L'Universo Mantiene Sempre La stessa Temperatura: come ci riesce?

Nefonos · 06-02-2008, 15.57.20

Citazione:

Originalmente inviato da nexus6

Nefonos, con me la pizza non attacca

, scegli un altro forumista per il tuo gioco, proprio non sono in vena...; capisci ciò che sto dicendo, spero...

La termodinamica, insieme all'astronomia, è la più antica branca della scienza che l'uomo ha creato... non riduciamola ad un chiacchiericcio da bar; quella è politica, questa è un'altra cosa.

Per spiegare ciò che stiamo dicendo basta un libro di termodinamica delle superiori e qualche altra dritta; parlare di annullamenti materiali (il tuo primo post a me onestamente pare chiaro, ma se ho frainteso mi scuso), tirare fuori il sito del nist per intimorire (chi?) e bandire le domande come “illogiche” non fa che allontanare la gente, tutto qui o come dice espert37, creare casini nelle teste di tutti. La domanda sul come mai non si possa scendere al di sotto dello zero assoluto, a mio parere, non è affatto illogica, tant’è che costituisce uno dei principi della fisica e d’altronde se anche la considerassi tale, non la liquiderei tirando fuori altri inutili nuovi concetti che andrebbero spiegati, se non si vuol far passare l’idea che “io so, tu no, questa è la verità assoluta”; quando scenderai dalla bella nuvoletta in cui la scienza spiega proprio, ma proprio tutto e fornisce le verità assolute facci un fischio, siamo tutti qui.

Tanto per curiosità, ma già ti saprei dire la tua eventuale risposta: come definisci tu la “temperatura dell’universo” ed in cosa, di grazia, differisce da quella della radiazione cosmica di fondo (dell’universo)? E non mi rispondere che io misuro 36°C ed invece la superficie del Sole è a 6000°C... ti prego. Beh... tutto qui ciò che di tanto fantasmagorico avevo detto? Di grazia, dove sta?

Vedi, una domanda come quella di Giorgiosan, così come fu, ormai, quella del buon katerpillar, che certo non volevo offendere (semmai leggesse ciò che ho scritto), vale la pena d’essere discussa, poiché “illogica” non è affatto, almeno secondo me. Vanno ad incuneare la loro punta, ed i richiedenti se ne accorgono

, làddove i formulari tentano, sì, d’alitare il loro fiato in uno spazio alieno, ma pare non vi riescano ed iniziano a bofonchiare in preda alle convulsioni. Le domande poste sono “squisitamente” filosofiche (giusto? Ditemi che non c’ho visto male sennò mi sgonfiate tutto il proemio

) e tirare fuori la legge dei gas ideali o il sito del nist fa un po’ ridere, ma a me ti dirò vien da piangere per il modo in cui viene trattata e divulgata a volte una materia così bella.

Chiede Giorgiosan se si tratti d’impossibilità strumentale... beh, come ha detto Eretiko, pare invece che tale impossibilità sia di principio, sia fisica, inerente alle caratteristiche stesse della materia, come altre “impossibilità” che riguardano altri campi della fisica. La temperatura, quella d’uso comune, è vero è legata all’agitazione dei componenti microscopici che formano la materia: non vi sono solo moti, vibrazioni d’atomi e molecole, ma anche “rotazioni” di queste e dei nuclei che li compongono, moti elettronici e altri comportamenti quantistici... tanti sono i “gradi di libertà” ovvero praticamente i possibili movimenti che un sistema complesso come una molecola può compiere contemporaneamente a quelli dei suoi componenti (atomi ed a loro volta, nuclei, ecc...); se si fornisce calore ad un gas, per esempio, questa energia, a seconda del suo valore e dello stato del gas, andrà ad aumentare l’entità delle “agitazioni”, vibrazioni, rotazioni, ecc... dei componenti che lo compongono; il gas dunque reagisce in questo modo se gli viene fornito calore e la sua temperatura, appunto “indice” medio macroscopico, aumenta, così come aumenta la sua entropia, ovvero essenzialmente il numero di possibili modi che i componenti di quel gas hanno di disporsi, detto crudamente “disordine”; quando si raggiungerà l’equilibrio termico per quel gas, l’entropia di esso raggiungerà il suo valore massimo (in generale, equilibrio termodinamico = massima entropia = massimo disordine).

Questo è il motivo per cui nei processi reali l’entropia tende sempre ad aumentare: parte dell’energia coinvolta si converte comunque in calore nel complesso ed il calore è la forma di energia che tende maggiormente al disordine poiché non è più sfruttabile per fare del “lavoro” utile; in effetti si dice che è energia “degradata”.

La natura tende invariabilmente nel complesso all’equilibrio (e dico nel “complesso”, perché se prendiamo la vita come processo, solo lei, senza l’ambiente, l’entropia sicuramente in tal processo diminuisce poiché la vita è un sistema altamente organizzato ed ordinato), dicevo la natura tende all’equilibrio ed essendo favoriti i processi più probabili (tautologia), l’energia totale dell’universo a poco a poco (a poco) si converte in calore che sempre energia è, ma non più “utile” a formare strutture, differenze, non più utile all’organizzazione della materia in corpi celesti, stelle, galassie e... vita; l’energia, dunque, non è che scompare, né si spegne, né tantomeno si “annulla” (si conserva in totale!), ma tende a diventare tutta una forma indistinta, tende ad essere “calore” ovvero l’entropia totale tende ad aumentare verso il suo massimo ovvero l’universo tende a raggiunge il suo equilibrio termodinamico.

Nell’ipotesi in cui l’universo si espanda indefinitamente, la sua energia, essendo distribuita su distanze siderali e sempre maggiori, potrà portare all’approssimarsi lentissimo della temperatura globale allo zero assoluto, tendendo così ad una situazione in cui tutta la materia rimasta è indistintamente “fredda”; ma vorrei dire che non è necessario per l’ipotesi della “morte termica” qui discussa che la temperatura “asintotica” dovrà essere lo zero assoluto... boh... questo dipenderà anche, ammesso che l’espansione sia infinita, da come questa procederà, credo. Una morte termica o entropica si può avere anche con un universo a 1 K, se globalmente tale è la temperatura in ogni parte di esso, comunque vi sarebbe assenza di “differenze”, di strutture e dunque equilibrio!

... continua...

La mia intenzione è ben lontana dal semplice discorso politico, che peraltro non susciterebbe in me alcun interesse. Io non ho voluto "giocare" come affermi tu, ma mi pare che liquidare ciò che ho detto come qualcosa simil startrek o fantasmagorico non sia proprio corretto, soprattutto non avendo personalmente affermato la possibilità o meno di raggiungere la situazione limite dello zero assoluto. Sulla nuvoletta se vuoi ci torno, anche se mi ci hai mandato tu (come pure mi hai mandato a cercare su wikipedia e tra poco immagino tu mi voglia spediare sull'enterprise)

Il sito di cui ho posto il link non ha la funzione di intimorire e sarei pure curioso perchè avrebbe dovuto intimorire. Mi scuso se, pensando che ci basassimo già sulla termodinamica, ho scartato l'idea di non poter scendere al di sotto di 0°K, ma ritenevo abbastanza assodata l'idea dell'impossibilità (almeno per il momento) di scendere sotto questa temperatura.
A proposito di temperatura, ti fornisco subito le delucidazioni sulla differenza, su cui mi sono sempre basato. Se parliamo infatti di temperatura dell'universo non facciamo che considerare le temperature dei differenti corpi che lo caratterizzano, mentre parlando di temperatura della radiazione di fondo dell'universo intendiamo quella dei residui della radiazione generata dal Big Bang. La differenza si nota abbastanza, visto che la seconda ha delle variazioni dell'ordine di una parte su centomila, mentre la prima ne subisce di molto più elevate (dai 20°k di alcuni gas rarefatti nell'universo ai 6.000 e più delle stelle). In più le variazioni della temperatura della radiazione di fondo spiegano anche regioni a maggior o minor densità. Dicendo che in un settore dell'universo la temperatura della radiazione di fondo sia maggiore affermiamo che esiste una galassia in quella zona, ma certamente la temperatura della galassia non è la medesima della temperatura della radiazione di fondo.
Tuttavia la confusione potrebbe nascere quando la temperatura della radiazione di fondo dell'universo viene anche denominata temperatura MEDIA dell'universo. Siccome però non è stato mai citato il MEDIA non era così evidente la distinzione tra le due temperature.
Comunque torno a ribadire che anche se è impossibile giungere all'annullamento della materia (spero però che la parola non ti dia fastidio visto che me la citi come qualcosa di straordinario) ipotizzarlo attraverso calcoli e rappresentazioni non è qualcosa di irralistico o da star trek.
Questo è quanto. Termino qui per evitare l'off topic già ammonito dal webmaster.

nexus6 · 06-02-2008, 23.33.10

Egregio Katerpillar, avevo compreso dal tuo primo post che la tua domanda ne nascondeva in realtà un’altra o meglio l’affermazione: “l’universo è così perché deve ospitare l’uomo, dunque per tutto il resto della sua vita dovrà mantenere condizioni di vita tali da consentire all’uomo o alla vita di continuare a svilupparsi”... sottinteso: e che fa, prima si espande e consente la vita e poi si raffredda facendola morire?

Beh... tentare di giustificare il principio antropico tramite la cosmologia equivale a chiedere ad un bambino, che sta appena imparando a leggere, di declamare ed interpretare la divina commedia... ed ora ti spiegherò, spero brevemente, il perché.

La cosmologia, anche quella della Melchiorri, anzi soprattutto quella della Melchiorri, visto lavora a Roma, è un campo della scienza ancora molto aperto ed incerto, seppur dei punti saldi pare proprio vi siano: la teoria del Big Bang e la teoria inflazionaria che la integra. Proprio i dati più recenti dei progetti BOOMERANG e WMAP (2004-2007) riguardanti lo studio della radiazione cosmica di fondo e delle sue caratteristiche, pare abbiano confermato le previsioni delle teorie: universo in espansione e raffreddamento da circa 13,7 miliardi di anni, passato prima di un secondo di vita per una fase di espansione esponenziale (inflazione), con geometria euclidea su larga scala ovvero “piatta”, come quella a cui noi siamo abituati, nonostante naturalmente localmente può essere anche molto curva (intorno ai corpi celesti); quest’ultima conclusione è dibattuta ampiamente, ma sembra che stia crescendo il consenso sull’universo “piatto” da parte dei cosmologi.

Le osservazioni confermano pure che pare l’espansione sia attualmente in accelerazione e per niente destinata a fermarsi, così come dovrebbe essere nell’ipotesi di un universo “piatto” (con materia ed energia "comuni"), in cui la densità della materia dell’universo dovrebbe proprio essere pari alla densità critica affinché questo possa avvenire (la “fermata”). Beh, ci si leva dalle secche (sarà...) ipotizzando l’esistenza di un’energia oscura, attualmente di origine sconosciuta nonostante le ipotesi su di essa, che formerebbe a livello cosmico la maggior parte dell’energia dell’universo e permetterebbe di spiegare il fatto che si osserva l’espansione in accelerazione; questa energia dovrebbe esercitare una qualche sorta di pressione negativa sull’espansione, che invece di fermarla (come la pressione della materia comune) la favorirebbe.

Dunque di ipotesi sul presente ed il futuro del nostro universo ce ne stanno tante e tutte dovrebbero produrre, per considerarsi “scientifiche”, dei modi che consentano di verificarle ed effettivamente lo fanno; i progetti citati ed altri “testano” queste ipotesi e la loro consistenza, dunque basiamoci ora su questi.

Cercare di giustificare il principio antropico nella forma forte con la cosmologia secondo me è come darsi la zappa sui piedi: certo è autoevidente che la vita e l’uomo esistano e che le costanti non avrebbero potuto essere differenti, previe altre forme di vita o l’assenza della stessa, ma pare proprio che la cosmologia ipotizzi in futuri molto remotissimi che l’universo non risulti tanto più adatto a sostenere la vita, almeno così come la conosciamo oggi, quella basata sul carbonio. Ciò afferma la cosmologia, nient’altro può.

In realtà la temperatura di cui parlavi, alla quale l’universo pare si sia stabilizzato (ed abbiamo visto che non è così), ora comprendo meglio che non riguardava affatto la radiazione cosmica di fondo, pur se hai detto il contrario, ma il fatto che in qualche parte dell’universo la temperatura e le condizioni locali siano favorevoli allo sviluppo della vita e dell’uomo... e continuino ad esserlo all’infinito, giusto? Sennò sarebbe uno spreco...

... continua...

nexus6 · 06-02-2008, 23.41.59

Beh... ripercorriamo ancora una volta, anche per rispondere (spero) agli altri ciò che abbiamo detto.

Combinando i dati astrofisici che abbiamo con i principi della termodinamica e della meccanica quantistica si possono ipotizzare i possibili scenari per il destino “termodinamico” dell’universo... e tra i più accreditati (non certo l’unico) pare esservi, come già detto, proprio quello della “morte termica”: in tale immagine, e non sto a ripetermi, a poco a poco l’universo in espansione si raffredda e l’energia si trasforma in una sua forma non più utilizzabile, né alla vita né alla formazione di strutture quali stelle, pianeti, galassie, ecc... ciò avverrà pian piano localmente in ogni parte, se i principi attuali della fisica sono corretti, e dunque tale fatto si estenderà nel complesso su grande scala, tendendo così l’universo localmente e globalmente a raggiungere il suo equilibrio termodinamico; a che temperatura, però? Visto sono state fatte queste ed altre domande preciso la questione riguardante l’entropia. Guardare l’entropia fino ad un certo punto come “disordine” può essere utile a farsi un’idea di cosa è, ma se si spinge tale parallelismo un po’ troppo si rischia di far casino, appunto disordine.

Che l’universo si espanda vuol dire che su grande scala lo spazio si “dilata” e dunque le galassie e gli ammassi di galassie si allontanino, ecc... ciò in che rapporto sta con l’entropia? Questa grandezza non è un semplice concetto filosofico, ma è una variabile termodinamica a tutti gli effetti, come la temperatura, la pressione o il volume, che durante trasformazioni termodinamiche mutano i loro valori verso quelli d’equilibrio: così fa pure l’entropia.

Il “sistema” che qui noi ora consideriamo è l’universo che si sta “ampliando”: ciò comporta che il valore massimo dell’entropia (cioè quello a cui potrà raggiungere il suo equilibrio termodinamico) si “sposta” sempre più in avanti rispetto all’”entropia” effettiva del sistema universo; è come se, a causa dell’espansione, si creassero “nuovi” posti, nuovi modi in cui la materia presente potrà disporsi: tale meccanismo, dunque, “sposta” il valore massimo dell’entropia teorica raggiungibile e dunque “sposta” l’equilibrio termodinamico ovvero lo rende più lontano, più irraggiungibile.

Se il destino ultimo dell’universo fosse, come abbiamo detto essere tra le ipotesi più discusse, quello di fermare la sua espansione molto lentamente fino a raggiungere (per ipotesi) tasso d’espansione nulla, beh... ciò possiamo immaginare che fornisca l’opportunità alla materia presente di raggiungere a poco a poco l’equilibrio termodinamico ovvero di giungere ad una fase, non di congelamento!, ma in cui indipendentemente da come la materia sarà disposta, magari sempre con fluttuazioni locali, essa non potrà più dar luogo a strutture ordinate su vasta scala, poiché non ne avrà la capacità, dato che non vi sarà energia “utile” per farlo.

A che temperatura accadrà tutto ciò? Beh... possiamo ipotizzare ad una temperatura che dipenderà da quanto tempo l’universo nel suo complesso ci metterà a raggiungere questa fase: mettiamo fantasiosamente che fra un minuto l’espansione si blocchi. Tralasciando effetti quali presumibili e devastanti onde gravitazionali

e quant’altro, a poco a poco tutta la materia andrà verso l’equilibrio, magari mettendoci miliardi di miliardi di anni ancora, ma se la termodinamica non sgarra, il destino sarà quello che la temperatura “locale” tenderà ad una ipotetica temperatura globale (poiché a quel punto non vi sarà più distinzione tra radiazione di fondo ed altre strutture cosmiche, ormai perdute), ma non necessariamente lo zero assoluto, anche se possiamo pensare non si discosti poi di molto da questo. Ciò che voglio dire, come già accennato, è che questa temperatura “finale” dipenderà da quanto tempo ovvero da come sarà fatto l’universo che a poco a poco sta tendendo all’equilibrio.

Credo potremmo ipotizzare una temperatura tendente sicuramente allo zero assoluto solo nel caso di un universo che continui ad espandersi (come nell’ipotesi dell’attuale espansione accelerata), in cui ogni minima “porzione” di ciò che sarà l’universo (porzioni contenenti praticamente un numero esiguo di particelle, tendente allo zero cioè al vuoto) avrà energia tendente a quella minima, chiamata anche non a caso “energia del vuoto” dalla meccanica quantistica. Tutte le particelle presenti non fagocitate dai buchi neri ancora non evaporati saranno sostanzialmente libere e tenderanno alla loro minima energia; in un sistema come questo le differenze tra i vari stati energetici di esso tenderanno ad essere nulle e questo è un altro modo per dire che la “natura” (l’universo) non avrà più la “forza” per formare alcunché di organizzato.

Qui concludo, sperando d'aver chiarito le questioni con degli scritti che abbiano un contenuto d’entropia molto basso... cioè non siano troppo confusi...

p.s. per Nefonos: solitamente quando si parla di "temperatura dell'universo", senza precisare null'altro, non si intende quella locale, che è chiaro essere ampiamente variabile, ma quella riferita alla radiazione cosmica di fondo.

katerpillar · 07-02-2008, 05.19.52

nexus6

Citazione:

Egregio Katerpillar, avevo compreso dal tuo primo post che la tua domanda ne nascondeva in realtà un’altra o meglio l’affermazione: “l’universo è così perché deve ospitare l’uomo, dunque per tutto il resto della sua vita dovrà mantenere condizioni di vita tali da consentire all’uomo o alla vita di continuare a svilupparsi”... sottinteso: e che fa, prima si espande e consente la vita e poi si raffredda facendola morire?

Katerpillar

Ho riportato la scheda tecnica sull'universo che si espande e si cotrae, non per avvalorare tale teoria, ma per dare un piccolo contributo su quanto affermava, visto che se ne era parlato. In ogni modo i dubbi sul perché la temperatura media dell'universo rimanga inalterata, sembra che, insieme agli astrofisici, siamo ben lontani dal comprenderla

. In ogni modo, proprio perché si parla di temperatura media, secondo te, é assodato che quella del punto centrale (dove si presume sia avvenuto il BigBang), sia maggiore di quella del punto di massima espansione?

Per quanto concerne la ricerca in astrofisica, come in altri campi, proprio perché i punti oscuri sono tanti che, molte volte, gli astrofisici sono costretti a fare delle scelte, seppur dolorose, solo per questioni di budget, se per "politica" si intendeva quella monetaria. In ogni caso ribadisco che mi interesserebbe sapere se sono state riprese queste ricerche e, comunque, se si sono fatte, vuol dire che la questione non quadrava, secondo le leggi della termodinamica.

Saluti.
Giancarlo.

nexus6 · 07-02-2008, 11.48.45

Citazione:

Originalmente inviato da katerpillar

nexus6
Katerpillar

Ho riportato la scheda tecnica sull'universo che si espande e si cotrae, non per avvalorare tale teoria, ma per dare un piccolo contributo su quanto affermava, visto che se ne era parlato. In ogni modo i dubbi sul perché la temperatura media dell'universo rimanga inalterata, sembra che, insieme agli astrofisici, siamo ben lontani dal comprenderla

. In ogni modo, proprio perché si parla di temperatura media, secondo te, é assodato che quella del punto centrale (dove si presume sia avvenuto il BigBang), sia maggiore di quella del punto di massima espansione?

Per quanto concerne la ricerca in astrofisica, come in altri campi, proprio perché i punti oscuri sono tanti che, molte volte, gli astrofisici sono costretti a fare delle scelte, seppur dolorose, solo per questioni di budget, se per "politica" si intendeva quella monetaria. In ogni caso ribadisco che mi interesserebbe sapere se sono state riprese queste ricerche e, comunque, se si sono fatte, vuol dire che la questione non quadrava, secondo le leggi della termodinamica.

Saluti.
Giancarlo.

Emh... Katerpillar... né le temperature locali né quella della radiazione cosmica di fondo rimangono inalterate, questo è un fatto... il primo assai banale, come anche ha precisato Nefonos, il secondo sperimentale, dunque francamente non so perché continui a ribadire il contrario, facendo confusione in chi legge.

Inoltre non esiste nessun “punto centrale” nell’universo dove è avvenuto il Big Bang; esso, a parte le incertezze su tale istante “iniziale”, non viene considerata essere un’esplosione nello spazio, ma un’esplosione dello spazio (e del tempo)... prima lo spaziotempo, insomma, non ci stava proprio, almeno questa la situazione attuale, ma progressi che riguardano l’unificazione della relatività con la meccanica quantistica sono in atto ed il panorama dei primi istanti dell’universo potrebbe mutare, ma ripeto, l’universo non è visto come una sfera in espansione da un punto centrale verso punti di massima espansione.

Lo puoi vedere più, con un’analogia però bidimensionale, come la superficie di una sfera in espansione, dove ogni struttura sulla superficie si allontana reciprocamente dalle altre, non c’è un centro di espansione o osservatore privilegiato che osserva (da un ipotetico centro inesistente) tutte le strutture cosmiche allontanarsi da lui; potrebbe essere utile questo percorso di cosmologia, per chiarirsi qualche idea: http://www.vialattea.net/cosmo/cosmo_01.htm ; forse è un po’ troppo approfondito, diciamo, ed andrebbe visto prima qualcosa di più semplice, come un qualche semplice libro di divulgazione dove si tratti un po’ di cosmologia senza formule, che finiscono sempre per spaventare un po’. Proprio per iniziare anche qualche voce della bistrattata Wikipedia potrebbe andare bene; ho trovato ora questa: http://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dell%27universo , ma proprio per iniziare.

Di ipotesi, come anche quella che hai postato, ce ne sono tante... tutte però concordano con quelle che sono le conoscenze della Fisica di base.

nexus6 · 07-02-2008, 12.09.08

Da una ricerca sul web di dieci minuti:

http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2005/Ucau050805d001

http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2006/Ucau060510d002

http://scienzapertutti.lnf.infn.it/risposte/ris191.html

http://scienzapertutti.lnf.infn.it/risposte/ris381.html

Questo in inglese, tratto proprio dal sito ufficiale del progetto WMAP:

http://map.gsfc.nasa.gov/m_uni.html

Consiglio comunque un giro in libreria, alla ricerca di un qualche buon libro di divulgazione di base, prima di addentrarsi in questioni un po' piu' complesse.

Beh... un saluto...

Il_Dubbio · 07-02-2008, 16.24.07

Citazione:

Originalmente inviato da nexus6

Inoltre non esiste nessun “punto centrale” nell’universo dove è avvenuto il Big Bang;

ma questo è abbastanza semplice da visualizzarlo; sembrerà strano, ma basta fare la prova del palloncino.

Solo che il palloncino è a due dimensione, bisognerà fare uno sforzo e mettere la terza dimensione.
ma per capire come sia possibile che le galassie si allontanano le une dalle altre basta:
prendere un palloncino sgonfio, tante monetine attaccate sulla superficie sgonfia (anche l'attack va bene

); poi incominciare a soffiare dentro il palloncino, e Uallà... le monetine incominciano ad allontanarsi le une dalle altre. Praticamente non ci sarà un punto centrale individuabile.

Per la terza dimensione bisogna fare uno sforzo di immaginazione in piu..,

comunque io avevo cercato di dare una chiave di lettura qualche post fa... e dopo questa lettura incomincio anch'io a non capire qual è il problema essenziale.
Che io sappia l'entropia la dobbiamo inquadrare all'intero universo, e non ad una sua parte (primo)
Secondo, credo, ma incomincio ad avere le idee confuse, un conto è parlare di "temperatura" è un conto è parlare di "energia".
Se la prima si abbassa, la seconda rimane inalterata. Non vorrei che si pensi (o magari è proprio così?

) che aumentando l'entropia, la temperatura scende, e l'energia scompare. Che io sappia l'energia non scompare, come si diceva anche che nulla si crea e nulla si distrugge (però se fosse vero che qualcosa si crea dal nulla per effetto tunnel quantistico, qualcuno mi dovrà spiegare che fine fa questo principio della fisica

).
Avevo parlato nel mio post precedente, sommerso dalle vostre piu illuminate parole, che l'inizio dell'universo è paragonabile ad un libro dei promessi sposi. Anche se il libro si disperde nel cosmo (creando lo spazio ed il tempo) il libro non scompare. L'informazione rimane qui, in quest'universo e tiene traccia di ciò che era all'inizio, ossia un "romanzo" (palloso per alcuni...

) che può essere letto.
fammi sapere

ciao

Eretiko · 07-02-2008, 19.08.17

Attenzione, Dubbio, perchè sulla questione della creazione dal "nulla" non è pertinente l'effetto tunnel. Il principio di indeterminazione consente una brevissima violazione della conservazione dell'energia: si può prendere in "prestito" una certa quantità di energia per un tempo brevissimo (purchè poi la si restituisca...); questo meccanismo potrebbe consentire la creazione dal "nulla" (tramite l'energia del vuoto) di coppie di particelle-antiparticelle.
Qualcuno ha proposto questo meccanismo per spiegare appunto la creazione di materia (o meglio la trasformazione) a scapito di un'energia negativa che si può associare ai campi gravitazionali, in modo che il bilancio energetico netto sia pari a zero, come deve essere in un'universo chiuso. Comunque la temperatura è legata all'energia (anzi possiamo considerarla una misura statistica dell'energia cinetica), quindi al suo diminuire corrisponde anche una diminuzione di energia. Peraltro tale energia non va persa, essendo presente in parte in forma di radiazione ed in parte in forma di "massa" (corpi celesti).

nexus6 · 07-02-2008, 20.11.58

Hai spiegato ancora meglio come può visualizzarsi l’espansione dell’universo: sì, in effetti per la terza dimensione serve un po’ più d’immaginazione, ma non è difficile.

Per il resto si va OT e mi sembrano giuste le considerazioni del webmaster di non ampliare troppo le cose per non fare confusione... hai chiesto e detto tante cose, tante cose su cui si potrebbero scrivere papier di roba...
... comunque non è scandaloso parlare di tunnel quantistico (che nulla in sé c’entra con la creazione di qualcosa dal “nulla”), tant’è che nel tuo pc come nel mio, essendoci per esempio una unità ROM, vi sono miliardi di transistors che funzionano proprio sfruttando quest’effetto.

Inoltre il tuo esempio, quello del libro, non so... può essere fuorviante... introduci il concetto di “informazione”... ma per esempio se un sistema cade in un buco nero sembra perda buona parte della propria informazione (proprietà, ecc...); possiamo dire senza ambiguità che è l’energia totale che nel complesso si conserva (questo è forse il principale principio della fisica), ma poi nei singoli processi si può avere il passaggio da una forma all’altra; accade per esempio negli acceleratori di particelle che sotto certe condizioni energetiche un impatto tra due particelle possa portare alla creazione di tutta una cascata di particelle figlie, sembrano spuntate dal nulla, ma se si va a fare il bilancio energetico totale, comprendendo anche le masse, si verifica che tanta energia vi era prima e tanta ve ne è dopo invariabilmente. Seppur magari non so, ipotizziamo si siano verificati processi di tunneling, come nel decadimento alfa, beh... tanta energia ha il sistema prima e tanta ne ha dopo, seppur il “sistema” ora è formato da differenti componenti. Anche il “vuoto”, a causa di effetti quantistici, è considerato avere una certa energia minima chiamata appunto energia del vuoto; può accadere, visto il brulicare di coppie di particelle-antiparticelle, che dal “vuoto”, dunque solo apparentemente dal “nulla”, possano spuntare fuori appunto delle particelle.

Inoltre, vedi, teorizzare proprio l’istante iniziale, al tempo cosmico 0, è un qualcosa di molto complesso e, come sai, tanti sono i tentativi di approssimare la fisica a tale istante.

Energia, temperatura ed entropia sono grandezze separate, ma naturalmente strettamente legate tra di loro; bisogna fare attenzione ai sistemi che si considerano. Il "sistema" universo è considerato essere "isolato", dunque nessuno scambio di materia ed energia con l"esterno" e dunque per il principio suddetto l'energia totale dell'universo si conserva, qualsiasi cosa accada all'universo stesso, anche nel caso la sua temperatura si approssimi allo zero assoluto; in quel caso l'energia sarà talmente "diluita", ovvero densità energetiche talmente basse, che è anche intuitivo, se vuoi, immaginarsi che la temperatura non si discosti poi tanto dallo zero.

katerpillar · 07-02-2008, 20.31.41

nexus6

Citazione:

Emh... Katerpillar... né le temperature locali né quella della radiazione cosmica di fondo rimangono inalterate, questo è un fatto... il primo assai banale, come anche ha precisato Nefonos, il secondo sperimentale, dunque francamente non so perché continui a ribadire il contrario, facendo confusione in chi legge.

Katerpillar

Scusami nexus6, ma credevo sott'inteso che se noi continuiamo a vivere nell'universo la temperatura deve rimanere entro certi paletti termici a noi congeniali, perché se varierebbe di molto anche la vita sulla terra ne risentirebbe, almeno credo.

nexus6

Citazione:

Inoltre non esiste nessun “punto centrale” nell’universo dove è avvenuto il Big Bang; esso, a parte le incertezze su tale istante “iniziale”, non viene considerata essere un’esplosione nello spazio, ma un’esplosione dello spazio (e del tempo)... prima lo spaziotempo, insomma, non ci stava proprio, almeno questa la situazione attuale, ma progressi che riguardano l’unificazione della relatività con la meccanica quantistica sono in atto ed il panorama dei primi istanti dell’universo potrebbe mutare, ma ripeto, l’universo non è visto come una sfera in espansione da un punto centrale verso punti di massima espansione.

katerpillar

Se non esiste nessun punto centrale perché parliamo di espansione? Espansione significa allontanamento da qualcosa. Anche il palloncino o la biglia che avete portato come esempio, a mio modo di vedere, potrebbe rappresentare un punto più piccolo di quello della massima espansione che, si dirige in tutte le direzioni, si potrebbe chiamare.......Non oso dirlo.

Per la ricerca che mi consigli ti ringrazio; per questo che ho cercato aiuto nel forum, e mi sembra di aver fatto bene, anche se non sono riuscito a decifrare una risposta più chiara e diretta. In ogni modo grazie ancora.

Saluti. Giancarlo.

06-02-2008, 23.33.10	#32
nexus6 like nonsoche in rain... Data registrazione: 22-09-2005 Messaggi: 1,770	Conclusioni... Egregio Katerpillar, avevo compreso dal tuo primo post che la tua domanda ne nascondeva in realtà un’altra o meglio l’affermazione: “l’universo è così perché deve ospitare l’uomo, dunque per tutto il resto della sua vita dovrà mantenere condizioni di vita tali da consentire all’uomo o alla vita di continuare a svilupparsi”... sottinteso: e che fa, prima si espande e consente la vita e poi si raffredda facendola morire? Beh... tentare di giustificare il principio antropico tramite la cosmologia equivale a chiedere ad un bambino, che sta appena imparando a leggere, di declamare ed interpretare la divina commedia... ed ora ti spiegherò, spero brevemente, il perché. La cosmologia, anche quella della Melchiorri, anzi soprattutto quella della Melchiorri, visto lavora a Roma, è un campo della scienza ancora molto aperto ed incerto, seppur dei punti saldi pare proprio vi siano: la teoria del Big Bang e la teoria inflazionaria che la integra. Proprio i dati più recenti dei progetti BOOMERANG e WMAP (2004-2007) riguardanti lo studio della radiazione cosmica di fondo e delle sue caratteristiche, pare abbiano confermato le previsioni delle teorie: universo in espansione e raffreddamento da circa 13,7 miliardi di anni, passato prima di un secondo di vita per una fase di espansione esponenziale (inflazione), con geometria euclidea su larga scala ovvero “piatta”, come quella a cui noi siamo abituati, nonostante naturalmente localmente può essere anche molto curva (intorno ai corpi celesti); quest’ultima conclusione è dibattuta ampiamente, ma sembra che stia crescendo il consenso sull’universo “piatto” da parte dei cosmologi. Le osservazioni confermano pure che pare l’espansione sia attualmente in accelerazione e per niente destinata a fermarsi, così come dovrebbe essere nell’ipotesi di un universo “piatto” (con materia ed energia "comuni"), in cui la densità della materia dell’universo dovrebbe proprio essere pari alla densità critica affinché questo possa avvenire (la “fermata”). Beh, ci si leva dalle secche (sarà...) ipotizzando l’esistenza di un’energia oscura, attualmente di origine sconosciuta nonostante le ipotesi su di essa, che formerebbe a livello cosmico la maggior parte dell’energia dell’universo e permetterebbe di spiegare il fatto che si osserva l’espansione in accelerazione; questa energia dovrebbe esercitare una qualche sorta di pressione negativa sull’espansione, che invece di fermarla (come la pressione della materia comune) la favorirebbe. Dunque di ipotesi sul presente ed il futuro del nostro universo ce ne stanno tante e tutte dovrebbero produrre, per considerarsi “scientifiche”, dei modi che consentano di verificarle ed effettivamente lo fanno; i progetti citati ed altri “testano” queste ipotesi e la loro consistenza, dunque basiamoci ora su questi. Cercare di giustificare il principio antropico nella forma forte con la cosmologia secondo me è come darsi la zappa sui piedi: certo è autoevidente che la vita e l’uomo esistano e che le costanti non avrebbero potuto essere differenti, previe altre forme di vita o l’assenza della stessa, ma pare proprio che la cosmologia ipotizzi in futuri molto remotissimi che l’universo non risulti tanto più adatto a sostenere la vita, almeno così come la conosciamo oggi, quella basata sul carbonio. Ciò afferma la cosmologia, nient’altro può. In realtà la temperatura di cui parlavi, alla quale l’universo pare si sia stabilizzato (ed abbiamo visto che non è così), ora comprendo meglio che non riguardava affatto la radiazione cosmica di fondo, pur se hai detto il contrario, ma il fatto che in qualche parte dell’universo la temperatura e le condizioni locali siano favorevoli allo sviluppo della vita e dell’uomo... e continuino ad esserlo all’infinito, giusto? Sennò sarebbe uno spreco... ... continua...

07-02-2008, 12.09.08	#36
nexus6 like nonsoche in rain... Data registrazione: 22-09-2005 Messaggi: 1,770	p.s. Da una ricerca sul web di dieci minuti: http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2005/Ucau050805d001 http://ulisse.sissa.it/chiediAUlisse/domanda/2006/Ucau060510d002 http://scienzapertutti.lnf.infn.it/risposte/ris191.html http://scienzapertutti.lnf.infn.it/risposte/ris381.html Questo in inglese, tratto proprio dal sito ufficiale del progetto WMAP: http://map.gsfc.nasa.gov/m_uni.html Consiglio comunque un giro in libreria, alla ricerca di un qualche buon libro di divulgazione di base, prima di addentrarsi in questioni un po' piu' complesse. Beh... un saluto...

07-02-2008, 19.08.17	#38
Eretiko Ospite abituale Data registrazione: 11-10-2007 Messaggi: 663	Riferimento: L'Universo Mantiene Sempre La stessa Temperatura: come ci riesce? Attenzione, Dubbio, perchè sulla questione della creazione dal "nulla" non è pertinente l'effetto tunnel. Il principio di indeterminazione consente una brevissima violazione della conservazione dell'energia: si può prendere in "prestito" una certa quantità di energia per un tempo brevissimo (purchè poi la si restituisca...); questo meccanismo potrebbe consentire la creazione dal "nulla" (tramite l'energia del vuoto) di coppie di particelle-antiparticelle. Qualcuno ha proposto questo meccanismo per spiegare appunto la creazione di materia (o meglio la trasformazione) a scapito di un'energia negativa che si può associare ai campi gravitazionali, in modo che il bilancio energetico netto sia pari a zero, come deve essere in un'universo chiuso. Comunque la temperatura è legata all'energia (anzi possiamo considerarla una misura statistica dell'energia cinetica), quindi al suo diminuire corrisponde anche una diminuzione di energia. Peraltro tale energia non va persa, essendo presente in parte in forma di radiazione ed in parte in forma di "massa" (corpi celesti).

06-02-2008, 23.41.59	#33
nexus6 like nonsoche in rain... Data registrazione: 22-09-2005 Messaggi: 1,770	Beh... ripercorriamo ancora una volta, anche per rispondere (spero) agli altri ciò che abbiamo detto. Combinando i dati astrofisici che abbiamo con i principi della termodinamica e della meccanica quantistica si possono ipotizzare i possibili scenari per il destino “termodinamico” dell’universo... e tra i più accreditati (non certo l’unico) pare esservi, come già detto, proprio quello della “morte termica”: in tale immagine, e non sto a ripetermi, a poco a poco l’universo in espansione si raffredda e l’energia si trasforma in una sua forma non più utilizzabile, né alla vita né alla formazione di strutture quali stelle, pianeti, galassie, ecc... ciò avverrà pian piano localmente in ogni parte, se i principi attuali della fisica sono corretti, e dunque tale fatto si estenderà nel complesso su grande scala, tendendo così l’universo localmente e globalmente a raggiungere il suo equilibrio termodinamico; a che temperatura, però? Visto sono state fatte queste ed altre domande preciso la questione riguardante l’entropia. Guardare l’entropia fino ad un certo punto come “disordine” può essere utile a farsi un’idea di cosa è, ma se si spinge tale parallelismo un po’ troppo si rischia di far casino, appunto disordine. Che l’universo si espanda vuol dire che su grande scala lo spazio si “dilata” e dunque le galassie e gli ammassi di galassie si allontanino, ecc... ciò in che rapporto sta con l’entropia? Questa grandezza non è un semplice concetto filosofico, ma è una variabile termodinamica a tutti gli effetti, come la temperatura, la pressione o il volume, che durante trasformazioni termodinamiche mutano i loro valori verso quelli d’equilibrio: così fa pure l’entropia. Il “sistema” che qui noi ora consideriamo è l’universo che si sta “ampliando”: ciò comporta che il valore massimo dell’entropia (cioè quello a cui potrà raggiungere il suo equilibrio termodinamico) si “sposta” sempre più in avanti rispetto all’”entropia” effettiva del sistema universo; è come se, a causa dell’espansione, si creassero “nuovi” posti, nuovi modi in cui la materia presente potrà disporsi: tale meccanismo, dunque, “sposta” il valore massimo dell’entropia teorica raggiungibile e dunque “sposta” l’equilibrio termodinamico ovvero lo rende più lontano, più irraggiungibile. Se il destino ultimo dell’universo fosse, come abbiamo detto essere tra le ipotesi più discusse, quello di fermare la sua espansione molto lentamente fino a raggiungere (per ipotesi) tasso d’espansione nulla, beh... ciò possiamo immaginare che fornisca l’opportunità alla materia presente di raggiungere a poco a poco l’equilibrio termodinamico ovvero di giungere ad una fase, non di congelamento!, ma in cui indipendentemente da come la materia sarà disposta, magari sempre con fluttuazioni locali, essa non potrà più dar luogo a strutture ordinate su vasta scala, poiché non ne avrà la capacità, dato che non vi sarà energia “utile” per farlo. A che temperatura accadrà tutto ciò? Beh... possiamo ipotizzare ad una temperatura che dipenderà da quanto tempo l’universo nel suo complesso ci metterà a raggiungere questa fase: mettiamo fantasiosamente che fra un minuto l’espansione si blocchi. Tralasciando effetti quali presumibili e devastanti onde gravitazionali e quant’altro, a poco a poco tutta la materia andrà verso l’equilibrio, magari mettendoci miliardi di miliardi di anni ancora, ma se la termodinamica non sgarra, il destino sarà quello che la temperatura “locale” tenderà ad una ipotetica temperatura globale (poiché a quel punto non vi sarà più distinzione tra radiazione di fondo ed altre strutture cosmiche, ormai perdute), ma non necessariamente lo zero assoluto, anche se possiamo pensare non si discosti poi di molto da questo. Ciò che voglio dire, come già accennato, è che questa temperatura “finale” dipenderà da quanto tempo ovvero da come sarà fatto l’universo che a poco a poco sta tendendo all’equilibrio. Credo potremmo ipotizzare una temperatura tendente sicuramente allo zero assoluto solo nel caso di un universo che continui ad espandersi (come nell’ipotesi dell’attuale espansione accelerata), in cui ogni minima “porzione” di ciò che sarà l’universo (porzioni contenenti praticamente un numero esiguo di particelle, tendente allo zero cioè al vuoto) avrà energia tendente a quella minima, chiamata anche non a caso “energia del vuoto” dalla meccanica quantistica. Tutte le particelle presenti non fagocitate dai buchi neri ancora non evaporati saranno sostanzialmente libere e tenderanno alla loro minima energia; in un sistema come questo le differenze tra i vari stati energetici di esso tenderanno ad essere nulle e questo è un altro modo per dire che la “natura” (l’universo) non avrà più la “forza” per formare alcunché di organizzato. Qui concludo, sperando d'aver chiarito le questioni con degli scritti che abbiano un contenuto d’entropia molto basso... cioè non siano troppo confusi... p.s. per Nefonos: solitamente quando si parla di "temperatura dell'universo", senza precisare null'altro, non si intende quella locale, che è chiaro essere ampiamente variabile, ma quella riferita alla radiazione cosmica di fondo.

07-02-2008, 20.11.58	#39
nexus6 like nonsoche in rain... Data registrazione: 22-09-2005 Messaggi: 1,770	Hai spiegato ancora meglio come può visualizzarsi l’espansione dell’universo: sì, in effetti per la terza dimensione serve un po’ più d’immaginazione, ma non è difficile. Per il resto si va OT e mi sembrano giuste le considerazioni del webmaster di non ampliare troppo le cose per non fare confusione... hai chiesto e detto tante cose, tante cose su cui si potrebbero scrivere papier di roba... ... comunque non è scandaloso parlare di tunnel quantistico (che nulla in sé c’entra con la creazione di qualcosa dal “nulla”), tant’è che nel tuo pc come nel mio, essendoci per esempio una unità ROM, vi sono miliardi di transistors che funzionano proprio sfruttando quest’effetto. Inoltre il tuo esempio, quello del libro, non so... può essere fuorviante... introduci il concetto di “informazione”... ma per esempio se un sistema cade in un buco nero sembra perda buona parte della propria informazione (proprietà, ecc...); possiamo dire senza ambiguità che è l’energia totale che nel complesso si conserva (questo è forse il principale principio della fisica), ma poi nei singoli processi si può avere il passaggio da una forma all’altra; accade per esempio negli acceleratori di particelle che sotto certe condizioni energetiche un impatto tra due particelle possa portare alla creazione di tutta una cascata di particelle figlie, sembrano spuntate dal nulla, ma se si va a fare il bilancio energetico totale, comprendendo anche le masse, si verifica che tanta energia vi era prima e tanta ve ne è dopo invariabilmente. Seppur magari non so, ipotizziamo si siano verificati processi di tunneling, come nel decadimento alfa, beh... tanta energia ha il sistema prima e tanta ne ha dopo, seppur il “sistema” ora è formato da differenti componenti. Anche il “vuoto”, a causa di effetti quantistici, è considerato avere una certa energia minima chiamata appunto energia del vuoto; può accadere, visto il brulicare di coppie di particelle-antiparticelle, che dal “vuoto”, dunque solo apparentemente dal “nulla”, possano spuntare fuori appunto delle particelle. Inoltre, vedi, teorizzare proprio l’istante iniziale, al tempo cosmico 0, è un qualcosa di molto complesso e, come sai, tanti sono i tentativi di approssimare la fisica a tale istante. Energia, temperatura ed entropia sono grandezze separate, ma naturalmente strettamente legate tra di loro; bisogna fare attenzione ai sistemi che si considerano. Il "sistema" universo è considerato essere "isolato", dunque nessuno scambio di materia ed energia con l"esterno" e dunque per il principio suddetto l'energia totale dell'universo si conserva, qualsiasi cosa accada all'universo stesso, anche nel caso la sua temperatura si approssimi allo zero assoluto; in quel caso l'energia sarà talmente "diluita", ovvero densità energetiche talmente basse, che è anche intuitivo, se vuoi, immaginarsi che la temperatura non si discosti poi tanto dallo zero.