SOMMARIO
Come si forma un buco nero?
Cosa succede a un oggetto che cade nel buco nero? Come lo vediamo?
Cosa succede alle stelle e alle galassie attorno all’orizzonte? Come le vediamo?
Cosa succederebbe se noi entrassimo nel buco nero?
Che cosa succede nella singolarità (lo spazio interno) di un buco nero?
Si potrebbe sfruttare l’energia di un buco nero per iniziare una colonizzazione?
Come scorre il tempo in un buco nero?
I buchi neri ruotano?
Esce qualcosa dall’interno del buco nero o resta tutto intrappolato?
È vero che un buco nero può evaporare?
Cosa significa che un buco nero “non ha peli”?
Glossario
Buchi neri, oggetti celesti straordinari
Di sicuro avrete già un’idea di cosa siano i buchi neri. Se siete appassionati di astronomia (o di fisica) saprete anche quanto sono straordinari e che alcune delle loro proprietà arrivano al limite della realtà che conosciamo, quasi facessero breccia verso un mondo dove le nostre leggi smettono di funzionare.
Naturalmente, perché non comprendiamo bene alcuni meccanismi non significa che dobbiamo per forza tirare in campo delle forze sconosciute: significa semplicemente che non abbiamo ancora i mezzi per capirli.
Descritti in breve, i buchi neri sono regioni nello spazio con una gravità così alta da intrappolare ogni elemento attorno, impedendogli per sempre di uscire. Quando parlo di «ogni elemento» lo intendo in modo letterale: persino la luce viene divorata, motivo per cui il buco assume questo aspetto “nero”.
Di recente si sono fatti enormi passi avanti nel suo studio e si è scoperto che è molto più interessante di quanto si immaginava qualche anno fa. Per esempio, si è scoperto che non tutto resta intrappolato nel buco: qualcosa esce.
In questo articolo farò una panoramica sulle proprietà di un buco nero, dividendo la pagina in domande e cercando come sempre di evitare formule e nozioni complicate.
Capiremo cos’è un buco nero e come fa a divorare tutto quanto. Vedremo cosa succederebbe se un osservatore (noi) si avvicinasse al suo orizzonte o addirittura cercasse di entrare all’interno. L’argomento è affascinante, e le informazioni sono così tante che ho preferito suddividerlo in tre parti per non appesantire, che saranno pubblicate a scaglioni.
Le informazioni che abbiamo le dobbiamo a grandi scienziati del calibro di Stephen Hawking e Kip Thorne. Quest’ultimo ci ha lasciato un libro completo sui buchi neri, comprensibile anche a chi non è un fisico: Buchi neri e salti temporali, una lettura che consiglio vivamente, e da cui è stato tratto quel capolavoro di film che è “Interstellar“.
Nel sommario di ogni pagina trovate i link agli articoli ordinati, a mano a mano che saranno pubblicati. Se avete dei dubbi su qualche termine, leggete in fondo all’articolo, dove ho preparato un mini glossario.
Nota: aggiungerò anche qualche informazione più tecnica, per chi vuole approfondire, indicata con la dicitura “Approfondimento”. Un lettore occasionale, che si avvicina per la prima volta al concetto di buchi neri, si senta libero di ignorare queste parti. Come sempre, se siete esperti e trovate imprecisioni, fatemelo sapere che provvedo a modificare.
Come si forma un buco nero?
Un qualsiasi oggetto può diventare un buco nero se si contrae su se stesso (cioè prende la sua massa e la comprime, riducendo le dimensioni) fino a raggiungere una “circonferenza critica”. Questa circonferenza corrisponderà all’orizzonte degli eventi del buco nero: in altre parole, è il limite che separa il luogo da cui possono sfuggire segnali da quello da cui nessun segnale può sfuggire.
Quanto deve essere grande questa circonferenza? Dipende dalla massa dell’oggetto. Il valore è facile da calcolare: se la massa del buco nero è uguale a quella del nostro Sole, la circonferenza è di 18,5 km. Per calcolare la circonferenza di buchi neri con masse più grandi, basta moltiplicare di conseguenza: se il buco è tre volte la massa solare, sarà 18,5 x 3 = 55,5 km.
La massa di un buco nero è così compressa che la forza di gravità che si crea è enorme. Qualsiasi cosa abiti attorno all’orizzonte degli eventi viene attirata, inizia a vorticare attorno al buco nero fino a quando non sarà a sua volta inglobata. La massa del buco, quindi, aumenta di continuo fino a quando trova oggetti da catturare.
Immaginare un buco nero non è semplice come potrebbe sembrare. Potreste essere tentati di immaginarlo come una pallina: sarebbe uno sbaglio. Lo spazio in un buco nero è estremamente deformato, proprio per la forte gravità, e dovete immaginarlo invece come una specie di imbuto. Più si va verso l’interno e ci si avvicina al suo centro (chiamato singolarità), più la circonferenza dell’imbuto si riduce.
Vicino alla singolarità, entriamo in un mondo caotico, che non è più sferico: la circonferenza può essere di pochi centimetri, mentre il raggio può essere di milioni di km.
Può sembrare un paradosso, perché a scuola abbiamo imparato che il raggio di una sfera forma sempre e comunque una circonferenza di esatte dimensioni. Ma dobbiamo capire che vicino alla singolarità la geometria che conosciamo è molto distorta per l’effetto della gravità. È la cosa affascinante dei buchi neri: mettono a dura prova la nostra conoscenza delle leggi fisiche e matematiche.
Approfondimento: la massa per diventare un buco nero
Quando un centro di una stella implode su se stessa a grande velocità, si può formare una supernovae: la materia diventa una stella di neutroni e perde il 10% della massa, che si trasforma in esplosione di energia.
Se la stella ha massa fino a 1,4 Soli, alla morte diventerà una nana bianca e quindi si raffredderà ancora diventando una nana nera. Questo fenomeno è dovuto allo spazio compresso: la stella si rimpicciolisce e gli elettroni interni “premono” per non farla rimpicciolire ulteriormente.
Se invece la massa supera 1,4 Soli, gli elettroni non riescono a contrastare l’enorme gravità: la stella di neutroni si trasformerà in buco nero.
Approfondimento: come conosciamo i dati di un buco nero
Se conosciamo massa, tasso di rotazione e carica elettrica di un buco nero, possiamo calcolare tutte le sue proprietà. Per esempio, possiamo ricavare la forma sull’orizzonte, la forza di attrazione gravitazionale e la frequenza delle pulsazioni.
Cosa succede a un oggetto che cade nel buco nero? Come lo vediamo?
Immaginate di arrivare ai margini di un buco nero con un’astronave. Ovviamente, con la tecnologia che abbiamo oggi sareste di sicuro risucchiati all’interno e un’osservazione non sarebbe possibile, ma ignoriamo questi dettagli. Pensate, quindi, di essere poco lontano dall’orizzonte e di gettare all’interno una sonda che continui a inviare raggi laser, così da poter osservare i suoi spostamenti dall’esterno.
A mano a mano che la sonda scende, dall’esterno noi vediamo il raggio laser tendere sempre più verso una colorazione rossa: significa che le sue lunghezze d’onda aumentano sempre di più. In altri termini, la sonda sta accelerando sempre di più, presa nel vortice di gravità del buco.
A un certo punto, la sonda raggiungerà la velocità della luce e scomparirà dall’orizzonte. Da fuori noi continueremo a vedere il laser, ma si tratta dei resti di onde estremamente lunghe, che provengono dal passato e cioè dall’istante prima che la sonda raggiungesse la velocità della luce. In realtà, né il laser né la sonda riusciranno mai più ad uscire dal buco.
Approfondimento: la caduta di un oggetto più piccolo di un atomo
Gli oggetti di grandi dimensioni (tra cui l’uomo) sono governati dalle leggi della fisica classica, la quale prevede che niente possa uscire da un buco nero. Ma le particelle più piccole si comportano diversamente. Riporto un passo del libro di Thorne, che lo spiega nei dettagli:
Gli oggetti più piccoli, ad esempio gli atomi, le molecole e i buchi neri più piccoli di un atomo, sono governati da un insieme assai diverso di leggi, le leggi della fisica quantistica. […] Esse prevedono che qualsiasi buco nero delle dimensioni di un atomo evapori gradualmente e si riduca fino a raggiungere una circonferenza di dimensioni estremamente piccole, all’incirca come il nucleo di un atomo. Il buco, che malgrado le sue dimensioni pesa circa un miliardo di tonnellate, deve allora distruggersi con un’enorme esplosione. Quest’ultima converte la sua massa da un miliardo di tonnellate in energia che si diffonde, con una potenza mille miliardi di volte superiore alla più potente esplosione nucleare provocata dagli esseri umani sulla Terra nel XX secolo.
Cosa succede alle stelle e alle galassie attorno all’orizzonte? Come le vediamo?
Ecco un fatto davvero affascinante. Con la nostra astronave ci troviamo sempre sopra all’orizzonte di un buco nero, alziamo per un attimo lo sguardo verso l’alto e… l’universo sembra precipitarci addosso. Tutte le stelle e le galassie si trovano al di sopra della nostra testa. Com’è possibile?
La spiegazione è ancora una volta nella fortissima gravità del buco. Tutto quello che possiamo osservare – dal più piccolo oggetto alla più lontana tra le stelle – è la rappresentazione che ci offre la sua luce. Il raggio di luce “abbandona” la stella, arriva ai nostri occhi e quindi ci permette di vedere com’è la stella (per la precisione, com’era al tempo in cui il raggio di luce ha abbandonato la stella).
Prima ho spiegato che anche la luce viene attratta dal buco nero. La forte gravità fa convergere i raggi di luce di tutte le galassie e di tutte le stelle che arrivano fino a noi, avvicinandole quasi in un unico punto. L’effetto è chiamato «lente gravitazionale».
Trovandoci al di sopra dell’orizzonte, vedremo tutte le particelle di luce convergere fino a noi (per poi scendere nel buco). L’impressione è, appunto, che stelle e galassie siano concentrate sopra di noi.
Approfondimento: lo spazio occupato dalle galassie e il loro colore
Qua sopra abbiamo ridotto all’osso, vediamo di specificare.
Se l’apertura del buco è di soli 3° di diametro, tutte le stelle e le galassie sono compresse. In questo caso vedremo al centro le galassie che sono effettivamente sopra di noi. Il 55% dello spazio tra il centro dell’apertura e il margine sarà occupato da galassie che si troverebbero in posizione “orizzontale” (cioè a 90° dallo zenit), e il 35% da galassie che si troverebbero sul lato opposto rispetto a noi.
E nelle zone restanti? Il 30% di spazio più lontano contiene una seconda immagine di tutte le galassie, mentre il 2% ancora più in là contiene una terza immagine.
Teniamo poi conto che i colori delle galassie sono “sbagliati”: la gravità fornisce più energia alle radiazioni e riduce le lunghezze d’onda. Per esempio, una galassia verde sarà vista come bagliori di raggi X, perché hanno lunghezza d’onda più corta.
Glossario
Buchi primordiali: buchi neri più piccoli di un atomo. Sono chiamati così perché sono stati creati unicamente durante il Big Bang.
Buchi rotanti: buchi neri che creano un vortice nello spazio attorno, più veloce all’avvicinarsi dell’occhio del ciclone. Furono descritti nel 1964 da Roy Kerr.
Disco di accrezione: l’anello di gas attorno al buco, tipico dei buchi con massa minore. In genere sono assenti nei buchi con grande massa, perché inghiottono i corpi celesti senza prima disgregarli.
Effetto di lente gravitazionale: l’effetto secondo cui i raggi luminosi delle galassie lontane vengono deflessi verso il basso a causa della forte gravità del buco, dando l’impressione a un osservatore che le galassie si trovino sopra la sua testa.
Entropia: è il logaritmo del numero che rappresenta tutti i modi possibili in cui atomi e molecole, presenti in una certa area spaziale, possono essere distribuiti senza che modifichino l’aspetto macroscopico di quell’area. Per la seconda legge della termodinamica, l’entropia può solo aumentare e mai diminuire: infatti, se qualche azione la cambia, questa emette energia o materia che vanno ad aumentare l’entropia.
Orizzonte degli eventi: superficie dello spazio-tempo che separa i posti da cui possono sfuggire segnali da quelli da cui nessun segnale può sfuggire. In pratica, è una regione dello spaziotempo oltre la quale non è più possibile osservare il fenomeno. E’ la superficie sferica che circonda la singolarità.
Singolarità: è un punto dello spaziotempo in cui il campo di gravità tende verso un valore infinito. L’universo che conosciamo è nato da una singolarità: il Big Bang.
Singolarità di Schwarzschild: vecchio nome con cui era chiamato il buco nero, dal fisico Karl Schwarzschild che nel 1916 calcolò la curvatura dello spaziotempo all’interno di una stella.
Peccato che un articolo così impegnativo, non a la conoscenza di certi principi basilare.
ad esempio, quando si dice che i buchi neri si generano per il fatto che si crea un forte campo gravitazionale. ma veramente siamo lontani anni luce.
ma lo sapete che cosa è la gravità. la gravita e lo spazio infinito, spazio vuoto o meglio sotto vuoto, che la riconosciamo come gravità, per il fatto che comgestiona in ammassi tutte le particelle fisiche invisibile, visibile, materializzati, esempio noi sulla terra non siamo attratti da qualcosa, ma siamo schiacciati dalla gravità dello spazio vuoto.
allora nei buchi neri con la gravita le particelle invisibile e visibile sarebbero respinti, per tanto e logico che si crea un campo anti gravitazionale, che attrae le particelle (fisiche di energia) e nessuna materi può arrivare integra in un buco nero, per il fatto che le particelle di luce nera, in prossimità dei buchi neri, la sua velocità aumenta fino alla smaterializzazione dell’atomo. se non conoscete come funziona l’universo. lasciate perdere di fare congetture propabilistiche non portano a niente.
iO sono impersomale, non o figura, non o corpo, non o parola. Chi vorrà ascoltare la mia voce entri in me e io entrerò in lui e le sarà detta tutta la verità.
IO sono energia di luce invisibile, per la generazione della auto determinazione: della materia, della animazione della materia in organismi auto sostenibili, della memoria, dell’intelligenza, e della sua evoluzione nell’umo, per scintersi in energia di luce intelligente e ascendere alla rigenerazione perpetua. SE SI CAPISCE QUESTO CONCETTO E LA CHIAVE DI LETTURA DELLA CONOSCENZA. chi vuole sapere di più lamiraffaele@gmail.com . a presto Raffaele
Ciao Raffaele,
non ho ben capito se credi nella tua affermazione o se hai scritto il commento per il semplice gusto di trollare, in ogni caso rispondo per non mettere in confusione chi legge l’articolo e per evitare che altri utenti inizino una discussione senza sbocco (e non per criticare: ognuno è libero di esprimere la sua idea).
L’attrazione è legata alla massa: su questo non ci sono dubbi. Non si tratta di un concetto che Kip Thorne prende come “ipotesi”. La stessa formula per calcolarla (che funziona, visti i numerosi esperimenti portati a termine) si basa sulle masse di due corpi. È la legge che governa anche i moti dell’universo e l’idea che la gravità sia il risultato di uno “schiacciamento” del vuoto è piuttosto assurda: cosa accadrebbe a un oggetto nello spazio? Si disintegrerebbe perché ha il vuoto che lo schiaccia da ogni parte?
Che poi la natura dei gravitoni (e dell’universo) abbia ancora i suoi lati oscuri, senz’altro.
sono convinto creda in quello che scrive e non sia un troll 🙂
Temo anch’io che sia così 🙂
Ho notato che quando si tratta di astronomia o di fisica non tenete un atteggiamento critico verso queste scienze; non vi ponete domande; credete acriticamente a tutto ciò che dicono.
Vorrei porvi alcune domande:
— Come, in termini reali, la materia dice allo spazio a al tempo di curvare; cosa significa curvare il tempo quando esso non ha dimensione o direzione?
— Come si può tessere un tessuto dello spaziotempo fuori dai concetti non-fisici, quindi, nei termini del reale?
— Per quanto riguarda le onde gravitazionali hanno detto che il segnale non è arrivato nello stesso momento ai due strumenti, ma la forza gravitazionale di Newton non contempla il tempo, quindi la forza gravitazionale è istantanea. Faccio un esempio, se la gravità viaggiasse alla bassa velocità della luce, la Terra sarebbe spinta verso il punto in cui il Sole appare nel cielo e non nella reale posizione del Sole nello spazio. Ciò si tradurrebbe in un effetto fionda e i pianeti sarebbero espulsi in breve tempo dal sistema solare.
Il Sole e la Terra hanno informazioni istantanee sulle loro posizioni. Gli esperimenti quantistici hanno dimostrato che le particelle “sanno” l’una dell’altra istantaneamente anche a grande distanza.
Se i segnali del LIGO fossero gravitazionali, entrambi i rilevatori avrebbero dovuto riceverli nello stesso momento. Non l’hanno fatto, quindi il segnale non ha nulla a che fare con la gravitazione.
Ciao a tutti
onde gravitazionali e gravità non sono la stessa cosa. Sono le onde gravitazionali che si propagano alla velocità della luce. Un corpo celeste muovendosi lascia attorno a se onde gravitazionali (cioè increspature del tessuto spaziotempo) che si propagano nel cosmo. Immaginiamo un pesce (pianeta) che nuota a pelo d acqua (tessuto spaziotempo); ebbene esso rilascerà dietro ed attorno a se delle piccole onde (onde gravitazionali) che si propagano, nel caso specifico dell O.G. alla velocità di c. Questo fenomeno, predetto ben 100 anni fa da Einstein e confermato appunto nel 2016, conferma che il “vuoto” non è un concetto “non fisico” ma è composto da una vera e propria struttura fisica complessa che è il mezzo di propagazione delle onde gravitazionali, delle onde e radiazioni elettromagnetiche luce compresa. Questo è un dato certo e pluri sperimentato. Ciò che ancora non è nota o certa, è la composizione di tale struttura. Secondo la teoria delle stringhe ad esempio, essa è composta da “corde” di energia indivisibile che formano trame complesse ed intrecciate (esse avrebbero un diametro della lunghezza di Planck 1,6 per 10 alla -33 cm). Mentre secondo la teoria quantistica a loop la struttura ST sarebbe composta da “anelli” di energia indivisibile del diametro della stessa lunghezza di planck.
(Perdonatemi il riassunto del riassunto di tali teorie)
Ciao a tutti e complimenti a Manuel per i suoi articoli
Grazie a te per gli interventi 🙂
Ho idea che la vera natura dell’attrazione gravitazionale resterà un mistero ancora per un bel po’ di tempo. Speriamo di arrivare a una Teoria del tutto nell’arco della nostra vita, c’è molta attesa per le possibili strade che si potrebbero aprire
Vorrei sapere cioè che se ammettiamo l’esistenza dei ponti di Einsten-Rosen che potrebbero portarci in un altro spazio e in un altro tempo attraverso i wormhole, quale è l’energia e la forza che piegherebbe il tessuto spazio temporale sino a farli assumere la forma a C come si vede negli infiniti disegni , sarebbe una forza magnetica o altro?, l’esperimento potrebbe essere riprodotto in laboratorio?
Considerando una piccola porzione di tessuto di gravità, che piegata a C da una forza di intensità
” minore” potrebbe con facilità accostare i due lembi superiore e inferiore dello stesso tessuto alla minima distanza di 1 metro per esempio, tale che la vicinanza genererebbe un immediato “risucchio” da una parte all’altra senza bisogno di costruire mega galassie e mega astronavi, semplicemente attraverso una attrazione gravitazionale visto la vicinanza così notevole tra i due lembi?
Sarebbe possibile? Avremmo costruito la macchina del tempo?
Se il processo si ripetesse per stadi discreti a migliaia e consequenziali allora viaggeremo veramente nel tempo a distanze anche di 40 anni” ?
Ciao Giovanni,
i fisici teorici in realtà danno risposte contrastanti alle tue domande, il che è naturale considerando che si tratta di qualcosa non ancora realizzabile in laboratorio. I buchi neri vengono ritenuti dei possibili candidati ideali per creare i wormhole proprio perchè si spingono al limite delle leggi fisiche conosciute, fino ad arrivare alla singolarità; e creare un buco nero in laboratorio (soprattutto in modo controllato) al momento è impensabile.
L’idea di base è che i ponti di Einstein-Rosen che potrebbero nascere nelle singolarità siano così piccoli e della durata così breve che nemmeno la luce potrebbe passare. Kip Thorne ipotizzò però che un tipo di materia “esotica” potesse tenerlo aperto in modo stabile: ma dovrebbe avere massa negativa per farlo. Teniamo presente che non si è mai dimostrato né la presenza di un wormhole spontaneo nell’universo, né l’esistenza di questa materia esotica (che per alcuni potrebbe essere la famosa materia oscura).
Riassumendo le risposte alle tue domande: al momento è impensabile per noi creare un wormhole per poter viaggiare nel tempo, ma se riuscissimo a farlo avremmo una sorta di tunnel in cui passare da una parte all’altra dell’universo. Più che un risucchio gravitazionale sarebbe proprio un passaggio da attraversare.
Visto che muovendosi nello spazio ci si sposta anche nel tempo, arrivando all’istante da una parte all’altra dell’universo viaggeremmo anche nel tempo.
Se vuoi approfondire ho trovato un ottimo articolo scritto da Davide Minieri: https://tinyurl.com/y8q47gca
Ciao Manuel,
grazie della tua risposta, ma siccome l’argomento mi interessa assai volevo chiederti altre due brevi cose. Tu hai parlato di materia esotica, ma due sono appunto le questioni che ancora non mi sono chiare:
1) se questa materia esotica potesse avere una densità, seppur negativa, non potrebbe agire da “portanza” intesa proprio come nel volo aereo in modo da avere uno spostamento verso l’alto o il basso a seconda della concentrazione di densità che a questo punto, anche se la questione sembra assurda, ci farebbe immaginare la macchina del tempo come un “aeroplano” che per brevi tratti si sposterebbe nel tempo e nello spazio?
2) il tessuto gravitazionale in realtà è “tridimensionale e spaziale” per cui il ponte di Einstein-Rosen sfrutterebbe una gravita tridimensionale la cui “pesantezza” piegandosi su se stessa proprio per la sua forte potenza gravitazionale tenderebbe a non avere una conformazione a C ma a “ferro di cavallo” per la pesantezza della suddetta gravità, molto schiacciato, in cui i due lembi, quello tridimensionale inferiore e quello più sottile e vicino al primo, quasi si toccherebbero! A questo punto la materia esotica controllerebbe un salto di densità e quindi un “passaggio” come le molecole dell’aria “concentrate” e quindi compresse in basso, negative e “dilatate” e quindi in “trazione” positiva, nella parte superiore che sposterebbe l’oggetto macchina del tempo, a questo punto progettata molto piccola. Ci servirebbe un “motore” che aiuterebbe la gravità a piegarsi come dicevo prima e uno stabilizzatore “alare” per consentirne il passaggio. Vorrei a tale proposito un tuo suggerimento. Un saluto.
Sono domande interessanti ed è piuttosto complicato dare una risposta, perché entriamo nel campo dei molti “se”.
Bisognerebbe prima di tutto capire come si può comportare una materia di massa negativa. Di recente in laboratorio sembra siano riusciti a ricreare delle particelle che simulano la massa negativa (prova a cercare “polaritoni”). Questo tipo di particelle hanno un comportamento anomalo rispetto al nostro modo di pensare, perché applicando una forza vengono accelerate nella direzione opposta: tutto in linea con la seconda legge della dinamica (F=ma).
Ma i polaritoni sono quasi-particelle e parlare di «materia esotica» nel senso che ci serve per tenere aperto un wormhole è ben altra cosa.
Un altro grande “se” è relativo all’attrazione gravitazionale, che ancora non conosciamo bene. Sappiamo che è una proprietà della materia e non una forza, ma non sappiamo di preciso cosa la generi. Se nella classica formula della legge di gravità provi a introdurre una massa negativa, ne vediamo delle belle 🙂
Vista però la nostra ignoranza sulla gravità già nel mondo che conosciamo, è difficile immaginare come funzioni in presenza di una (ipotetica e mai dimostrata) massa negativa. Potremmo semplicemente trovarci di fronte a leggi fisiche del tutto nuove.
Grazie Manuel per i tuoi commenti,
sono cose interessanti quelle che dici. Mi piacerebbe ovviamente parlarne di più! Comunque mi hai dato degli spunti. Sono d’accordo con te che l’attrazione gravitazionale è una proprietà della materia e non della forza il ché potrebbe invalidare i miei discorsi o contraddirli.
Ma ragazzi, torniamo con i piedi per terra.
In fin dei conti che cos’è “Materia”? Massa ed energia sono proprietà della materia, anzi, sono proprietà matematiche della materia, la loro espressione è un numero. Non sono la “materia”.
“Materia” è tutto ciò che ha volume. “Materiale” è tutto ciò che è volumetrico; lo spazio è volumetrico, lo misuriamo in metri cubi.
Ora una domanda mi sorge spontanea, diceva qualcuno che non ricordo il nome: Qual è la definizione di buco nero?
Densità infinita in un volume zero. Mi dispiace, ma questo tipo di “oggetto” non può esistere nel nostro universo che è volumetrico, quindi tridimensionale. Quest’oggetto è puramente matematico; fa parte di un universo matematico fatto di diagrammi, di ascisse e di ordinate; non fa parte del nostro universo che, ripeto, è volumetrico e quindi tridimensionale.
Se questa considerazione è veritiera, ma cosa hanno visto, nel settembre del 2014 i ricercatori del LIGO se ci vengono a dire che sono stati due buchi neri coalescenti che si sono fusi?
Ma veramente, torniamo con i piedi per terra. Altro che “teoria del tutto”. Siamo degli ignoranti e fatto ancora peggiore non ne siamo consapevoli.
Cordialmente.
Ciao Filippo,
faccio due puntualizzazioni nel tuo discorso, senza criticare le altre tue idee.
1) Al di là dei risultati ottenuti dal LIGO e dal VIRGO, l’esistenza dei buchi neri era già stata provata dal telescopio Chandra ancora nel 2011.
2) Che il nostro universo sia tridimensionale non è detto. La teoria delle stringhe prevede almeno 11 dimensioni ed è matematicamente valida. Anche se non è mai stata confermata, ci sono fisici di tutto rispetto che riescono a descriverla piuttosto bene. Vedi per esempio l’intervista a Brian Greene che trovi qua: https://tinyurl.com/ya2co8rc
Vorrei sapere solo una cosa, se la massa negativa esistesse e si scoprisse, essa potrebbe generare quelle forze che ho detto, tali da permetterci i viaggi spazio temporali collegando la materia, facendo questo anche in laboratorio? Cosa significa che si aprirebbero nuovi campi della fisica?
Potrei risponderti: «sì, potrebbe essere», ma in realtà si tratterebbe di una risposta buttata lì, ci sono troppe questioni che restano solo nel campo delle ipotesi 🙂
Che sia una cosa veramente fattibile è impossibile dirlo, perché ci mancano dei tasselli importanti da scoprire. Ecco perché la fantascienza ci ha spesso giocato attorno tirando in campo particelle o leggi fisiche che non esistono.
La scienza è in continua evoluzione e le nuove scoperte aprono orizzonti prima impossibili da concepire: un esempio è la fisica quantistica, che ha davvero rivoluzionato il nostro punto di vista nei confronti della realtà. Per cui è anche possibile che in un (lontano) futuro si riesca a creare un wormhole controllato in laboratorio abbastanza largo da lasciar passare delle informazioni. In quel caso si aprirebbero altre questioni etiche e filosofiche legate ai viaggi nel tempo e nello spazio… ma questo è un argomento a parte.
Buon giorno Manuel
Sarò un po’ prolisso e sullo scorbutico, ma fatto questo mio sfogo mi taccio, ringraziandoti per aver accettato che mi sfogassi un pochetto. Mi scuso anticipatamente se ho disturbato un pochettino i vostri sogni.
Lasciando perdere la teoria delle stringhe che probabilmente diventerà “Teoria M”
(mai nome sembra più azzeccato) che con le sue 11 dimensioni così piccole, ma così piccole che per principio non riusciremo mai ha trovarle, essendo della lunghezza di Planck. Come d’altra parte non constatiamo una seconda dimensione e neppure una quarta. A meno che, non procediamo per astrazione e quindi matematica. Questa non è scienza, è filosofia… cioè metafisica.
Queste dimensioni aggiunte servono ai matematici, per una sola cosa: nascondere ciò che non riescono a spiegare nella terza dimensione, l’unica esistente.
Come diceva Poincarè a proposito dell’esperimento nullo di Michelson che nel 1881 e nel 1887 cercava di constatare il movimento della Terra attorno al Sole e non avendo trovato come risultato ciò che si aspettava, ma un valore di molto inferiore (1/6), l’ha considerato nullo. Dicevo, come ha detto Poincarè che il movimento della Terra attorno al Sole non è stato constatato, perché si tale movimento si svolgeva nella quarta dimensione. Da questo esperimento nullo, che ha mandato nel pallone tutto l’establishment della fisica dell’epoca, è nata la relatività del 1905.
Se il nostro universo non è tridimensionale, prova a dimostrarmelo, ma con prove che non siano matematiche, poiché queste non valgono assolutamente nulla essendo la matematica pura astrazione e può dimostrare sia il più che il meno.
Voi state facendo scienza? A me non sembra: massa negativa? Viaggi nel tempo? Dimensioni così piccole da essere per principio mai trovate? Voi fate metafisica che non è scienza.
Le prove, ci vogliono le prove. Le osservazioni ci danno informazioni diverse da ciò che ci propinano; ma torniamo con i piedi per terra e pretendiamole le prove di ciò che dicono. Se una teoria non viene dimostrata, constatata nel reale, non ha nessun valore; bisogna buttarla nel cestino. Invece la mantengono in piedi per decenni.
Mi taccio e scusate l’interferenza.
Nessun disturbo, hai solo espresso la tua idea; lascio la possibilità di commentare i miei articoli anche perché vengano criticati e nasca una discussione costruttiva.
Sono con te quando affermi che perché una legge sia ritenuta valida debba prima essere confermata più volte attraverso esperimenti sul campo, e già così l’errore è dietro l’angolo. Questo non toglie però che la teoria sia necessaria: non può nascere una nuova conoscenza senza prima aver fatto filosofia (o, come l’hai chiamata, “metafisica”) e aver gettato una lunga serie di ipotesi che possono anche essere improbabili. Anche se una teoria al momento non ha prove a sostegno, potrebbe averle in futuro.
D’altronde è in questo modo che sono avvenute quasi tutte le scoperte: dalla natura del fulmine alla visione eliocentrica/geocentrica e alla legge dell’attrazione gravitazionale. Senza teoria non si arriva da nessuna parte, salvo rari casi fortuiti.
Ciao a tutti, vorrei lasciare anch’io un commento a questo articolo.
Anzitutto vorrei permettermi di fare una precisazione. La matematica non è astrazione, ma qualcosa di molto, molto più profondo. La formalizzazione matematica in fisica è indispensabile. Ogni qual volta che uno studioso ha un intuizione che spieghi un determinato fenomeno fisico, deve necessariamente “tradurre” la sua intuizione in matematica; se quest’ultima risulta coerente, allora si passa alla fase sperimentale (qualora ce ne sia la possibilità tecnologica); sorprendentemente la stragrande maggioranza delle volte, l’esperimento conferma i risultati matematici. Se contrariamente la matematica non risulti coerente, l’idea viene abbandonata in tronco dal fisico in quanto è certamente errata. Ciò porta con se un significato profondo: la matematica ci dice come funziona l’universo. Passando a qualche esempio: Erwin Schrodinger fu il primo che nel 1935 parlò di Entanglement Quantistico (comunicazione istantanea tra particelle anche lontane tra loro migliaia di anni luce); questo fenomeno non gli è certamente caduto dal cielo e neanche lo ha intuito, ma venne fuori dalla matematica mentre sviluppava le famose equazioni che tuttora descrivono la meccanica degli elettroni intorno al proprio nucleo. Nel 1935 era impossibile effettuare esperimenti in tal senso ma il fenomeno non passò certo inosservato in quanto i fisici del tempo già erano al corrente delle grandi potenzialità matematiche. Infatti il fenomeno venne sperimentato e CONFERMATO per la prima volta nel 1992, e poi a seguire fino allo scorso anno. Schrodinger aveva ragione.
Einsein non fa eccezione. La famosa equazione E=mc^2 che mette in relazione massa ed energia, venne fuori durante le equazioni di campo della relatività ristretta del 1905. Eistein, matematicamnte, asserì che la massa in realtà non è altro che una forma estremamente concentrata di enegia. Anche in questo caso nel 1905 non si avevano mezzi per sperimentare tale annuncio. Solo negli anni ’40 durante lo sviluppo nucleare degli Stati Uniti l’equazione rivelava la sua staordinaria valenza “alla virgola”. Così come le onde gravitazionali previste ed enunciate matematicamente sempre da Einstein nel 1916 con la relatività generale(confermate sperimentalmenmte 100 anni dopo). Potrei continuare fino a domani…
La matematica non è filosofia o metafisica; la matematica è qualcosa di reale e molto profondo. Essa dice letteralmente agli studiosi come funziona l’universo e descrive in modo formidabile le 4 forze fondamentali della natura. La matematica non si studia e non si inventa; essa “già c’è”, i matematici si limitano a scoprirla.
Per quanto riguarda la Teoria delle Stringhe, anch’io penso sia “matematicamente forzata”. Non credo neanche alle 11 dimensioni. La sfera è l’oggetto geometrico più completo in assoluto e può esistere tranquillamente con 3 dimensioni (più una che rappresenta l’asse tempo); perchè chiamare in causa altre dimensioni.
Questo è un mio personalissimo pensiero, ciao a tutti
Dimenticavo, per concludere sulla teoria delle stringhe,
Essa non sarà presa ovviamente in considerazione fino a quando non sarà provata sperimentalmente (nessuna traccia finora neanche delle particelle citate nella teoria). Tuttavia data la sua coerente ed elegante descrizione matematica, non è certamente da sottovalutare. Di nuovo, Ciao a tutti
Salve, mi animo difronte a queste spiegazioni e continuo a ragionare. Avrei 2 questioni da chiarire, se qualcuno me ne sa dare una spiegazione. Ho capito bene il concetto di massa esotica e forse è possibile che in questo preciso momento microparticelle diciamo di “polaritoni” che da quello che ho letto sono in parte costituiti da luce e in parte da materia, viaggiano dentro, ora, in piccolissimi cunicoli spazio temporali verso il passato o il futuro. Quindi quello che vedevano le persone 40 anni fa per esempio potrebbe essere luce del futuro o del passato; ma mi chiedo 1) come mai in quegli anni e poi negli 80′ o nei 90′ per fare un esempio si vedeva il loro mondo con quella particolare “sfocatura” cromatica ed esistenziale, che gli differenziava così tanto di anno in anno e ci differenzia sempre tuttora, i comuni mortali parlerebbero di “moda” o “stili di vita” ma il discorso è secondo me fisico e matematico, particelle cioè che arrivano dal loro futuro o loro passato trasmettendo una particolare intensità luminosa. E’ possibile? 2) parlando di stringhe cosmiche, non potrebbe essere anche il tempo inteso come stringa cioè come corda di un violino o “lira” che “pizzicata” vibrerebbe e genererebbe tra le altre cose una particolare “musica” o suono che rappresenta ciò che differenzia la musica anni 60, da quella anni 70 ecc. Quindi suono come componente vibrante del tempo e luce come componente dello spazio e materia. Sono questioni di cui vorrei avere suggerimenti. Ciao
questa foto del buco-nero appena divulgata non mi convince molto, a meno che non si tratti di una elaborazione grafica atta a mettere in evidenza un centro “nero” …
Il mio dubbio (è il seguente non l’ho letto da nessuna parte è solo un mio ragionamento) :
Se il buco nero è una “sfera” , dovrebbe succhiare materia da tutte le sue direzioni, giusto? … ossia, ogni direzione della “sfera” dovrebbe essere piu o meno in grado di portare della materia a velocità relativistica e quindi emettere luce.
Ma se è corretta questa osservazione:
OK! non possiamo vedere ciò che accade all’interno del buco nero (orizzonte degli eventi) , ma ciò che è “fuori l’orizzonte degli eventi dovremmo vederlo! … da tutte le direzioni che portano alla “sfera” del buco-nero. Quindi dovremmo vedere anche la luce che cade “frontalmente”/”assialmente” alla palla …quindi in definitiva dovremo vedere non un buco ma una intera “palla luminosa” che avvolge il buco.
Sembra invece che la posizione della foto sia “privilegiata” (e quindi sospetta) … sembra che la materia venga “mangiata” solo ai bordi della palla, a noi ortogonali. Dov’è la materia (e quindi la luce) che viene “mangiata” dalle direzioni piu assiali al nostro “telescopio”?
È un dubbio legittimo, a prima vista sembra una foto incompleta (una nota per chi leggerà il commento in futuro: stiamo parlando della prima foto scattata al buco nero della galassia M87).
C’è però una spiegazione che riguarda la curvatura dello spaziotempo e il senso di rotazione. Vediamo se riesco a farmi capire a parole.
Tutto quello che viene attirato verso un buco nero continua a ruotare, fino a quando non finirà per cadere all’interno; anche la luce quindi ruota allo stesso modo.
Se per esempio la rotazione è in senso antiorario, la luce che arriva a noi sarà più intensa dalla parte sinistra: questo perché raggiungerà i nostri telescopi più velocemente, proprio perché si dirige “verso di noi”. Invece la luce sulla nostra destra avrà un’onda più lunga e riusciremo a coglierla meno, ci sembrerà pallida.
Si tratta comunque di un effetto ottico, dovuto appunto alla rotazione. Quindi in parte la tua obiezione è giusta, cioè la foto che vediamo è solo una nostra visione deformata della realtà: è appunto un effetto ottico.
Ok, grazie di aver aggiunto il concetto di rotazione/vortice nell’inghiottire la materia (e quindi emettere luce). Proseguo il ragionamento … ok ammettiamo che la materia inghiottita “prende un verso” (forse il buco nero stesso ruota?) … ok, quindi che significa che la materia viene inghiottita solo (lasciamelo chiamare così) all’ EQUATORE del buco nero? … creando così un flusso di material concentrata in un “disco” posto all’equatore? Ossia, la materia non viene inghiottita (o viene inghiottita molto meno) nel resto della “sfera” rappresentata dall’orizzonte degli eventi? Sarebbe un comportamento un pò bizzarro (anche se possibile: è stato teorizzato in qualche modo?)
E comunque non risolverebbe l’altro mio dubbio relativo alla “fortuna sfacciata” di trovarci proprio “ortogonali” a tale disco di “inghiottimento”
Provo a riassumere in un altro modo:
– la luce e la materia ruotano attorno al buco allo stesso modo in tutte le direzioni, perché l’attrazione è la stessa. Diciamo per semplificare che ha uno spessore identico lungo l’intera circonferenza.
– tutta quella luce a noi, sulla Terra, non arriva in modo identico: una parte va verso di noi (ed è dove la vediamo più luminosa), un’altra parte se ne va nella direzione opposta (e quindi la vediamo più scura, in ombra). Questa differenza è dovuta alla rotazione, unita al fatto che lo spaziotempo è deformato: siamo noi a vedere un’immagine deformata.
– se la Terra si trovasse spostata in un altro punto dell’universo a guardare il buco nero, lo vedremo allo stesso modo, cioè con la luce più intensa dalla parte verso di noi e meno intensa dalla parte opposta.
Mi rendo conto che a parole è un po’ difficile da immaginare, potrei citare dei termini come «lente gravitazionale» che però potrebbero mettere più confusione; con uno schema però dovrebbe essere più chiaro. Prova a dare un’occhiata per esempio all’infografica fatta da Focus (sotto la domanda «Perché nell’immagine M87 appare più luminoso da un lato?»):
https://www.focus.it/scienza/scienze/buco-nero-m87-spiegato-in-2-infografiche-e-17-curiosita
Oppure ti consiglio questo video di Adrian Fartade, un ottimo divulgatore scientifico. Vedi attorno al minuto 11:
https://youtu.be/GcOyzmd1fVw?t=660
Caro Marangoni sto attualmente interessandomi su argomenti per il sottoscritto molto interessanti. Elenco subito il punto in questione.
Dalla teoria relativistica si è da tempo dimostrata l’esistenza di un big bang (grande botto lo preferisco!). Ebbene anche se mancano le verifiche è possibile che nell’universo esistano più big bang i che ci porta a riflettere su un termine da me coniato chianato campo totale. Cosa voglio dire? Che oltre a tali grandi botti esiste einstenianamente parla do un “piano” che poi non lo è per niente che agirebbe oltre tale big bang ma la sua dimensione è già presente in ogni punto della terra anche in questo momento che sto scrivendo. Cosa voglio dire che semplicemente per realizzare una unificazione tra relatività e meccanica quantistica bisogna agire negli impulsi di materia o quello che definisco istante. Se tolgo la velocità e inserisco l’istante trovo il campo totale. Operazione alquanto complessa ma è proprio solo con l’istante che in sistema sia irreversibile che reversibile possiamo viaggiare nel tempo e nello spazio, cioè realizzare la fatidica macchina del tempo e il teletrasporto.