L'universo è infinito?

Cos’è l’infinito? L’universo è infinito? La sequenza dei numeri 1, 2, 3, 4, ecc. è infinita? Se questa sequenza si interrompe è perché c’è un numero maggiore di tutti gli altri. Possiamo quindi trasformare la domanda iniziale chiedendoci: esiste un numero maggiore di tutti gli altri? La risposta è no, e si dimostra supponendo che ce ne sia una, chiamiamola N, e mostrando che si arriva a una contraddizione. Basta aggiungere 1 a questo numero e N + 1 è maggiore di N, il che contraddice l’ipotesi iniziale. Quindi la sequenza di numeri interi è infinita.

Questo esempio è interessante perché mostra che la mente umana è capace di immaginare una nozione che non corrisponde ad alcuna osservazione. In tutto ciò che osserviamo quotidianamente, non incontriamo mai l’infinito: il numero di lettere in un libro, il numero di libri in una biblioteca può essere grande, il numero di granelli di sabbia su una spiaggia molto grande, ma non sono infiniti.

Ora torniamo alla nostra domanda iniziale: la dimensione dell’universo. Molto prima che sapessimo misurare la distanza che ci separa dalle stelle di galassie lontane, un filosofo del XVI secolo Giordano Bruno, immaginava che l’universo dovesse essere infinito perché, diceva, “non c’è ragione, convenienza, possibilità, senso o la natura che gli assegna un limite. E ha aggiunto un’immagine mentale che ci permette di rappresentare questo infinito: quella di una linea dell’orizzonte che dà l’impressione che il paesaggio si fermi lì, ma quando andiamo avanti, questa linea dell’orizzonte si allontana, scoprendo nuovi paesaggi. La Chiesa italiana lo ha condannato al rogo per simili affermazioni, ma questa è un’altra storia…

Oggi otteniamo informazioni sulle dimensioni dell’universo osservando la distribuzione delle stelle nel cielo. Rileviamo la luce che ci inviano e dalle sue caratteristiche sappiamo dedurre la loro distanza dalla Terra. Quindi la dimensione dell’universo è almeno uguale a questa distanza, ma questo non ci permette di sapere se è infinito o meno. È comunque meglio di niente, e possiamo chiederci: oggi, qual è la distanza massima misurata dagli astronomi? O, se preferite, quanto è grande l’universo osservabile oggi?

Lì possiamo fare il collegamento con un’altra questione: quella dell’espansione dell’universo. Le nostre attuali conoscenze ci consentono di affermare che l’universo è in espansione da almeno 13,7 miliardi di anni, quello che viene chiamato il Big Bang. Questo è sufficiente per rispondere alla domanda sulla dimensione dell’universo osservabile.

Nel 1965 i fisici identificarono la cosiddetta radiazione elettromagnetica “fossile”, detta anche “radiazione cosmica di fondo”, radiazione emessa poco (300.000 anni) dopo il Big Bang, quando si formarono i primi atomi. Quando rileviamo un fotone di questa radiazione di fondo, è un fotone emesso circa 13,7 miliardi di anni fa, non è vero? Quanta distanza percorre la luce durante questo intervallo di tempo? Bene, 13,7 miliardi di anni luce, ovviamente!

Ma poiché l’universo si sta espandendo, l’oggetto celeste che ha emesso questo fotone si trova oggi a una distanza molto maggiore. Per calcolarlo, hai bisogno di una teoria di questa espansione. Sotto il “modello standard della cosmologia” (il modello teorico che meglio rappresenta le osservazioni su larga scala dell’universo), ci sono 46,5 miliardi di anni luce. E poiché la radiazione cosmica ha le stesse proprietà in tutte le direzioni, la geometria di questo universo osservabile è quella di una sfera.

Possiamo ora riassumere le nostre attuali conoscenze: secondo le migliori teorie che abbiamo, l’universo osservabile è una sfera di circa 100 miliardi di anni luce di diametro, e man mano che l’universo si espande, questa dimensione aumenta in permanenza.

Costantemente? In verità, non lo sappiamo. Ma se questa espansione non si ferma, significa che il raggio della sfera un giorno sarà maggiore di qualsiasi numero preso in anticipo, giusto?

Ma non è proprio questo ciò che si intende per infinito?