measure by astronomers in the first place, our universe would be an improbable one. Philosophically, this may not trouble those who see our cosmos as absolutely unique, but in a world seemingly ruled by probability, a counter view is also possible. There may, in fact, exist an infinite number of universes, but only a minority of them have the correct blend of physical laws and physical conditions resembling our life-nurturing one.

Hawking continued his line of speculation by suggesting that, if at the so-called Planck scale of 10 to the power of -33 centimeters the cosmos could be thought of as an effervescent landscape, or “space-time foam”, then perhaps a natural mechanism could exist for eliminating the cosmological constant for good.

One of the curiosities of combining the speed of light and Newton’s constant of gravitation from general relativity, with Planck’s constant from quantum mechanics, is that they can be made to define unique values for length, time and energy. Physicists believe that at these Planck scales represented by 10 to the power of -33 centimeters and 10 to the power of -43 seconds, general relativity and quantum mechanics blend together to become a single, comprehensive theory of the physical world: The Theory Of Everything. The energy associated with this unification, 10 to the power of 19 billion electron volts, is almost unimaginably big by the standards of modern technology.

The universe itself, soon after the Big Bang, must also have passed through such scales of space, time and energy during its first instants of existence. Cosmologists refer to this period as the Planck Era. It marks the earliest times that physicists are able to explore the universe’s physical state without having a complete Theory of Everything to guide them.

Harvard University physicist Sidney Coleman has recently pursued this thought to a possible conclusion. Instead of some mysterious new field in Nature, maybe the Lambda term appears in our theories because we are using the wrong starting model for the geometry of space at the Planck scale.

Previous thinking on the structure of space-time had assumed that it behaved in some sense like a smooth rubber sheet. Under the action of matter and energy, space-time could be deformed into a variety of shapes, each a possible geometric state for the universe. Nearly all candidates for the Theory of Everything’s embed their fields and symmetries in such a smooth geometrical arena.

But what if space-time were far more complicated? One possibility is that ‘wormholes’ exist, filling space-time with a network of tunnels. The fabric of space-time may have more in common with a piece of Swiss cheese than with a smooth rubber sheet.

According to Coleman, the addition of wormholes to space-time means that, like the ripples from many stones tossed into a pond, one geometric state for the universe could interfere with another. The most likely states ( or the biggest ripples) would win out. The mathematics suggest that quantum wormhole interference at the Planck scale makes universes with cosmological constants other than zero exceedingly unlikely.

How big would wormholes have to be to have such dramatic repurcussions? Surprisingly, the calculations suggest that small is beautiful. Wormholes the size of dogs and planets would be very rare. Universes containing even a few of them would exist with a vanishingly low probability. But wormholes smaller than 10 to the power of -33 centimeters could be everywhere. A volume the size of a sugar cube might be teeming with uncounted trillions of them flashing in and out of existence!

Coleman proposes that the action of these previously ignored mini- wormholes upon the geometric fabric of the universe that forces Lambda to be almost exactly zero. Like quantum ‘Pac Men’, they gobble up all the latent energy of space-time that would otherwise have appeared to us in the form of a measureable cosmological constant!

The addition of wormholes to the description of space-time admits the possibility that our universe did not spring into being aloof and independent, but was influenced by how other space-times had already evolved – ghostly mathematical universes with which we can never communicate directly.

The most likely of these universes had Lambda near zero, and it is these states that beat out all other contenders. In a bizarre form of quantum democracy, our universe may have been forced to follow the majority, evolving into the high probability state we now observe, without a detectable cosmological constant.

Wormholes? Wave functions? Hidden fields? The answer to the cosmological constant’s smallness, or absence, seems to recede into the farthest reaches of abstract thinking, faster than most of us can catch up.

As ingenious as these new ideas may seem, the final pages in this unusual story have probably not been written, especially since we can’t put any of these ideas to a direct test. It is a tribute to Einstein’s genius that even his ‘biggest blunder’ made near the beginning of this century still plagues physicists and astronomers as we prepare to enter the 21st century. Who would ever have thought that something that may not even exist would lead to such enormous problems!


Candidates for the Dark Matter

What is the nature of the "dark matter", this mysterious material that exerts a gravitational pull, but does not emit nor absorb light? Astronomers do not know.

There are a number of plausible speculations on the nature of the dark matter:

  • Brown Dwarfs: if a star's mass is less than one twentieth of our Sun, its core is not hot enough to burn either hydrogen or deuterium, so it shines only by virtue of its gravitational contraction. These dim objects, intermediate between stars and planets, are not luminous enough to be directly detectable by our telescopes. Brown Dwarfs and similar objects have been nicknamed MACHOs (MAssive Compact Halo Objects) by astronomers. These MACHOs are potentially detectable by gravitational lensing experiments. If the dark matter is made mostly of MACHOs, then it is likely that baryonic matter does make up most of the mass of the universe.
  • Supermassive Black Holes: these are thought to power distant "K" type quasars. Some astronomers speculate that dark matter may be made up of copious numbers of black holes. These black holes are also potentially detectable through their lensing effects.
  • New forms of matter: particle physicists, scientists who work to understand the fundamental forces of nature and the composition of matter, have speculated that there are new forces and new types of particles. One of the primary motivations for building "supercolliders" is to try to produce this matter in the laboratory. Since the universe was very dense and hot in the early moments following the Big Bang, the universe itself was a wonderful particle accelerator. Cosmologists speculate that the dark matter may be made of particles produced shortly after the Big Bang. These particles would be very different from ordinary "baryonic matter". Cosmologists call these hypothetical particles WIMPs (for Weakly Interacting Massive Particles) or "non-baryonic matter".

Potrebbe piacerti anche

Matter and energy are interchangeable if you know what matter and energy really are. Both processes actually occur in our sun. The universe will last forever but we will not, the solar system will not, the milky way will not. If you could determine the age of the elemental atoms comprising the average human, then parts of us are trillions, yes, trillions of years old. The primary constituents of those atoms/energy will never cease to exist. Only the patterns change. Human patterns are very finite. Atomic patterns are very long lived. The primary constituents , just like the universe, never die. However, change is constant. Happy trails, guardians. anon989843 yesterday

Haven't you figured out yet that theories that lead to dead ends are 'dead end theories'. The 'big bang' theory is squarely in this category, and thankfully, more scientists are beginning to figure that out. Gravity is only part of the equation when it comes to the workings of the universe.

On another point, the continuation of the religious brainwashing of a major portion of the youth on this planet serves no positive purpose to man as a whole. This simply demonstrates human nature at its worst: man controlling man. If you were God, how would you feel if someone did things on your behalf without your permission. The 'big bang' theory is as much a 'con' as religion. Happy trails earthlings. anon953370 now

It won't "last" forever in the sense that there will be the "same" thing after a very extended period of time, but as it changes constantly, this will last forever and ever and ever, and it even might contract and "die" as we understand this process today. It will only contract to an extend that was before the "big bang" - and bang! The whole thing will start over again and again -- that's for sure! anon346601 August 29, 2013

Yes, stars burn hydrogen but galaxies produce hydrogen. The hydrogen cycle is but a small part of the universal cycle. I think scientists generally become too focused and specific in their education and later in their endeavors to put it all together.

The universe is cyclic in nature, without beginning or end, and self balancing. One may come to understand it because all the processes are going on at the same time just not in the same place, but certainly within our e-m observable range. I don't consider myself to be smart but I do think some scientists are just dumb. Mark my words: within 50 years they will be teaching the entire process in grade school. anon345003 August 14, 2013

Surely the universe, or at least a large proportion of the matter, can't last forever. Stars only have a finite amount of fuel for their nuclear reactions. Once this is used up, they die. Unless new stars can be formed endlessly from some unknown source of hydrogen, then the universe is going to end up a very cold, dark and lonely place. Perhaps the space itself will continue to exist, but complex life won't -- that seems fairly certain. anon319797 February 14, 2013

Rest easy folks. The universe will last forever. It is a self balancing system which is not expanding. It only seems to be. I wonder how long it will take the mental midgets who rule the scientific community today to figure that one out.

Isn't it amazing how theoretical science, without intuitive thinking, degenerates into science fiction? Someone should do a study on how the Nobel Prize has contributed to junk science. I love science fiction, but if you're the kind of person who believes we only have so much time on earth before an apocalypse, then it's not comforting to know these boys (our brightest minds?) are throwing it away. When they do understand the self-balancing process of the universe, they will understand. SteamLouis October 26, 2012

@ysmina-- You mean like a second big bang?

Scientists are also saying that the universe is constantly expanding. At one point, it's supposed to become so large that the temperature of the universe will either cause everything to freeze or to burn out.

There are so many theories about the end of the universe out there. ysmina 6 hours ago

I personally think that our universe is contained within other universes. So even though it will close in on itself and disappear one day, it will be replaced by another universe.

It's also kind of pointless to think about because none of us are going to be here to witness any of this. bluedolphin 14 hours ago

From the point of view of religious theory, one argument is that the universe will eventually come to an end because we have already been informed by God about the apocalypse. The end of the world or the universe is mentioned by many religious texts.

Scientists might think that the universe will last an indefinite amount of time but I don't think that any of these estimations are accurate because ultimately, a supreme being will make that decision. anon294712 October 2, 2012

"Is it possible that some particles in universe can travel faster than light?"

According to physics, technically not, but it is known that when something approaches the speed of light that time slows down substantially.

So, say you were on a ship that approached light speed and time slowed down. You could technically travel a distance for 30 years that would usually take you 100 years (3:10 ratio is not correct, just an example) at that same speed if time didn't slow down.

The catch here is that time only slows down for the ship moving at near light speed so everything else would have aged 100 years, where you have only aged 30. This is how time travel to the future is thought to be possible, as well.

My point is that no, you technically didn't travel past the speed of light, but you traveled 100 years' worth of distance in 30 years, so wrap your mind around that. anon221452 October 12, 2011

"The question of how long the universe will last is related to the question of how long the human species, or our descendants, will last"

No, it isn't. It's related to how long the universe itself will exist with or without humans. Just because humans are gone doesn't mean other life forms or species don't exist elsewhere. At best, you could say it's related to how long the universe will be able to support life, period. anon93480 July 4, 2010

According to Quantum Theory it is possible. AnissimovM 6 hours ago

Is the possible that some particles in universe can travel faster than light?


Guarda il video: Secondo La Scienza Potremmo Vivere Tutti In un Universo 2D (Gennaio 2022).