Le età dell’universo

• L’espressione fine del mondo (giorno del giudizio, doomsday) viene usata in senso generico per indicare un evento con conseguenze catastrofiche a livello mondiale, tali da causare la distruzione della Terra, della biosfera o della specie umana

• Il tema della fine del mondo è presente in molte mitologie e religioni ed è ricorrente nella narrativa fantastica e fantascientifica

• Oggi il concetto dev’essere esteso ad un universo molto più grande e ricco

• La fine del mondo è legata al concetto di evoluzione e di tempo

COSMOLOGIA FISICA

Origine

Futuro

Predizioni bibliche

• La Bibbia predice la fine del mondo, ma non dice quando

• Vangelo di Matteo: “il Sole si oscura, la Luna si spegne e le stelle cadono da cielo”

• Apocalisse di Giovanni

Alcune predizioni non confermate• 1000: il detto "mille e non più mille" si basa

sul brano dell'Apocalisse. L’avvistamento della cometa di Halley nell'anno 989 contribuì a diffondere timori escatologici

• 1260: il beato Gioacchino da Fiore, basandosi sui 1260 giorni/anni indicati nell'Apocalisse come il tempo del Giudizio Universale, predisse il 1260 come data per il compimento di questa profezia con l’avvento di un’era felice

• 1836: Il fondatore del Metodismo, reverendo John Wesley eseguì complessi calcoli basati sull'Apocalisse e giunse alla conclusione che la data prevista sarebbe dovuta essere il 18 giugno di quell’anno

• 1967: data prevista per una "grande catastrofe mondiale” da Sun Myung Moon, capo della Chiesa dell'Unificazione

• 1999: il medico e veggente provenzale Nostradamus predisse l'arrivo di un "re del Terrore", che sarebbe disceso dal cielo e avrebbe fatto rivivere il "roi d'Angoulmois” o "roi Mongolais", forse identificato con Gengis Khan

• 2011: il protestante Harold Camping calcolòche il 21 maggio sarebbero trascorsi esattamente 7000 anni dal Diluvio Universale. Allo scattare della mezzanotte avrebbe avuto inizio per i cristiani nel mondo il Giudizio Universale; il resto dell’umanità (di fedi non cristiane) sarebbe rimasta a patire sulla terra atroci sofferenze, convivendo con continui atroci eventi geologici

Nostradamus

• Le Centurie (1555-1558, edizione postuma del 1568)

• Le quartine profetiche di Nostradamus hanno pochi riferimenti oggettivamente identificabili. Tra questi in una quartina avrebbe previsto il culminare di una lunga e selvaggia persecuzione religiosa per il 1792 (che non c'è mai stata), la distruzione totale della specie umana per il 1732 e un evento catastrofico per l'anno 1999

• Le predizioni si estendono fino all'anno 3797; anche se la data non viene indicata come una fine del mondo

Predizioni per il futuro• 2012: alcune iscrizioni su stele di antiche civiltà mesoamericane

(Maya, Hopi) potrebbero suggerire la fine della presente civiltà e il passaggio ad una nuova era di maggior consapevolezza, grazie all'incontro con "divinità celesti" (ad esempio Quetzalcoatl) e forse a seguito di cataclismi naturali: esondazioni, tempeste solari di forte intensità, collisioni di asteroidi, impatto con il pianeta Nibiru

• 2013: asteroide 2012 DA14 di 45 m passerà a 30mila km dalla Terra il 15 febbraio

• 2060: calcoli di Isaac Newton basati su cronologie ebraiche e cristiane dell’Apocalisse: considerò come anni i 1260 giorni dell'Apocalisse, e dal momento che la data dell'anno 1260 era stata "mancata", propose di iniziare il conteggio dall'incoronazione di Carlo Magno nell'anno 800

• 2240: secondo il Talmud, ‘data limite’ entro la quale il Messia deve apparire, corrispondente a 6000 anni dalla creazione (3760 a.C.)

• 2880: asteroide 29075 1950 DA, 1 km di diametro, 0.33% probabilità d’impatto

• 3797: fine delle profezie di Nostradamus

I Maya e il 21 dicembre 2012• L’ossessione dei Maya per la misura del tempo• Ricorrenze degli eventi, passato e presente

sono collegati, il tempo è “vivo”• Il codice di Dresda: registrazione di 205 cicli

lunari, 11.968 giorni• Calendari: Tzolk’in cerimoniale (260 giorni = 13

mesi di 20 giorni), Haab’ solare (365 giorni), ciclo di Venere (584 giorni) e ciclo di Marte (780 giorni)

• Numeri magici: 13 (numero di scuti del carapace della tartaruga) e 20 (numero delle dita delle mani e dei piedi)

• tun: 360 giorni (= 18 mesi di 20 giorni; 1 Tun + 5 giorni senza nome portano all’Haab)

• ka’tun: 20 tun• b’ak’tun: 20 ka’tun

• Le durate dei calendari Haab e Tzolk’in si combinavano tra loro dando luogo a cicli di 18.980 giorni (52 anni di 365 giorni e 73 di 260) per un totale di 52 cicli diversi ricorrenti

• Un ulteriore calendario, il cosiddetto Lungo computo, calcolava il tempo trascorso dalla data della creazione del mondo secondo la mitologia maya (che, secondo la correlazione con il calendario gregoriano, corrisponderebbe all'11 agosto 3114 a.C. del calendario gregoriano) e consisteva di 13 b'ak'tun, 5.125 anni nostri

• Questo calendario era progressivo e suddivideva il tempo in cicli b'ak'tun della durata di 144.000 giorni, suddivisi a loro volta, su base vigesimale, in 4 ulteriori sottocicli

• Il 20 dicembre 2012 terminerà il 13º b'ak'tun (12.19.19.17.19 nella notazione originale del calendario) a cui farà seguito, il 14ºb'ak'tun (13.0.0.0.0)

• La fine di un Lungo computo corrisponderebbe ad un cambiamento del mondo con la venuta del dio Bolon Yokte’: non fine del mondo

Non è la fine del mondo fisico !

I catastrofisti alla ricerca di connessioni astronomiche

• Perché l’astronomia ? • Perché le ricorrenze temporali alla base della vita dei

Maya sono suggerite dai regolari moti celesti• Non ci sono allineamenti planetari (già verificatisi e

dimostratisi non significativi)

• Il pianeta misterioso Nibiru (dovrebbe giàessere ben visibile)

• Tempeste solari

• Inversione del campo magnetico terrestre (avviene non in tempi brevissimi, ma meccanismo flip-flop ?)

• Impatto di asteroide di grande massa (NEA sono monitorati)

• I Maya guardavano verso il Centro Galattico, e possono essersi riferiti all’astronomia di questa regione

• Allineamento annuale del Sole con il Centro Galattico

• Solstizio d’inverno (annuale)

• La coincidenza tra allineamento del Sole con il Centro galattico e il solstizio d’inverno si verifica solo ogni 26.000 anni quando, a causa del moto di precessione della Terra, l’asse Terra-Sole coincide con la linea di intersezione tra il piano galattico e l’eclittica

• In realtà l’allineamento perfetto si è verificato nel 1998• È possibile che i Maya si volessero riferire

all’attraversamento del cosiddetto Dark Rift (Fenditura del Cigno)

• Potevano i Maya aver fatto delle misure così precise ?

Che cosa dice oggi la scienza sul futuro del “mondo ”?

• Distinguiamo

• Il futuro della Terra e della nostra specie� Catastrofi planetarie (collisioni di comete e

asteroidi, tempeste solari, degrado ambientale, effetti climatici)

� Catastrofi stellari (collisioni stellari, esplosioni di supernove vicine)

• Il futuro dell’Universo: evoluzione cosmica, il mondo è eterno o finirà ?

L’astronave Terra

• La lunga storia della vita sulla Terra, tra emergenzedi nuove specie ed estinzioni

• Biodiversità ed evoluzione• La stabilità del sistema Terra/Luna/Sole• Paleoclimatologia• I mammiferi sono la specie dominante da 65 milioni

di anni• Previsioni sulla crescita della popolazione,

livellamento dell’attuale ritmo per indebolimento dellafertilità e l’occorrere di epidemie (migrazioni)

• La vita microbica sulla Terra esiste da 4 miliardi di anni, la vita complessa da 600 milioni di anni, l’uomo da circa 200 mila anni: lenta evoluzione

• Non sappiamo come è nata la vita sulla Terra (esperimento di Miller-Urey 1950)

• La sviluppo di organismi multicellulari è certo rarissima, anche quando le condizioni sono favorevoli

Sviluppo di organismi complessiSviluppo di organismi complessi

Le minacce della Terra all’uomo

• Eventi rari, ma al di sopra di ogni controllo, possibilmente definitivi� impatti asteroidali (Tunguska, NEO, scala di

Torino)� super-eruzioni vulcaniche� gigantesche tempeste solari

• Eventi meno rari, ma cui prepararsi e magariprevedere, quindi non da fine del mondo� terremoti, uragani, tsunami, inondazioni, siccità

Le minacce della natura all’uomo

Le minacce dell’uomo alla Terra

• Effetti sul clima, riscaldamento globale

• L’esperimento “finale”• Estrema concentrazione di energia porta a

scenari catastrofici� formazione di un buco nero che tutto risucchia� i quarks si addensano in uno strangelet che

trasforma in materia strana tutto quanto incontra“infettando” il mondo

� transizione di fase dello spazio “vuoto” che sipropaga come una “bolla” su tutta la galassia e oltre

Le minacce dell’uomo alla Terra• Effetti sul clima, riscaldamento

globale• Guerra nucleare, biologica• L’esperimento “finale” con

estrema concentrazione di energia

Le nostre ultime ore ?• Catastrofi possibili

� guerre nucleari, the doomsday clock� megatorrorismo nucleare, “dirty bombs”� bioterrorismo, antrace, tecnologia di vasta diffusione tra

ospedali, industrie si ricerca in agricoltura e chimica� dispersione di virus, vaiolo, HIV, ebola; produzione artificiale� il lato oscuro della scienza

• Soluzioni o palliativi� sorveglianza intrusiva, la società trasparente� segretezza o diffusione delle nuove scoperte� controllo di comportamenti con implantazione di elettrodi� droghe e perdita di ”umanità”(Minority Report)

• Rallentare e controllare la scienza e i suoi risultati ?

Ci sono altri pianeti nell’Universo ?È possibile che tra di essi ci sia un’altra Terra ?

Altre forme di vita ?

Il Principio Copernicano e la vita

Nel 1995 viene scoperto il primo pianeta extrasolare

Un team svizzero prova la presenza di un pianeta intorno alla stella 51 Pegasi a 48 anni luce dalla Terra

Didier Queloz and Michel Mayor

Dal 6 marzo 2009 è in orbita la missione KEPLER dedicata ad esplorare 100mila stelle vicine

Kepler 22-B: il primo pianeta di tipo terrestre intorno a una nana gialla a 600 anni luce da noi

• PH1 is a Neptune-size planet, with radius about 6.2 times that of Earth'swith a 138 day orbit. The two parent stars have masses about 1.5 and 0.41 times that of the Sun and circle each other once every 20 days. Twoother stars orbit PH1's twin suns at a distance of about 1,000 astronomical units.

• The planet orbits close in to Alpha Cen B, and is technically called Alpha Centauri Bb. Its mass is only 1.13 times the Earth’s mass, making this one of the lowermass planets yet found! But don’t get your hopes up of visiting it – its period isonly 3.24 days, meaning it must be only about 6 million kilometers (less than 4 million miles) from its star. Even though Alpha Cen B is a bit cooler than the Sun, this still means the planet is baking hot, far too hot to sustain any kind of life as weknow it, or even liquid water.

Sono stati rivelati oltre 300 pianeti extrasolari… ma trovare altre Terre non sarà facile perché:

1) le Terre sono piccole

2) … e debbono essere relativamente vicine al loro Sole

Possibili segni indiretti di vita simile alla nostra

Righe dell’ozono negli spettri

Acqua

Atmosfera Attività biologica (metano)

Forme di vita aliene• Possono svilupparsi

forme di vita totalmente diverse, anche relativamente complesse

• Abbiamo evidenze di batteri che sopravvivono a temperature molto elevate o molto rigide

• Serve energia: pit-lamping hunt (Dyson)

La vita intelligente è “improbabile”• Statistiche negative: la sopravvivenza di sistemi

multicellulari su tempi lunghi è critica• Rischi evolutivi, catastrofi cosmiche• Il principio antropico: l’uomo è non solo un animale

unico, ma il prodotto finale di un cammino evolutivo difficile, forse unicol’evoluzione verso l’intelligenza e in particolare verso

un’intelligenza capace di sviluppare tecnologia avanzata èaltamente “improbabile”

• Ma naturalmente questo è un punto di vista conservativo (tolemaico)

• Le opportunitàsono moltissime, maper ora siamo soli o è come se lo fossimo

Il Principio Copernicano nel Tempo• Il principio copernicano definisce il dato osservativo

astronomico della nostra “mediocrità” nello spazio

• Si può estendere il principio statisticamente al tempo

• Darwin ha già sostenuto che l’evoluzione della nostra specie non sia privilegiata

• Il tempo in cui siamo nati non è statisticamente privilegiato

• Un concetto non in contraddizione con il principio antropico: afferma solo che viviamo in uno spazio e in un tempo non-speciali perché statisticamente più probabili

• Partendo da questo assunto possiamo fare previsioni sul futuro (Freeman Dyson, Richard Gott)

Un gioco statistico: Delta t• Eventi di durata totale finitatfin - tini

• Tempo attuale di misuratora non-speciale

• Valutare il valore di tfut= (tfin-tora) in relazione atpast = (tora - tini)

• Distribuzione casuale tra 0 e 1 del numeror1 (tempo presentenormalizzato alla durata totale)

• Se il tempo in cui viviamo ènon-speciale l’osservazione di un evento nel passato permette di dare una valutazione di quantodurerà nel futuro; al 95%:

r1

=t

ora− t

in

tfin

− tin

=t

pas t

tpas t

+ tfut

P = 0.95 0.025 < r1

< 0.975

139

tpas t

< tfut

< 39 tpas t

Esempi per comprendere il significato della statistica

1. La città di Torino è stata fondata da Giulio Cesare nel 58 a.C., quindi ha un’età di 2069 anni. La sua longevità è prevista al 95% tra 53 e 80691 anni (ditelo al sindaco!).

2. Il seminario didattico è stato fondato nel 1968, ha un’età di 44 anni. La sua longevità è prevista al 95% tra 1.2 anni (ahi!) e 1716 anni (buona fortuna!).

3. La Facoltà di Scienze fu fondata nel 1848, io vi sono entrato nel 1960, quindi 112 anni fa: ne potevo prevedere la soppravvivenza al 95% tra 2.9 anni e 4371 anni. In effetti è stata abolita dopo 51 anni rispetto alla mia previsione.

139

tpast <<<< t fut <<<< 39tpast

Longevità dell’homo sapiens

• Ntot = numero totale oggi• Tempo scala di vita 1/λ0, distribuzione esponenziale• Distribuzione di etàtp e di estinzionitf (casuali)

• Numerir1 e r2 distribuiti random tra 0 e 1

• L’ homo sapiens esiste da circa 200 mila anni• … si ricava che al 95% di probabilità sopravviverà per

N tp(((( ))))dt p ==== N tot λ0 exp −−−−λ0tp(((( ))))dt p

N t f(((( ))))dt f ==== N tot λ0 exp −−−−λ0t f(((( ))))dt f

tp ==== −−−−λ0−−−−1 ln r1

t f ==== −−−−λ0−−−−1 ln r2

r1t f / t p ==== r2

P t f / tp[[[[ ]]]]>>>> Y(((( ))))==== r1Y

0

1

∫∫∫∫ dr1 ==== 1

Y ++++ 1

5100anni<<<< t f <<<< 7.8milioni di anni

t f <<<<<<<< 13.4miliardi di anni (eta' dell'Universo)

• La localizzazione spazio-temporale degli esseri intelligenti nell’Universo èprivilegiata solo nel senso che essi rappresentano degli osservatori, ma sono distribuiti in modo casuale

• Si ricava che il numero di osservatori che nasceranno nel futuro Nf è legato agli Np~ 70 miliardi nati fino ad ora

• L’effetto di popolazione (massimo di 10 miliardi) riduce il tempo per il nostro futuro

• Al ritmo attuale di nascite (134 milioni all’anno) e morti (56 milioni): si aggiungono 1.8 miliardi di unità ogni circa 12 annisi aggiungono 2.7 x 1012 unità in 19 mila anni

• Le scale di longevità sono molto ridotte

• Riduzione del ritmo di nascite di 400 volte per arrivare ai 7.8 milioni anni, oppure …

139

N p <<<< N f <<<< 39N p (al 95%)

1.8 miliardi<<<< N f <<<< 2.7 trilioni

12 anni < t f <<<< 19 mila anni

Scenari futuri

1. La popolazione raggiunge 10 miliardi in un secolo e poi crolla a poche migliaia per alcuni milioni di anni (totale 30 milioni)

2. La popolazione si mantiene stabile intorno a 1 miliardo per alcunimilioni di anni (totale 40 trilioni)

3. La colonizzazione della Galassiaaumenta la popolazione di un fattore 109 ed estende la longevitàfino ai 10 miliardi di anni

4. Superciviltà con capacità di accumulare energia della stellamadre (Dyson) o dell’interaGalassia (Kardashev)

1

2

3

4

Uscire dal sistema solare, espandersi senza fine

fino alla morte delle stelle … e magari oltre

• Il modo di estendere la nostra longevità, ripartendoda zero ad ogni nuova stella conquistata

• Ma attenzione occorre muoversi rapidamente• Abbiamo tecnologie spaziali da 50 anni• Possiamo predirne lo sviluppo futuro in un tempo

• Non è la tecnologia a mancare, ma la difficoltà a vivere allamassima efficienza (la Luna è stata abbandonata, andremo suMarte quando ?)

1.3 anni<<<< t f <<<< 1950 anni

Astronavi del futuro

• A fusione nucleare• Ramjet di Bussard• Vele laser• Si supera l’1/10 della velocità

della luce: si fa sentire la dilatazione dei tempi relativistica

• Si può raggiungere Alpha Centauri in meno di 40 anni

• Scorciatoie nello spazio-tempo: wormholes

• La colonizzazione galattica

La Terra ha le potenzialità per un destino che non abbiamo visto realizzarsi in alcuna altra parte della Galassia o dell’Universo

La vita ha un significato cosmico ?

• La conquista umana dello spazio: Martee … oltre

• Altre Terre• Vita aliena• Intelligenze aliene: visite o segnali ?• I limiti umani, l’avvento dei robot• La vita: caso o necessità o opportunità

E L’UNIVERSO NEL SUO INSIEME ?

• Il nostro “mondo” si allargherà nei prossimi miliardi di anni (se saremo bravi e creativi)

• L’umanità andrà su altri pianeti intorno ad altre stelle

• E quindi il problema dell’umanità si estenderàa tutta la Galassia e oltre

• A quali problemi di sopravvivenza andremo incontro ?

Le età dell’Universo

Cifre astronomiche • Età espresse in anni usando potenze di 10 (logaritmi)• 10n significa 1 seguito da n zeri• n negativo indica zeri davanti a 1

Dall’era primordiale all’era stellare

Evoluzione del Sole

• Il Sole diventa una stella gigante rossa fra 5 miliardi di anni e si estende fino all’orbita terrestre: la temperatura superficiale della Terra raggiunge i 200°C

• Espulsione dell’inviluppo: la Terra viene spazzata via nell’anello di una nebulosa planetaria

L’umanità potrà/dovrà trovare le risorse per emigrare ?

• Paesaggio cosmico finale: buio e desolato

• Elettroni e positroni: sparsi con densitàdi 1 particella ogni 10182 m3

• Radiazione di fondo: lunghezze d’onda oggi mm, allora 1041 anni luce

• Radiazione prodotta dalle stelle nelle ere precedenti pure crescono di lunghezza d’onda

• Radiazione prodotta dall’evaporazione dei buchi neri ha lunghezze d’onda maggiori del sistema solare

L’espansione dell’Universo con l’energia oscura

QuickTime™ e undecompressore Sorenson Video 3

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Lo spazio-tempo si strappa

ALTRI SCENARI POSSIBILI

Creazione di “universi bambini”Catastrofe finale per transizione dal falso vuoto al vero vuotoAltri Universi ? Il Multiverso

Qualche conclusione ?

• Una qualche forma di esistenza intelligente, a lentissima evoluzione, con fasi di ibernazione, potrà forse convivere con quel mondo

• Ma non avrà più nulla a che fare con il nostro “mondo” che sarà finito

fra 1.000.000.000.000.000 anni

• Quella sarà la fine del “nostro mondo” … se non succederà qualche guaio prima !

L’umanità oggi è più a rischio che in altri momenti passati della sua storia.

D’altra parte il cosmo nella sua vastità ha potenzialità che sono infinite.

Il futuro di questo vasto cosmo sarà pieno di vita o tornerà sterile?

Questo dipenderà dalle nostre scelte nel prossimo secolo .