Cos’è la teoria del Big Bang?

La teoria del Big Bang è la migliore spiegazione scientifica di come è stato creato l’universo. La teoria afferma che il nostro intero universo è stato creato quando una massa minuscola (miliardi di volte più piccola di un protone), super densa e super calda è esplosa e ha iniziato a espandersi molto rapidamente, alla fine raffreddandosi e formandosi nelle stelle e nelle galassie con le quali siamo familiare. Si dice che questo evento sia accaduto circa 15 miliardi di anni fa. Piuttosto che espandersi verso l’esterno in un vuoto preesistente, l’evento del Big Bang è stato l’espansione dello spazio stesso, forse a velocità superiori alla luce. (Mentre la teoria della relatività di Einstein vieta a qualsiasi cosa all’interno dello spazio di viaggiare più velocemente della luce, non pone limiti alla velocità con cui il tessuto dello spazio stesso può espandersi.)

La teoria del Big Bang è stata originariamente sviluppata alla fine degli anni ‘1920 da Georges-Henri Lemaître, un prete e astronomo cattolico belga, uno dei primi sostenitori delle soluzioni alle equazioni di campo della relatività generale che prevedevano l’espansione del nostro universo. (Per essere prese sul serio, le teorie cosmologiche devono porre possibili soluzioni alle equazioni di campo della relatività generale di Einstein.) Sebbene la soluzione dell’universo in espansione alle equazioni di campo sia stata derivata dal cosmologo russo Alexander Friedman nel 1922, Lemaître fu il primo a rendersi conto che un universo in continua espansione implica che ad un certo punto nel passato l’universo doveva essere molto più denso e più piccolo, persino delle dimensioni di un atomo.

La teoria del Big Bang è supportata principalmente da due principali linee di evidenza: in primo luogo, il fatto che tutte le galassie si stanno rapidamente allontanando l’una dall’altra (confermato da Edwin Hubble nel 1929), e in secondo luogo, la presenza della radiazione cosmica di fondo a microonde, o l'”eco” del Big Bang. La radiazione cosmica di fondo a microonde non fu scoperta fino al 1965 e fino a quel momento gli scienziati erano divisi tra la teoria del Big Bang e il suo rivale, il modello dello stato stazionario di Fred Hoyle, che affermava che l’universo si stava espandendo, ma rimanendo sostanzialmente lo stesso perché nuove la materia veniva continuamente creata.

Dalla fine degli anni ‘1960, la teoria del Big Bang è stata la spiegazione dominante per la nascita del nostro universo. Il modello dello stato stazionario di Fred Hoyle è stato scartato. La maggior parte della cosmologia da allora è consistita in modifiche ed estensioni della teoria del Big Bang. Poiché i fisici non hanno ancora formulato una teoria coerente che spieghi come la gravità operi su scale estremamente piccole (come quelle presenti nell’istante del Big Bang), i cosmologi non sono in grado di formulare teorie su ciò che è accaduto prima circa 10^-43 secondi dopo il Big Bang. Il nostro universo potrebbe aver avuto origine come un’entità puntiforme con densità quasi infinita, o forse qualcos’altro. Potrebbe essere necessario migliorare sostanzialmente la nostra matematica, i nostri strumenti e le nostre metodologie scientifiche prima di compiere ulteriori progressi.