Robert L. Oldershaw
Amherst College
Amherst, MA 01002 rloldershaw@amherst.edu
Riguardo alla cosmologia, viviamo in un tempo molto privilegiato. Quando leggiamo di cambi di paradigma eccitanti e rivoluzionari, in cui le nostre più fondamentali idee sulla natura subiscono revisioni radicali, il dramma solitamente è avvenuto molto prima della nostra nascita. Oggi, tuttavia, abbiamo la rara opportunità di vedere direttamente una profonda trasformazione nella nostra comprensione di come l'Universo sia strutturato. Questo cambiamento in corso dei paradigmi cosmologici da un cosmo piccolo e “finito” ad un cosmo infinito e frattale è iniziato due decenni fa ed è in pieno svolgimento ora. La versione breve di quanto sta avvenendo va in questo modo. Per circa 50 anni il modello del Big Bang dell'Universo ha fornito una eccellente spiegazione per le osservazioni cosmologiche di base: una espansione in scala molto grande, uno sfondo approssimativamente uniforme di radiazione in microonde e un set unico di abbondanti elementi cosmici. Tuttavia, il modello aveva qualche problema tecnico, come un inizio dello spaziotempo acausale, una mancanza di monopoli magnetici, un inatteso alto livello di uniformità e un enigmatico bilanciamento tra stati aperti e chiusi. Quindi nei primi anni '80, Alan Guth ha mostrato come questi e altri problemi del modello del Big Bang fossero risolvibili in un colpo con lo Scenario Inflazionario (1), che ha postulato un brevissimo periodo di espansione ultra rapida subito dopo il Big Bang.
La teoria dell'Inflazione ha guadagnato supporto analitico e osservativo negli anni ed ora è pienamente accettato dai cosmologi come pietra d'angolo del paradigma del Big Bang, ma è avvenuto qualcosa di ironico. Nonostante lo Scenario Inflazionario fosse nato per salvare il modello del Big Bang, la conseguenza più logica del procedere con il concetto dell'Inflazione è la sostituzione del paradigma del Big Bang con un paradigma ancora più ampio. Secondo Guth (2) e un numero crescente di importanti cosmologi, la versione più naturale della teoria dell'Inflazione è l'Inflazione Eterna, in cui l'Inflazione è, era e sarà sempre in corso per un numero infinito di dimensioni di scala. Il nuovo paradigma al quale i cosmologi sono arrivati da diverse strade, è una gerarchia frattale infinita con “universi” dentro “universi” senza fine. L'astronomo Carl Sagan (3) si rivolse all'idea generale di un universo frattale infinito come “strana, inquietante, evocativa – una delle congetture più raffinate nella scienza o nella religione”.
Questa è la storia di base, ma per i profondi cambiamenti che il paradigma frattale avrà sulla nostra comprensione dell'Universo e il posto che gli umani occupano in questo Universo, è importante esplorare le implicazioni di questa nuova versione. Primo, non c'è limite o confine dell'Universo; lo spazio è infinito in tutte le direzioni. Quello a cui ci siamo riferiti come “L'Universo” può essere chiamato in modo più appropriato l'”universo osservabile” (notate la piccola “u”) o il “Volume di Hubble” ed è solo una piccola parte di quella che si potrebbe chiamare “metagalassia” o “universo del livello 1”. Al momento non abbiamo modo di determinare la dimensione della nostra metagalassia o il numero di galassie che contiene, ma potremmo assumere ragionevolmente che entrambe le figure andrebbero molto oltre qualsiasi cosa sia stata contemplata in precedenza. Ci sarebbe un numero infinito di questi universi di livello 1 e in una scala inimmaginabile sarebbero anch'essi organizzati in universi di livello 2 e così via senza limite.
Secondo, anche il tempo è infinito nell'Universo frattale sconfinato. Mentre il nostro Volume di Hubble può essere nato ed essersi espanso circa 13.7 miliardi di anni fa, l'Universo è sempre esistito e sempre esisterà. Parti dell'Universo possono essere create o annientate, possono espandersi o contrarsi, ma la gerarchia frattale infinita rimane immutata in generale e quindi non ha limiti temporali. Terzo, non c'è limite alle dimensioni di scala. Nel paradigma frattale infinito non esiste classe degli oggetti più grandi come limite alla gerarchia cosmologica; la gerarchia è infinita in scala. Questo fatto rimuove uno degli aspetti più sospetti del vecchio paradigma. I filosofi naturali hanno da tempo notato il fatto insolito che nel paradigma del Big Bang gli umani si trovano nel mezzo della gerarchia di scala della natura. Questo stato antropocentrico sembrava violare il concetto Copernicano per cui quando gli umani si trovano al centro del cosmo, dovreste sospettare che un pregiudizio vi stia portando fuori strada. In una gerarchia frattale infinita non esiste il centro dell'Universo e nessuna cornice di riferimento preferita.
Nascono immediatamente alcune domande interessanti. Perchè le gerarchie frattali sono così onnipresenti in natura? Studiando i fenomeni empirici nell'universo osservabile, quanto saremo in grado di apprendere scientificamente in merito alle parti dell'Universo che stanno oltre i nostri limiti osservativi? La gerarchia cosmologica infinita possiede una scala più bassa delle particelle subatomiche come si pensa ora o questo è un altro limite artificiale per un Universo frattale infinito che in realtà si estende senza limiti a scale ancora più piccole?
Secoli fa Immanuel Kant, J.H. Lambert e pochi altri proposero un modello gerarchico infinito della natura, basandosi largamente su argomenti di filosofia naturale. Questo paradigma gerarchico generale non ha mai raccolto un grande seguito, ma è rimasto in vita grazie a numerose riscoperte. Nell'800 e nel '900 alcuni scienziati, incluso E.E.Fourier d'Albe, F.Selety, C.V.L. Charlier e G. de Vaucouleurs, hanno suggerito modelli cosmologici gerarchici basandosi sull'organizzazione gerarchica nell'universo osservabile. Quindi verso la fine degli anni '70, il matematico B.B. Mandelbrot (4) ha dato nuova vita e diffusa esposizione al paradigma gerarchico, sviluppando la matematica della geometria frattale e dimostrando che i fenomeni frattali su auto-similarità gerarchica sono onnipresenti in natura. In questo modo i filosofi naturali, gli scienziati empirici, i matematici e ora i fisici teorici hanno tutti trovato la loro via, lentamente ma certamente, verso il paradigma frattale infinito. Esistono più strade per questo paradigma e certamente molte diverse versioni (5,6,7) del paradigma di base, che hanno le proprie uniche spiegazioni teoriche del perchè la natura sia organizzata in questo modo, ma il paradigma generale in cui la natura è una gerarchia infinita di mondi dentro mondi, è arrivato pienamente e sarà probabilmente il nostro paradigma cosmologico dominante nel prossimo futuro.
Riferimenti
1.Guth, A.H. and Steinhardt, P.J., “The Inflationary Universe”, Scientific American, 250(5), 116-128 (1984).
2.Guth, A.H., The Inflationary Universe, Addison-Wesley, New York (1997).
3.Sagan, C., Cosmos, Random House, New York (1980).
4.Mandelbrot, B.B., Fractals, W.H. Freeman, San Francisco (1977), and The Fractal Geometry of Nature, W.H. Freeman, New York (1983).
5.The present author’s ideas on fractal cosmology are reviewed at this website.
6.Tegmark, M., “Parallel Universes”, Scientific American, 288(5), 41-51 (2003).
7.Baryshev, Y. and Teerikorpi, P., The Discovery of Cosmic Fractals, World Scientific, Singapore (2002).
Fonte: http://www3.amherst.edu/~rloldershaw/ifu.htm
Vedi: http://www3.amherst.edu/~rloldershaw/menu.html http://scholar.google.it/scholar?as_ylo=2008&q=Robert+L.+Oldershaw&hl=it&as_sdt=0