Rappresentazione artistica che illustra l'espansione di una porzione di un universo bidimensionale. Secondo il modello del Big Bang l'universo si espanse da uno stato iniziale estremamente denso e caldo e continua a espandersi tutt'oggi.
IlBig Bang (pron. inglese/bɪɡˈbæŋ/[1], letteralmente "Grande Scoppio") è unmodellocosmologico secondo cui l'universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima in un tempo finito nel passato a partire da una condizione dicurvatura,temperatura edensità estreme e questo processo continua tuttora.
Tuttavia la teoria ha dei limiti: procedendo idealmente a ritroso nel tempo, in un processo inverso all'espansione, densità e temperatura aumentano fino a un istante nel cuiintorno questi valori tendono all'infinito e il volume tende a zero, così che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili (singolarità). Per questo il modello del Big Bang come concepito sulla base solo dellarelatività generale fornisce un'ottima descrizione dell'evoluzione dell'universo da un determinato momento in poi, ma non è adeguato a descrivere la condizione iniziale. Inoltre, alcune osservazioni sperimentali succedutesi nel tempo, come quella di un universo sostanzialmente piatto, e il cosiddettoproblema dell'orizzonte rappresentano ulteriori limiti. Per tali motivi sono state proposte integrazioni della teoria originaria, principalmente il modello dell'inflazione cosmica.
Sul fronte sperimentale, negliacceleratori di particelle si studia il comportamento dellamateria e dell'energia in condizioni estreme, vicine a quelle in cui si sarebbe trovato l'universo durante le prime fasi del Big Bang, ma senza la possibilità di esaminare il livello di energia all'inizio dell'espansione.
La teoria del Big Bang è stata dedotta dalle equazioni dellarelatività generale, risolvendole sotto condizioni particolari di natura ipotetica atte a semplificare il problema. La più importante di queste è l'ipotesi diomogeneità e l'isotropia dell'Universo, nota comeprincipio cosmologico. Essa generalizza all'intero universo ilprincipio copernicano. La teoria del Big Bang risultò subito in accordo con la nuova concezione della struttura dell'universo che proprio negli stessi decenni stava emergendo dall'osservazione astronomica dellenebulose. Nel 1912Vesto Slipher aveva misurato il primospostamento verso il rosso, ("redshift" in inglese), di una "nebulosa a spirale"[5] e aveva scoperto che la maggior parte di esse si stava allontanando dallaTerra. Egli non colse l'implicazione cosmologica della sua scoperta, infatti in quel periodo erano in corsoaccesi dibattiti sul fatto se queste nebulose fossero o non fossero degli "universi isola" esterni allaVia Lattea.[6][7]
Dieci anni dopo,Alexander Friedmann, matematico ecosmologorusso, applicò il principio cosmologico alleequazioni di campo della relatività generale, ricavandone leequazioni a lui intitolateː esse mostrano che l'universo deve essere in espansione, in contrasto con il modello diuniverso stazionario sostenuto daEinstein.[8] Però egli non comprese che la sua teoria implicava, pereffetto Doppler, lo spostamento verso il rosso della luce stellare e il suo contributo matematico fu completamente ignorato, sia perché privo di conferme astronomiche, sia perché poco noto nel mondo anglosassone, essendo scritto in tedesco.
A partire dal 1924Edwin Hubble, utilizzando il telescopioHooker dell'Osservatorio di Monte Wilson, mise a punto una serie di indicatori di distanza che sono i precursori dell'attualescala delle distanze cosmiche. Questo gli permise di calcolare la distanza di nebulose a spirale il cuiredshift era già stato misurato, soprattutto da Slipher, e di mostrare che quei sistemi si trovano a enormi distanze e sono in realtà altregalassie. Nel 1927Georges Lemaître,fisico esacerdote cattolicobelga, sviluppò le equazioni del Big Bang in modo indipendente da Friedmann e ipotizzò che l'allontanamento delle nebulose fosse dovuto all'espansione del cosmo. Infatti egli osservò che la proporzionalità fra distanza e spostamento spettrale, oggi nota comelegge di Hubble, era parte integrante della teoria ed era confermata dai dati di Slipher e di Hubble.[9][10]
Nel 1931Lemaître andò oltre e suggerì che l'evidente espansione del cosmo necessita di una sua contrazione andando indietro nel tempo, continuando fino a quando esso non si può più contrarre ulteriormente, concentrando tutta la massa dell'universo in un volume quasi nullo, del diametro dellalunghezza di Planck, detto da Lemaître "l'atomo primitivo". Il nome "atomo" è da intendersi in senso etimologico come un riferimento all'indivisibilità di questo volume, prima del quale lospazio e iltempo, ovvero loSpaziotempo della teoria della relatività, non esistono.[11]Nel 1929 Hubble pubblicò la relazione tra la distanza di una galassia e la sua velocità di allontanamento formulando quella che oggi è conosciuta comelegge di Hubble.[12][13]
Rappresentazione artistica del satelliteWMAP, che sta raccogliendo dati per aiutare gli scienziati nella comprensione del Big Bang.
La prima era lateoria dello stato stazionario diFred Hoyle, in base alla quale nuova materia doveva essere creata per compensare l'espansione. In questo modello l'universo è approssimativamente lo stesso in ogni istante di tempo.[17]
Il termine "Big Bang" fu coniato proprio daFred Hoyle durante una trasmissione radiofonica dellaBBC Radio del marzo 1949[20][21][22] in senso dispregiativo, riferendosi ad esso come "questa idea del grosso botto". Successivamente Hoyle diede un valido contributo al tentativo di comprendere il percorso nucleare di formazione degli elementi più pesanti a partire da quelli più leggeri.
Inizialmente la comunità scientifica si divise tra queste due teorie; in seguito, grazie al maggior numero di prove sperimentali, fu la seconda teoria ad essere più accettata.[23] La scoperta e la conferma dell'esistenza della radiazione cosmica di fondo a microonde nel 1964[24] indicarono chiaramente il Big Bang come la migliore teoria sull'origine e sull'evoluzione dell'universo. Le conoscenze in ambito cosmologico includono la comprensione di come le galassie si siano formate nel contesto del Big Bang, la comprensione della fisica dell'universo negli istanti immediatamente successivi alla sua creazione e la conciliazione delle osservazioni con la teoria di base.
Importanti passi avanti nella teoria del Big Bang sono stati fatti dalla fine deglianni novanta a seguito di importanti progressi nella tecnologia deitelescopi, nonché dall'analisi di un gran numero di dati provenienti da satelliti comeCOBE,[25] iltelescopio spaziale Hubble e ilWMAP.[26] Questo ha fornito ai cosmologi misure abbastanza precise di molti dei parametri riguardanti il modello del Big Bang e ha permesso anzi di intuire che si sta avendo un'accelerazione dell'espansione dell'universo. Dopo il tramonto della teoria dello stato stazionario quasi nessun scienziato nega il Big Bang come espansione dell'universo, anche se molti ne forniscono interpretazioni diverse (vediFormulazioni avanzate della teoria). Gli unici scienziati sostenitori dello stato stazionario o dell'universo statico (parti della cosiddettacosmologia non standard) neglianni 2000 rimasero il solo Hoyle,J. V. Narlikar,Halton Arp,Geoffrey eMargaret Burbidge, e pochi altri.
L'estrapolazione dell'espansione dell'universo a ritroso nel tempo, utilizzando larelatività generale, conduce a valori didensità etemperatura tendenti all'infinito, condizione che prende il nome disingolarità e che si sarebbe mantenuta per un tempo infinitesimo; l'estrapolazione può arrivare fino altempo di Planck, che è il più piccolo intervallo di tempo misurabile con le attuali leggi fisiche, oltre il quale la relatività generale perde validità.[27] La fase iniziale calda e densa denominata Big Bang[28] è considerata la nascita dell'universo. In base alle misure dell'espansione riferite allesupernovae di tipo Ia, alle misure delle fluttuazioni di temperatura nella radiazione cosmica di fondo, alle misure dellafunzione di correlazione delle galassie e agli ultimi e più attendibili dati forniti dal telescopio-sonda spazialePlanck Surveyor dell'Agenzia Spaziale Europea, l'universo ha un'età calcolata di 13,798 ± 0,037miliardi dianni.[29] Il risultato di queste quattro misurazioni indipendenti è in accordo con il cosiddettomodello ΛCDM.
Sulle primissime fasi del Big Bang esistono molte speculazioni. Nei modelli più comuni l'universo inizialmente eraomogeneo,isotropo, con unadensità energetica estremamente elevata,temperature epressioni altissime e si stava espandendo e raffreddando molto rapidamente. All'incirca 10−37 secondi dopo l'istante iniziale, unatransizione di fase causò un'inflazione cosmica, durante la quale l'universo aumentò le sue dimensioniesponenzialmente.[30] Quando il processo di inflazione si fermò il cosmo era formato da unplasma di quark e gluoni, oltre che da tutte le altreparticelle elementari.[31] Le temperature erano così alte che il moto casuale delle particelle avveniva a velocitàrelativistiche ecoppie particella-antiparticella di ogni tipo erano continuamente create e distrutte nelle collisioni. Ad un certo istante una reazione sconosciuta, chiamatabariogenesi, violò la conservazione delnumero barionico portando ad una leggera sovrabbondanza dell'ordine di 1 parte su 30 milioni deiquark e deileptoni sugli antiquark e sugli antileptoni. Questo processo potrebbe spiegare il predominio dellamateria sull'antimateria nell'universo attuale.[32]
L'universo continuò ad espandersi e la sua temperatura continuò a diminuire, quindi l'energia tipica di ogni particella andò diminuendo. Larottura della simmetria della transizione di fase portò le quattrointerazioni fondamentali dellafisica e i parametri delleparticelle elementari nella loro forma attuale.[33] All'incirca dopo 10−11 secondi il quadro d'insieme diventa meno speculativo, visto che le energie delle particelle diminuiscono fino a valori raggiungibili negli esperimenti difisica delle particelle. Arrivati a 10−6 secondi quark e gluoni si combinarono per formarebarioni, comeprotoni eneutroni. La piccola differenza presente nel numero di quark e antiquark portò ad una sovrabbondanza dei barioni sugli antibarioni. La temperatura non era più sufficientemente alta per formare nuove coppie protoni-antiprotoni e nuove coppie di neutroni-antineutroni, perciò seguì immediatamente un'annichilazione di massa che lasciò soltanto uno ogni 1010 dei protoni e neutroni originali e nessuna delle loro antiparticelle. Un processo simile avvenne al tempo di un secondo per glielettroni e ipositroni. Dopo questi due tipi diannichilazione i protoni, i neutroni e gli elettroni rimanenti non stavano più viaggiando a velocità relativistiche e la densità di energia del cosmo era dominata daifotoni con un contributo minore dovuto aineutrini.[34]
Qualche minuto dopo l'istante iniziale, quando la temperatura era all'incirca 109kelvin (un miliardo di kelvin) e la densità paragonabile a quella dell'aria, i neutroni si combinarono con i protoni, formando i priminuclei dideuterio e dielio in un processo chiamatonucleosintesi primordiale.[35] La maggior parte dei protoni non si combinò e rimase sotto forma di nuclei diidrogeno. Quando l'universo si raffreddò il contributo delladensità energetica dellamassa a riposo della materia arrivò a dominaregravitazionalmente il contributo della densità di energia associata allaradiazione del fotone. Dopo circa 379 000 anni gli elettroni e i vari nuclei si combinarono formando gli atomi, soprattutto idrogeno, e a partire da questo istante la radiazione si disaccoppiò dalla materia e continuò a vagare libera nello spazio. Questa radiazione fossile, che ancora oggi è visibile, è conosciuta come radiazione cosmica di fondo.[36]
La camera acampo ultra profondo di Hubble mostra galassie di un'epoca antica, nella quale l'universo era più giovane, più denso e più caldo in base alla teoria del Big Bang.
Da quel momento in poi le regioni leggermente più dense rispetto alla distribuzione uniforme di materia continuarono ad attrarre gravitazionalmente la materia circostante e crebbero, aumentando la loro densità, formando nubi di gas,stelle, galassie e le altre strutture astronomiche osservabili oggi. La stella più antica individuata dagli astronomi si formò circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang. I dettagli di questo processo dipendono dalla quantità e dal tipo di materia presente nell'universo. I tre possibili tipi di materia conosciuti sono lamateria oscura fredda, lamateria oscura calda e lamateria barionica. La miglior misura disponibile (fornita daWMAP) mostra che la forma di materia dominante nel cosmo è la materia oscura fredda. Gli altri due tipi formano insieme meno del 18% dell'intera materia dell'universo.[29]
Dallo studio di alcune prove osservative come lesupernovae di tipo Ia e laradiazione cosmica di fondo gli astrofisici ritengono che attualmente l'universo sia dominato da una misteriosa forma di energia, conosciuta comeenergia oscura, che apparentemente permea tutto lo spazio. Le osservazioni suggeriscono che circa il 68% di tutta la densità d'energia dell'universo attuale sia sotto questa forma. Quando il cosmo era più giovane era permeato in ugual modo dall'energia oscura, ma la forza di gravità aveva il sopravvento e rallentava l'espansione in quanto era presente meno spazio e i vari oggetti astronomici erano più vicini tra loro. Dopo alcuni miliardi di anni la crescente abbondanza dell'energia oscura causò un'accelerazione dell'espansione dell'universo. L'energia oscura, nella sua forma più semplice, prende la forma dellacostante cosmologica nelleequazioni di campo di Einstein della relatività generale, ma la sua composizione e il suo meccanismo sono sconosciuti e, più in generale, i particolari della suaequazione di stato e le relazioni con ilModello standard della fisica delle particelle continuano ad essere studiati sia tramite osservazioni, sia dal punto di vista teorico.[10]
Tutta l'evoluzione cosmica successiva all'epoca inflazionaria può essere descritta rigorosamente dalmodello ΛCDM, il quale utilizza le strutture indipendenti dellameccanica quantistica e della relatività generale. Come descritto in precedenza, non esiste ancora un modello ben supportato che descriva i fenomeni precedenti a 10−15 secondi. Per poter risalire a tali periodi di tempo è necessaria una nuova teoria unificata, definitagravità quantistica. La comprensione dei primissimi istanti dellastoria dell'universo è attualmente uno dei più grandiproblemi irrisolti della fisica.
La teoria del Big Bang si basa su due ipotesi fondamentali: l'universalità delleleggi della fisica e ilprincipio cosmologico che afferma che su larga scala l'universo èomogeneo eisotropo. Queste idee erano inizialmente considerate dei postulati, ma attualmente si sta provando a verificare ciascuna delle due. Per esempio la prima ipotesi è stata verificata da osservazioni che mostrano che la più ampia discrepanza possibile del valore dellacostante di struttura fine nel corso della storia dell'universo è nell'ordine di 10−5.[37] Inoltre larelatività generale ha superato test severi sulla scala delsistema solare e delle stelle binarie, mentre estrapolazioni su scale cosmologiche sono state convalidate da successi empirici di vari aspetti della teoria del Big Bang.[38]
Se il cosmo su larga scala appare isotropo dal punto di osservazione dellaTerra, il principio cosmologico può essere ricavato dal più sempliceprincipio copernicano che afferma che non è presente alcun osservatore privilegiato nell'universo. A questo rispetto il principio cosmologico è stato confermato con un'incertezza di 10−5 attraverso le osservazioni della radiazione cosmica di fondo.[39] L'universo è risultato essere omogeneo su larga scala entro un ordine di grandezza del 10%.[40]
La relatività generale descrive lospaziotempo attraverso unametrica che determina le distanze che separano i punti vicini. Gli stessi punti, che possono essere galassie, stelle o altri oggetti, sono specificati usando unacarta o "griglia" che è posizionata al di sopra dello spaziotempo. Il principio cosmologico implica che la metrica dovrebbe essereomogenea eisotropa su larga scala, il che individua univocamente lametrica di Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (metrica FLRW). Questa metrica contiene unfattore di scala che descrive come la dimensione dell'universo cambia con il tempo. Questo consente di definire un opportunosistema di coordinate, chiamatecoordinate comoventi. Adottando questo sistema di coordinate la griglia si espande assieme all'universo e gli oggetti che si stanno muovendo solo a causa dell'espansione dell'universo rimangono in punti fissi della griglia. Mentre le loro coordinate comoventi rimangono costanti, le distanze fisiche tra due punti comoventi si espandono proporzionalmente al fattore di scala dell'universo.[41]
Il Big Bang non è stata un'esplosione di materia che si muove verso l'esterno per riempire un universo vuoto. È invece lospazio stesso che si espande con il tempo dappertutto e aumenta la distanza fisica tra due punti comoventi. Poiché la metrica FLRW assume una distribuzione uniforme della massa e dell'energia, è applicabile al nostro universo solo su larga scala, in quanto le concentrazioni locali di materia, come la nostra galassia, sono legate gravitazionalmente e come tali non possono risentire dell'espansione su larga scala dello spazio.
Un'importante caratteristica dellospaziotempo del Big Bang è la presenza di unorizzonte cosmologico. Poiché l'universo ha un'età finita e la luce viaggia ad una velocità finita, possono esservi degli eventi accaduti nel passato la cui luce non ha avuto sufficiente tempo per raggiungere la Terra. Ciò comporta un limite o unorizzonte nel passato sugli eventi più distanti che possono essere osservati. Al contrario, poiché lo spazio si sta espandendo e gli oggetti più distanti si stanno allontanando sempre più velocemente, la luce emessa oggi da un punto sulla Terra potrebbe non essere mai ricevuta dagli oggetti più lontani. Questo definisce unorizzonte nel futuro, che limita gli eventi futuri che possiamo influenzare. La presenza di entrambi i tipi di orizzonte dipende dai dettagli del modello FLRW che descrive il nostro universo. La nostra comprensione dell'universo nei suoi primissimi istantisuggerisce che c'è un orizzonte nel passato, anche se in pratica la nostra visione è limitata anche a causa dell'"opacità" dell'universo nei primi istanti. Perciò la nostra visione non può estendersi nel passato più indietro di circa 380.000 anni dopo il Big Bang, benché l'orizzonte passato si sposti gradualmente verso punti sempre più remoti nello spazio. Sel'espansione dell'universo continua ad accelerare, ci sarà anche un orizzonte del futuro.[42]
Questi sono talvolta chiamati i tre pilastri della teoria del Big Bang. Altri tipi di prove supportano il quadro d'insieme, come ad esempio molte proprietà dellastruttura a grande scala dell'universo,[43] che sono previste a causa della crescita gravitazionale della struttura nella teoria standard del Big Bang.
Una rappresentazione grafica dell'espansione dell'universo, in cui due dimensioni spaziali non sono rappresentate. Le sezioni circolari della figura rappresentano le configurazioni spaziali in ogni istante deltempo cosmologico. La variazione di curvatura rappresenta l'accelerazione dell'espansione, iniziata a metà dell'espansione e tuttora in corso. L'epoca inflazionaria è contraddistinta dalla rapidissima espansione della dimensione spaziale sulla sinistra. La rappresentazione della radiazione cosmica di fondo come una superficie, e non come un cerchio, è un aspetto grafico privo di significato fisico. Analogamente in questo diagramma le stelle dovrebbero essere rappresentate come linee e non come punti.
Le osservazioni delle galassie e deiquasar mostrano che questi oggetti presentano il fenomeno delredshift, vale a dire che la loro luce emessa è spostata verso lunghezze d'onda maggiori. Questo fenomeno può essere osservato prendendo in esame lo spettro delle frequenze di un oggetto e confrontandolo con il modellospettroscopico dellelinee di emissione o dellelinee di assorbimento, che corrisponde agliatomi deglielementi chimici che interagiscono con laluce. Questiredshift sonoomogenei,isotropi e distribuiti uniformemente tra gli oggetti osservati in tutte le direzioni. Per alcune galassie è possibile calcolare la loro distanza dalla Terra attraverso lascala delle distanze cosmiche. Quando le velocità di allontanamento vengono confrontate con queste distanze, viene riscontrata una relazione lineare, nota comelegge di Hubble:[12]
dove:
v è la velocità di allontanamento di una galassia (o di un qualsiasi oggetto lontano dalla Terra)
D è la distanza propria comovente dell'oggetto
H0 è lacostante di Hubble, che risulta essere70,1±1,3 km s−1 Mpc−2 (dai rilevamenti del satelliteWMAP).[29]
La legge di Hubble ha due possibili spiegazioni: o la Terra è al centro di una espansione delle galassie, che è insostenibile per via delprincipio copernicano, o l'universo si staespandendo uniformemente dappertutto. Questa espansione era prevista dalla relatività generale nella formulazione diAlexander Friedman[8] del 1922 e diGeorges Lemaître del 1927,[9] molto prima che Hubble facesse le sue analisi e osservazioni nel1929, e rimane il fondamento della teoria del Big Bang così come è stata sviluppata daFriedmann, Lemaître, Robertson e Walker.
La teoria richiede che la relazione sia mantenuta in ogni arco di tempo, doveD è la distanza propria,. Le quantitàv,H eD variano mentre l'universo si espande (perciò si indica con la costante di Hubble nella nostra epoca astronomica). Per distanze molto inferiori alla grandezza dell'universo osservabile, ilredshift dovuto alla legge di Hubble può essere interpretato come uneffetto Doppler, e quindi può essere calcolata la velocità di allontanamento. Tuttavia, ilredshift non è un vero e proprioeffetto Doppler, bensì il risultato dell'espansione dell'universo tra l'attimo in cui un fascio di luce è stato emesso e il momento in cui è stato ricevuto.[44]
Che lo spazio sia in una fase di espansione metrica è evidenziato dalle prove di osservazione diretta delprincipio cosmologico e del principio di Copernico, che insieme alla legge di Hubble non hanno altra spiegazione. Iredshift astronomici sono estremamenteisotropi eomogenei,[12] confermando il principio cosmologico, il quale afferma che l'universo appare uguale in tutte le direzioni. Se gli spostamenti verso il rosso fossero il risultato di un'esplosione da un punto distante da noi, questi non sarebbero così simili lungo le diverse direzioni.
Le misure degli effetti dellaradiazione cosmica di fondo nelle dinamiche dei sistemi astrofisici distanti effettuate nel2000 hanno confermato il principio di Copernico, cioè che laTerra non è in una posizione centrale su scala cosmica.[45] La radiazione proveniente dal Big Bang era sicuramente più calda nelle prime epoche in tutto l'universo. Il raffreddamento uniforme della radiazione cosmica di fondo attraverso miliardi di anni è spiegabile solo se l'universo sta subendo un'espansione metrica ed esclude la possibilità che siamo nell'unico centro dell'esplosione.
Evoluzione dello studio sulla radiazione cosmica di fondo; la fascia orizzontale al centro delle varie immagini è dovuta all'emissione della nostra galassia, che nelle osservazioni si somma alla radiazione di fondo.
Nei giorni successivi al Big Bang, l'universo era in una condizione diequilibrio termodinamico, confotoni che erano continuamente emessi e assorbiti, dando alla radiazione una forma simile allo spettro di uncorpo nero. Mentre si espandeva, l'universo si raffreddava fino a raggiungere una temperatura che non permetteva più la creazione e la distruzione dei fotoni. La temperatura era però ancora sufficientemente alta da non consentire che gli elettroni si legassero con i nuclei per formare atomi e i fotoni erano costantemente riflessi da questi elettroni liberi attraverso un processo chiamatoscattering Thomson. A causa di questo ripetutoscattering, l'universo era inizialmente "opaco".
Quando la temperatura scese a qualche migliaio dikelvin, gli elettroni liberi e i nuclei cominciarono a combinarsi tra loro per formare gli atomi, un processo conosciuto come ricombinazione[46]. Poiché la diffusione dei fotoni è meno frequente da atomi neutri, la radiazione si disaccoppiò dalla materia quando tutti gli elettroni si ricombinarono (all'incirca 379 000 anni dopo il Big Bang). Questi fotoni formano la radiazione cosmica di fondo, che è possibile rilevare oggi e il modello osservato delle fluttuazioni di tale radiazione fornisce un'immagine del nostro universo in quell'epoca iniziale. L'energia dei fotoni fu successivamente spostata verso il rosso dall'espansione dell'universo, il che conservò lo spettro di corpo nero, ma causò l'abbassamento della sua temperatura, spostando i fotoni nella regione dellemicroonde all'interno dellospettro elettromagnetico. Si ritiene che sia possibile osservare la radiazione in ogni punto dell'universo e che essa provenga da tutte le direzioni con (all'incirca) la stessa intensità.
Nel 1964Arno Penzias eRobert Wilson scoprirono casualmente la radiazione cosmica di fondo, mentre conducevano osservazioni diagnostiche usando un nuovo ricevitore di microonde (di proprietà deiBell Laboratories).[24] La loro scoperta fornì la sostanziale conferma delle previsioni sulla radiazione (essa era isotropica e confrontabile con uno spettro di corpo nero con una temperatura di circa 3 K) e permise di avere una valida prova a favore dell'ipotesi del Big Bang. Penzias e Wilson ricevettero ilpremio Nobel per la fisica nel1978 grazie a questa scoperta.
Nel 1989 laNASA lanciò il satelliteCosmic Background Explorer| (COBE) e le prime conclusioni, fornite nel1990, erano consistenti con le previsioni della teoria del Big Bang per quanto riguarda la radiazione cosmica di fondo. COBE trovò una temperatura residua di 2,726 K e nel 1992 individuò per la prima volta le fluttuazioni (anisotropie) della radiazione, con un'incertezza di una parte su 105.[25]John Mather eGeorge Smoot ricevettero il premio Nobel nel 2006 per questo lavoro. Durante il decennio successivo, queste anisotropie furono studiate ulteriormente da un gran numero di esperimenti (sia a terra, sia attraversopalloni sonda). Nel2000-2001 molti esperimenti (tra cui il più importante fuBOOMERanG), misurando la larghezza angolare tipica delle anisotropie, trovarono che l'universo ha una geometria quasi piatta.[47]
All'inizio del 2003, furono pubblicati i primi risultati del satelliteWMAP, ottenendo quelli che erano al tempo i più accurati valori di alcuni parametri cosmologici. Il satellite inoltre escluse numerosi modelli inflazionari, benché i risultati fossero in generale coerenti con la teoria dell'inflazione[26] e confermò che un mare dineutrini cosmici permea l'universo, una prova evidente che le prime stelle impiegarono più di mezzo miliardo di anni per creare una nebbia cosmica. Un altro satellite simile a WMAP, ilPlanck Surveyor, che è stato lanciato il 14 maggio 2009, fornirà misure ancora più precise sull'anisotropia della radiazione di fondo.[48]Sono previsti inoltre esperimenti a terra[senza fonte]e con palloni sonda[49].
La radiazione di fondo è incredibilmente omogenea e questo presentò un problema nei modelli di espansione convenzionali, perché ciò avrebbe implicato che i fotoni provenienti da direzioni opposte siano venuti da regioni che non sono mai state in contatto le une con le altre. La spiegazione oggi prevalente per questo equilibrio su vasta scala è che l'universo abbia avuto un breve periodo con una espansione esponenziale, conosciuta comeinflazione. Questo avrebbe avuto l'effetto di allontanare regioni che erano inequilibrio termodinamico, cosicché tutto l'universo osservabile proviene da una regione con lo stesso equilibrio.
Le varie reazioni di nucleosintesi che hanno portato alla formazione degli elementi leggeri
A partire dal modello del Big Bang, è possibile calcolare la concentrazione dielio-4,elio-3,deuterio elitio-7 nell'universo in rapporto alla presenza totale diidrogeno ordinario.[35] Tutte le loroabbondanze derivano da un singolo parametro, il rapporto tra fotoni ebarioni, che può essere calcolato indipendentemente dalla struttura dettagliata delle fluttuazioni della radiazione di fondo. I rapporti delle masse previsti sono circa 0,25 per elio-4 rispetto a idrogeno, circa 10−3 per il deuterio rispetto all'idrogeno, circa 10−4 per elio-3 rispetto ad idrogeno e circa 10−9 per litio-7 rispetto all'idrogeno.[35]
Le misure delle abbondanze primordiali di tutti e quattro gliisotopi elencati sopra sono in accordo con un unico valore del rapporto barione-fotone. Il valore per il deuterio è altamente coerente, vicino ma leggermente discrepante per elio-4 e discordante di un fattore 2 per litio-7; negli ultimi due casi la discordanza dei valori è causata daerrori sistematici. La coerenza di questi dati con quelli previsti dalla teoria della nucleosintesi è una prova a favore della teoria del Big Bang. Finora è l'unica teoria conosciuta che riesca a spiegare l'abbondanza relativa degli elementi leggeri, in quanto è impossibile che il Big Bang possa aver prodotto più del 20–30% di elio.[50] Infatti non vi è alcun motivo evidente al di fuori del Big Bang per cui il "giovane" universo (vale a dire prima della formazione delle stelle, secondo quanto stabilito dallo studio della materia presumibilmente libera dai prodotti dellanucleosintesi stellare) dovesse avere più elio che deuterio o più deuterio di ³He.
Una panoramica del cielo nell'infrarosso vicino rivela la distribuzione delle galassie oltre laVia Lattea. L'immagine deriva dal catalogo2MASS, che comprende oltre 1,5 milioni di galassie, e dalPoint Source Catalog (PSC), che comprende mezzo miliardo di stelle della Via Lattea. Le galassie sono colorate a seconda del loro spostamento verso il rosso (z): le blu sono le più vicine (z < 0,01), le verdi sono quelle ad una distanza media (0,01 < z < 0,04) e le rosse sono le più lontane (0,04 < z < 0,1).[51]
Osservazioni dettagliate sullamorfologia edistribuzione delle galassie e deiquasar forniscono una prova convincente della teoria del Big Bang. La combinazione delle osservazioni e delle teorie suggerisce che i primiquasar e le prime galassie si formarono circa un miliardo di anni dopo il Big Bang e da allora si formarono le strutture più grandi, come gliammassi e isuperammassi galattici. Le popolazioni stellari si sono evolute nel tempo, perciò le galassie più distanti (che vengono osservate così come erano nel giovane universo) appaiono molto diverse dalle galassie a noi più vicine, in quanto queste ultime sono osservate in uno stato più recente.
Inoltre, le galassie che si sono formate in periodi relativamente recenti appaiono decisamente diverse rispetto a quelle che si formarono ad una distanza simile, ma subito dopo il Big Bang. Queste osservazioni sono portate come prove contro il modello dellostato stazionario. Le osservazioni dellaformazione stellare, della distribuzione di galassie equasar e le strutture a larga scala sono in accordo con le previsioni del Big Bang (per quel che riguarda la formazione di queste strutture nell'universo) e stanno contribuendo a completare tutti i dettagli della teoria.[52][53]
La previsione che la temperatura della radiazione di fondo fosse più alta in passato è stata confermata sperimentalmente dalle osservazioni delle linee di emissioni sensibili alla temperatura nelle nubi di gas con alto spostamento verso il rosso. Questa previsione implica inoltre che l'ampiezza dell'effetto Sunyaev-Zel'dovich negli ammassi di galassie non dipende direttamente dal loro spostamento verso il rosso: questo sembra essere abbastanza vero, ma l'ampiezza dipende da proprietà dell'ammasso, che cambiano sostanzialmente solo su un arco di tempo cosmico, perciò una verifica abbastanza precisa è impossibile da svolgere.
«L'essenza della teoria del Big Bang sta nel fatto che l'Universo si sta espandendo e raffreddando. Lei noterà che non ho detto nulla riguardo a una "esplosione". La teoria del Big Bang descrive come il nostro universo evolve e non come esso iniziò»
Pochi ricercatori nella comunità scientifica mettono in dubbio attualmente il fatto che sia avvenuto il Big Bang, sostenendomodelli cosmologici alternativi. Nel tempo sono stati sollevati molti problemi inerenti a questo modello e alla sua capacità di riprodurre le osservazioni cosmologiche, ma ormai sono perlopiù ricordati per il loro interesse storico, essendo stati risolti o attraverso modifiche alla teoria, o come risultato di osservazioni migliori. Altre questioni, come ilproblema della cuspide degli aloni galattici, la grande presenza digalassie nane e la natura dellamateria oscura fredda, non sono considerate irrisolvibili e si prevede possano trovare soluzione attraverso ulteriori perfezionamenti della teoria.
Le idee centrali nella teoria del Big Bang (vale a dire l'espansione, lo stato iniziale ad elevata temperatura, la formazione dell'elio, la formazione delle galassie) sono state confermate da parecchie osservazioni indipendenti tra loro, che includono l'abbondanza degli elementi leggeri, la radiazione cosmica di fondo, lastruttura a grande scala dell'universo e lesupernovae di tipo Ia, e perciò non possono più essere messe in dubbio come caratteristiche importanti e reali del nostro universo.
Gli attuali accurati modelli del Big Bang ricorrono a vari fenomeni fisici "esotici", che non sono stati ancora osservati negli esperimenti effettuati nei laboratori terrestri o non sono stati incorporati nelModello standard dellafisica delle particelle. Fra questi fenomeni l'esistenza dell'energia oscura e dellamateria oscura sono considerate le ipotesi più solide, mentre l'inflazione cosmica e labariogenesi sono teorie più speculative: esse forniscono spiegazioni soddisfacenti per importanti caratteristiche dell'universo nelle epoche più antiche, ma potrebbero essere sostituite da idee alternative senza compromettere il resto della teoria.[55] Le spiegazioni di tali fenomeni sono ancora argomento dei settori più avanzati della ricerca fisica.
Il problema dell'orizzonte nasce dalla premessa che non esiste alcuna interazione capace di trasmettere informazione a velocitàsuperiore a quella della luce. In un universo con un'età finita, ciò comporta un limite, dettoorizzonte di particella, sulla massima distanza tra due qualsiasi regioni di spazio che sono in rapportocausale tra loro.[56] L'isotropia osservata nella radiazione cosmica di fondo è problematica al riguardo: se l'universo fosse stato dominato dalla radiazione o dalla materia per tutto l'arco di tempo che arriva fino all'istante dell'ultimoscattering, l'orizzonte di particella relativo a quell'istante dovrebbe corrispondere a due gradi nel cielo. Quindi non ci sarebbe alcun meccanismo che possa portare regioni più ampie di cielo ad avere la stessa temperatura.
Una soluzione a questa apparente incoerenza è fornita dallateoria inflazionaria, nella quale un campo di energia scalare omogeneo e isotropo dominò l'universo in un periodo di tempo che precede labariogenesi. Durante l'inflazione, l'universo subì un'espansione esponenziale e l'orizzonte delle particelle si espanse molto più rapidamente di quanto supposto in precedenza, perciò anche quelle regioni, che sono attualmente poste su lati opposti dell'universo osservabile, sono bene all'interno del reciproco orizzonte delle particelle. L'isotropia osservata nella radiazione di fondo deriva dal fatto che tutto l'universo osservabile era in rapporto causale prima dell'inizio dell'inflazione e perciò si era già portato in una condizione di equilibrio termico.[57]
Ilprincipio di indeterminazione di Heisenberg prevede che durante la fase inflazionaria ci siano statefluttuazioni termiche quantistiche, che si sarebbero ingrandite su scala cosmica. Queste fluttuazioni sono i fondamenti di tutti gli attuali modelli sulla struttura dell'universo. L'inflazione prevede che le fluttuazioni primordiali siano all'incircainvarianti di scala egaussiane; ciò è stato accuratamente confermato dalle misure della radiazione di fondo.
Se il processo inflazionario ha davvero avuto luogo, l'espansione esponenziale deve aver spinto ampie regioni dello spazio ben oltre il nostro orizzonte osservabile.
La singolarità iniziale e le formulazioni avanzate della teoria
lateoria dell'inflazione caotica, nella quale eventi inflativi avvengono casualmente all'interno di una "schiuma quanto-gravitazionale" (falso vuoto), dando luogo a molteplici universi che si espandono come bolle a partire dal proprio Big Bang.[73][74]
Molte di queste ipotesi si basano sulle tre principali teorie proposte in cosmologia, non verificate sperimentalmente: l'inflazione, lateoria delle stringhe e lagravità quantistica a loop (queste ultime due teorie non prettamente cosmologiche); ognuna di esse ha un proprio modo di concepire il Big Bang. In alcune di queste ipotesi esso viene proposto come un evento in un universo più grande e più vecchio (o come unmultiverso, risolvendo anche la questione delprincipio antropico) e non come l'inizio letterale di tutta la realtà.
Ilproblema dell'universo piatto (conosciuto anche come ilproblema dell'universo vecchio) è un problema osservativo, associato allametrica di Friedmann - Lemaître - Robertson - Walker.[56] L'universo può avere unacurvatura spaziale positiva, negativa o nulla in funzione della sua densità totale di energia. Avrà curvatura negativa se la sua densità è inferiore alladensità critica, positiva se è maggiore e nulla se la densità coincide con quella critica (nel qual caso lo spazio viene definitopiatto). Il problema è che ogni minima divergenza dalla densità critica aumenta con il tempo e ancora oggi l'universo rimane molto vicino all'essere piatto.[76] Dato che una scala naturale dei tempi per l'inizio della deviazione dalla piattezza potrebbe essere iltempo di Planck, 10−43 secondi, il fatto che l'universo non abbia raggiunto né lamorte termica né ilBig Crunch dopo miliardi di anni, richiede una spiegazione. Per esempio, anche all'epoca relativamente "vecchia" di pochi minuti (il tempo della nucleosintesi), la densità dell'universo deve essersi trovata entro circa una parte su 1014 dal suo valore critico, altrimenti l'universo non esisterebbe così com'è oggi.[77]Dal punto di vista matematico, il problema della piattezza scaturisce dall'equazione diFridman, scritta nella forma con
Assumendo che l'Universo sia piatto, e che quindi, e ricordando che lacostante di Hubble è data da, la densità critica dell'Universo è
Introducendo questo risultato nell'equazione di Fridman, si ha
e definendo il parametro di densità come
si ottiene la seguente equazione
che indica come varia la geometria dell'universo in funzione della sua densità. Infatti in base al fatto che la densità dell'universo sia uguale, maggiore e minore di quella critica, il parametro di curvatura assume i seguenti valori
A questo punto è necessario scrivere l'equazione di Fridman per un Universo dominato da materia e radiazione. In questo caso l'equazione ha la forma
dove è lacostante di Hubble valutata al tempo, mentre e sono, rispettivamente, la densità della materia e della radiazione valutate anch'esse al tempo. L'equazione per valutata al tempo diventa
dove il fattore di scala vale. Riscriviamo tale equazione nella seguente forma
e sostituendola nell'equazione di partenza, si ottiene
Facendo uso dell'equazione di Fridman valida per un Universo con materia e radiazione, l'espressione precedente diventa
Questa equazione ci dice come varia la curvatura in funzione del fattore di scala. La condizione di equivalenza tra materia e radiazione è la seguente
e ci consente di studiare la curvatura nelle diverse epoche. Consideriamo dapprima un Universo dominato dalla materia, in tal caso si ha, quindi dall'equazione precedente, e ricordando che, si ha
Considerando invece un universo dominato dalla radiazione, si ha e, quindi la curvatura segue un andamento del tipo
Ciò significa che sia nell'epoca della materia che nell'epoca della radiazione la curvatura cresce con il tempo. Dato che la curvatura attuale è dell'ordine di
Le equazioni precedenti indicano che in passato l'universo doveva essere ancora più piatto. Infatti nell'epoca di equilibrio tra radiazione materia il parametro di scala vale
e quindi la curvatura in tale epoca è dell'ordine di
Ciò è in netta contraddizione col fatto che l'universo in passato dovesse essere molto curvato. Sembra invece che più si torni indietro nel tempo più l'universo risulta piatto. Sempre in base alle formule precedenti infatti, l'universo doveva essere piatto entro 10−14 al tempo della nucleosintesi, al tempo di Planck entro 10−60 e così via. Il problema maggiore sorge quando si considera il fatto che se l'universo non avesse avuto una curvatura così ben calibrata, sarebbe collassato su se stesso o si sarebbe espanso in maniera estremamente rapida se la sua curvatura fosse stata differente anche solo di una minuscola frazione. Di conseguenza sarebbe stato molto più probabile osservare un universo estremamente curvato e quindi molto diverso dall'universo attuale, piuttosto che un universo estremamente piatto come sembrano indicare le osservazioni.
Una soluzione a questo problema è fornita dall'inflazione. Durante il periodo inflazionario, lospaziotempo si espanse, fino al punto che la suacurvatura sarebbe stata resa piatta. Pertanto, si ritiene che l'inflazione portò l'universo ad uno stato spaziale sostanzialmente piatto, con all'incirca l'esatta densità critica.[57]
L'obiezione riguardante il monopolo magnetico fu sollevata alla fine deglianni settanta. Leteorie della grande unificazione prevedevano un difetto topologico nello spazio, che si sarebbe manifestato sotto forma dimonopoli magnetici. Questi oggetti potrebbero essere prodotti in maniera efficiente nelle primissime fasi dell'universo (con temperature molto elevate), dando una densità più alta di quella che è consistente con le osservazioni, dato che durante le ricerche non sono mai stati osservati monopoli. Questo problema può essere anche risolto con l'inflazione cosmica, che rimuove tutti i difetti dall'universo osservabile nello stesso modo in cui essa porta la geometria dell'universo ad essere piatta.
Una soluzione al problema dell'orizzonte, della geometria piatta e del monopolo magnetico alternativa all'inflazione cosmica è data dall'ipotesi di curvatura di Weyl.[78][79]
Non si conosce ancora il motivo per cui nell'universo attuale sia presente solomateria e nonantimateria.[32] È generalmente accettato il fatto che l'universo, quando era giovane e caldo, era in equilibrio e conteneva un egual numero dibarioni e antibarioni. Ciò nonostante, le osservazioni indicano che l'universo, incluse le sue regioni più distanti, è fatto quasi esclusivamente di materia. Un processo sconosciuto chiamatobariogenesi creò questa asimmetria. Affinché questo processo accadesse, dovevano essere soddisfatte lecondizioni di Sakharov. Queste richiedono che ilnumero barionico non fosse conservato, che lasimmetria C e lasimmetria CP fossero violate e che l'universo avesse perso il suoequilibrio termodinamico.[80] Tutte queste condizioni sono verificate nelModello standard, ma gli effetti non sono abbastanza forti da spiegare l'attuale asimmetria.
Alla metà deglianni novanta, le osservazioni riguardanti gliammassi globulari sembravano essere in contraddizione con il Big Bang. Lesimulazioni alcomputer, che confrontavano le osservazioni delle varie popolazioni stellari dei vari ammassi, indicarono che essi avessero un'età di circa 15 miliardi di anni (che era in contrasto con l'età dell'universo, circa 13,7 miliardi di anni). Questo problema fu risolto alla fine degli anni novanta, quando nuove simulazioni al computer, che includevano gli effetti della massa persa a causa delvento stellare, indicarono un'età molto più giovane per gli ammassi globulari.[81] Restano aperte alcune questioni, su come misurare accuratamente l'età di questi ammassi, ma si pensa che questi oggetti siano tra i più vecchi dell'intero universo[82].
Una simile controversia sorse sulla contestata età della stellaHD 140283, che risalirebbe a poche centinaia di migliaia di anni dopo la nascita dell'universo, più presto di qualunque altra. Le prime misurazioni facevano intendere che la stessa avesse più di 14 miliardi, ma anche con la successiva datazione si sarebbe formata troppo rapidamente, in un'età in cui tutte le altre stelle conosciute non erano ancora comparse.[83]
Il 22 febbraio 2023 un gruppo di astronomi annuncia la scoperta da parte deltelescopio spaziale James Webb di sei massicci oggetti cosmici, probabilmente galassie molto antiche, che si sono formate da 500 a 700 milioni di anni dopo il Big Bang, ossia troppo presto secondo ilmodello standard, per cui la formazione di galassie così massicce sarebbe più recente. Si pensa che le galassie abbiano una massa simile allaVia Lattea, ma siano 30 volte più dense; secondo il gruppo di ricerca questa scoperta mette in discussione le teorie cosmologiche sull'origine dell'universo, che per alcuni astrofisici andrebbe raddoppiata fino a 26,7 miliardi di anni perché si avvenuta la formazione di questo tipo di oggetti[84][85][86]; le discordanze con le precedenti osservazioni dellospostamento verso il rosso effettuate ad esempio daltelescopio Hubble sono spiegate con una nuova ripresa del modello dellaluce stanca, scenarionon standard per cui solo una parte delredshift è dinatura cosmologica.[85][87]Lo stesso problema sull'età dell'universo si presenta con la scoperta da parte di Webb di tracce dicarbonio nel primo miliardo di vita del cosmo, un'epoca in cui non poteva ancora esistere essendo effetto di nucleosintesi stellare, secondo il modello del Big Bang non ancora avvenuta in maniera sufficiente in quell'epoca cosmica.[88] Ilconsenso scientifico maggioritario considera di non mettere in dubbio il modello Lambda-CDM e che queste galassie siano molto antiche ma compatibili col modello standard, al netto di problemi di calibrazione del telescopio.
Durante degli studi effettuati neglianni sessanta, l'astronomoHalton Arp individuò dei possibili collegamenti tra alcune galassie con dei quasar e si riteneva che entrambi questi oggetti, essendo vicini a causa di queste interazioni, avessero avuto un redshift simile per via dellalegge di Hubble.[89] Al contrario di quanto atteso, si calcolò un'estrema diversità tra i valori dei due redshift, come nel caso della galassia NCG 4319, e questo dato sembrava mettere in crisi l'idea dell'espansione dell'universo, poiché due oggetti vicini devono avere un simile spostamento verso il rosso dovuto all'espansione del cosmo.[90] Per risolvere questo problema, che avrebbe colpito le basi della teoria del Big Bang, si è ipotizzato che la differenza nei redshift sia dovuta al fatto che queste due galassie, generalmente molto attive, abbiano "espulso" il quasar; a questo punto la differenza dei redshift non sarebbe da attribuire a cause cosmologiche, ma a caratteri locali del sistema considerato.[90]
Ungrafico a torta mostra le percentuali di composizione dei vari componenti della densità di energia dell'universo, in base almodello ΛCDM. All'incirca il 95% della densità di energia è costituita da forme esotiche, come lamateria oscura e l'energia oscura.
Durante glianni settanta eottanta numerose osservazioni hanno mostrato che non c'è abbastanza materia visibile nell'universo per spiegare l'apparente forza di attrazione gravitazionale fra le galassie e al loro interno. Ciò ha portato l'idea che circa il 90% della materia dell'universo siamateria oscura, che non emette luce e non interagisce con la normale materia barionica. Inoltre, l'ipotesi che l'universo sia costituito principalmente da materia ordinaria porta a previsioni in forte contrasto con le osservazioni; in particolare l'universo oggi ha una struttura molto più a grumi e contiene molto menodeuterio di quanto sia possibile spiegare senza la presenza della materia oscura.
L'ipotesi della materia oscura viene suggerita da numerose osservazioni: le anisotropie della radiazione di fondo, la dispersione delle velocità degliammassi di galassie, le distribuzioni della struttura a larga scala, gli studi sullelenti gravitazionali e le misure degli ammassi di galassie attraverso iraggi X.[91]
Le evidenze della materia oscura derivano dall'influenza gravitazionale sulla materia ordinaria, anche se nessuna sua particella è mai stata osservata inlaboratorio. Sono state proposte molte particelle come appartenenti a questo tipo di materia e molti progetti per studiarle direttamente sono in corso.[92]
Le misure sulla relazione tra ilredshift e lamagnitudine dellesupernovae di tipo Ia hanno mostrato che l'espansione dell'universo staaccelerando da quando il cosmo aveva all'incirca metà della sua attuale età. Per spiegare questa accelerazione, larelatività generale richiede che la maggior parte dell'energia dell'universo sia costituita da una componente con un'altapressione negativa, soprannominata "energia oscura". Questo tipo di energia viene suggerita da molti tipi di prove: le misure della radiazione di fondo indicano che l'universo è molto piatto dal punto di vista spaziale e quindi, in base alla relatività generale, esso deve avere quasi esattamente ladensità critica del rapporto tra massa ed energia; invece la densità di massa del cosmo, che può essere misurata dai raggruppamenti gravitazionali, raggiunge solamente il 30% circa della densità critica.[10] Poiché l'energia oscura non si raggruppa nel modo ordinario, quest'ultima è la migliore spiegazione per completare la parte mancante di densità di energia. L'energia oscura è inoltre richiesta da due misure geometriche della curvatura totale dell'universo: una utilizzando la frequenza dellelenti gravitazionali e l'altra utilizzando il modello caratteristico della struttura a larga scala del cosmo come unregolo.
La pressione negativa è una proprietà dell'energia del vuoto, ma l'esatta natura dell'energia oscura rimane uno dei grandi misteri del Big Bang. Alcuni possibili candidati per spiegare quale sia l'esatta forma di tale energia sono lacostante cosmologica e laquintessenza. I risultati dal satellite WMAP (forniti nel2008), che combinano i dati ricevuti dalla radiazione di fondo e da altre sorgenti, indicano che l'attuale universo è costituito dal 72% di energia oscura, dal 23% di materia oscura, dal 4,6% di materia ordinaria e da meno dell'1% dineutrini.[29] La densità di energia dovuta alla materia diminuisce con l'espansione dell'universo, ma la densità dovuta all'energia oscura rimane all'incirca costante durante l'espansione cosmica. Pertanto la materia costituì una parte più importante della densità di energia nel passato rispetto ad oggi, ma il suo contributo continuerà a diminuire nel futuro, poiché l'energia oscura diventerà sempre più dominante.
Nelmodello ΛCDM, l'attuale miglior modello del Big Bang, l'energia oscura viene spiegata tramite la presenza di unacostante cosmologica, introdotta nella relatività generale; tuttavia la dimensione della costante, che spiega correttamente l'energia oscura, è più piccola di circa 120ordini di grandezza rispetto alle stime basate sullagravità quantistica.[93] La distinzione tra la costante cosmologica e le altre forme per spiegare l'energia oscura è un'area molto attiva dell'attuale ricerca.
Prima delle osservazioni dell'energia oscura, i cosmologi ritenevano possibili solo tre scenari per il futuro dell'universo:
Una prima ipotesi è quella che se ladensità di massa fosse più grande della densità critica l'universo avrebbe raggiunto una dimensione massima e poi avrebbe cominciato a collassare. A quel punto sarebbe diventato nuovamente più denso e più caldo e avrebbe finito per tornare in una condizione simile a quella con cui iniziò. Questa ipotesi è nota comeBig Crunch.[42]
Una seconda ipotesi ritiene che se la densità nell'universo fosse uguale o inferiore alla densità critica l'espansione sarebbe continuata rallentando, ma senza mai fermarsi. La formazione stellare sarebbe terminata quando tutto il gas interstellare presente in ogni galassia fosse stato consumato; le stelle avrebbero terminato la loro esistenza lasciando il posto anane bianche,stelle di neutroni ebuchi neri. Molto lentamente nel tempo le collisioni tra questi oggetti avrebbero prodotto il collasso della massa all'interno di buchi neri sempre più grandi. La temperatura media dell'universo avrebbe raggiunto asintoticamente lozero assoluto in quello che viene definito ilBig Freeze. Inoltre, se i protoni fossero diventatiinstabili, allora la materia barionica sarebbe scomparsa, lasciando posto soltanto alla radiazione elettromagnetica e ai buchi neri. Infine i buchi neri avrebbero finito con l'evaporare a causa dellaradiazione di Hawking. L'entropia dell'universo sarebbe aumentata fino a raggiungere il punto in cui non sarebbe stato possibile nessuno scambio di qualsiasi forma di energia, uno scenario noto comemorte termica dell'universo.
Le moderne osservazioni riguardanti l'espansione accelerata hanno aggiunto nuovi possibili scenari, poiché implicano che una parte sempre maggiore dell'universo visibile passerà oltre l'orizzonte degli eventi e non potrà più essere in contatto con noi. Il risultato finale è per il momento sconosciuto. Ilmodello ΛCDM definisce l'energia oscura nella forma dellacostante cosmologica. Questa teoria suggerisce che solo i sistemi legati gravitazionalmente, come le galassie, si conserverebbero e sarebbero soggetti alla morte termica durante l'espansione e il raffreddamento del cosmo. Un'altra forma di energia oscura, conosciuta comeenergia fantasma, implica che gli ammassi di galassie, stelle, pianeti, atomi, nuclei e la stessa materia sarebbero distrutti dal continuo aumento della velocità di espansione, in un processo noto comeBig Rip.[94]
La principale critica alla teoria da parte dei fautori della teoria dello stato stazionario era che non rispettasse una regola inviolabile nel mondo naturale, lalegge di Lavoisier (la quale tuttavia, come la relatività, pare perdere di validità a livello quantistico).[96] In questo caso fu fondamentale stabilire che il Big Bang non creò nuova massa, ma espanse massa già esistente nel punto compresso della singolarità.[97] Il modello cosmologico del Big Bang è stato sviluppato estrapolando le conoscenze fisiche attuali sino ad energie molto più grandi di quelle studiate sperimentalmente e a scale di distanza immense. La possibilità, quindi, di trovare conferme alla teoria del Big Bang è sottoposta a limiti teorici e osservativi. Il modello standard della fisica delle particelle dovrebbe essere valido sino a energie di circa 250 miliardi di elettronvolt, un livello corrispondente a circa 10−12 secondi dopo il Big Bang. Ogni affermazione relativa ad epoche antecedenti è fondata su teorie scientifiche non sufficientemente consolidate[98].
Anche l'osservazione diretta non può coprire le prime fasi del Big Bang. Infatti le onde elettromagnetiche non potevano essere trasmesse prima della formazione dell'idrogeno neutro, quando fu emessa la radiazione cosmica di fondo. L'osservazione dell'universo prima di tale evento potrebbe in linea di principio essere condotta rilevando le onde gravitazionali o i neutrini emessi, ma non esiste ancora alcuna tecnologia in grado di eseguire queste misure.
Quindi la teoria del Big Bang risulta fondata su teorie sicuramente affidabili e confermate da osservazioni solo per la descrizione dell'evoluzione dell'universo dalla nucleosintesi primordiale in poi. Particolarmente incerte sono le affermazioni sulla forma globale dell'universo e sulla sua evoluzione nel lontano futuro. Infatti l'osservazione è limitata dalla finitezza della velocità della luce che determina un orizzonte invalicabile. Ogni estrapolazione oltre tale orizzonte è fondata su assunzioni più o meno implicite sulle proprietà topologiche dello spaziotempo e sulla sua regolarità ed è perciò puramente ipotetica. Localmente l'universo sembra essere piatto (euclideo), ma è impossibile escludere la presenza di una piccola curvatura che determinerebbe una forma globale completamente diversa.
La scoperta dell'accelerazione dell'espansione dell'universo e la conseguente ipotesi dell'esistenza di una energia oscura ha creato ulteriori motivi di incertezza. Il modello di energia oscura adottato è utilizzato nella misura della curvatura dell'universo tramite le osservazioni della radiazione cosmica di fondo, benché i vincoli osservativi sull'energia oscura siano stati determinati nell'ipotesi che l'universo sia piatto.
Per cercare di rispondere almeno ad alcuni di questi interrogativi è in corso di sviluppo lacosmologia quantistica.
Il Big Bang è una teoria scientifica e come tale la sua validità, o il suo abbandono, dipende dal suo accordo con le osservazioni. Essendo una teoria che tratta dell'origine della realtà, spesso è stata spunto per riflessioni teologiche e filosofiche. Sino aglianni trenta quasi tutti i maggiori cosmologi ritenevano che l'universo fosse eterno e secondo molti ciò rendeva l'esistenza di un Dio creatore un'ipotesi superflua.[100] Con la proposta della teoria del Big Bang, di cui il principale autore era il sacerdote cattolicoGeorges Lemaître (assieme aAleksandr Aleksandrovič Fridman eGeorge Gamow), molti obiettarono che l'origine finita del tempo implicita nel Big Bang introduceva concetti teologici all'interno della fisica; questa obiezione fu più tardi ripetuta daFred Hoyle e da altri sostenitori dellateoria dello stato stazionario.[101] Invece nel 1951, durante l'incontro annuale con laPontificia accademia delle scienze,papa Pio XII si felicitò che sembrasse superato un ostacolo alla concordanza fra scienza e fede:
«Pare davvero che la scienza odierna, risalendo d'un tratto milioni di secoli, sia riuscita a farsi testimone di quel primordiale «Fiat lux», allorché dal nulla proruppe con la materia un mare di luce e di radiazioni, mentre le particelle degli elementi chimici si scissero e si riunirono in milioni di galassie. È ben vero che della creazione nel tempo i fatti fin qui accertati non sono argomento di prova assoluta, come sono invece quelli attinti dalla metafisica e dalla rivelazione, per quanto concerne la semplice creazione, e dalla rivelazione, se si tratta di creazione nel tempo. I fatti pertinenti alle scienze naturali, a cui Ci siamo riferiti, attendono ancora maggiori indagini e conferme, e le teorie fondate su di essi abbisognano di nuovi sviluppi e prove, per offrire una base sicura ad un'argomentazione, che per sé è fuori della sfera propria delle scienze naturali. Ciò nonostante, è degno di attenzione che moderni cultori di queste scienze stimano l'idea della creazione dell'universo del tutto conciliabile con la loro concezione scientifica, e che anzi vi siano condotti spontaneamente dalle loro indagini; mentre, ancora pochi decenni or sono, una tale «ipotesi» veniva respinta come assolutamente inconciliabile con lo stato presente della scienza.»
(Discorso di Pio XII alla Pontificia Accademia delle Scienze del 22 novembre 1951[102])
Il collaboratore che aveva preparato questo discorso di circostanza mescolò, sia pure in modo ipotetico, la teoria scientifica del Big Bang con il concetto teologico di "creazione dal nulla", intrecciando quindifisica emetafisica, un concetto che Lemaitre aveva accuratamente evitato nel suo articolo, in cui la descrizione del Big Bang comincia con un "uovo cosmico" o "atomo primitivo" di dimensioni arbitrariamente piccole, ma sempre finite, e contenente già tutta la massa dell'universo. Data l'incertezza dei dati cosmologici allora disponibili per tarare i parametri delle equazioni del suo modello, Lemaitre sviluppò esplicitamente solo il caso limite in cui il Big Bang era infinitamente remoto nel tempo, in modo da non essere attaccato neppure per aver ipotizzato una durata finita dell'universo. La vaghezza del discorso papale, mai tradotto in lingua inglese, è all'origine della diceria molto diffusa nel mondo anglosassone che il papa intendesse strumentalizzare la nuova scoperta a fini apologetici; tale posizione fu principalmente espressa ad esempio daFred Hoyle eHalton Arp (contrari al Big Bang) e più tardi daStephen Hawking. Secondo Hawking:
«La Chiesa cattolica, d'altra parte, si impadronì del modello delbig bang e nel 1951 dichiarò ufficialmente che esso è in accordo con la Bibbia.»
(Dal Big Bang ai buchi neri, XVI edizione, Rizzoli 1989, p.65)
Hawking probabilmente ignorava la differenza fra una dichiarazione dogmatica e un discorso di circostanza e probabilmente conosceva solo per sentito dire il discorso papale, in cui ci si limita a rallegrarsi del fatto che alcuni moderni cosmologi "stimano l'idea della creazione dell'universo del tutto conciliabile con la loro concezione scientifica".[103]
Lo stesso Hawking puntualizzerà poi, quasi rispondendo a Penzias e alle "interpretazioni religiose":
«Non ha senso parlare di un tempo prima della nascita dell'Universo, perché il tempo è stato sempre presente, sebbene in una forma diversa da quella che noi umani siamo abituati a misurare. [Lo spaziotempo] si avvicinava a raggiungere il niente, ma non è mai stato il niente, non c'è mai stato un Big Bang che ha prodotto qualcosa dal nulla. Sembra così soltanto da una prospettiva umana.»
Ribadì che il concetto di creazione dal nulla applicato alla cosmologia è solamente una convenzione scientifica, non un evento in senso metafisico:
«Gli eventi precedenti al Big Bang sono semplicemente non definiti, perché non c'è modo di misurare che cosa sia successo a tali eventi. Poiché gli eventi avvenuti prima del Big Bang non hanno conseguenze osservazionali, si possono anche tagliare fuori dalla teoria, e dire che il tempo è iniziato con il Big Bang.»
Secondo questa interpretazione non ha senso porsi la domanda di cosa ci fosse prima del Big Bang; e a livello difilosofia della scienza, per dirla con le parole diClaude Lévi-Strauss "più che dare risposte sensate, una mente scientifica formula domande sensate".La fisica può attualmente, comunque, risalirematematicamente all'indietro nel tempo solo fino al "tempo di Planck", pochi istanti dopo l'inizio dello spaziotempo, quando cioè le dimensioni dell'universo erano così piccole che le leggi fisiche conosciute perdono validità. Retrocedere oltre non è possibile se non per via ipotetica. La gravità classica inclusa nellarelatività generale non descrive più quei momenti (altrimenti l'universo sarebbe collassato in unbuco nero, né è possibile identificare attualmente il Big Bang come unbuco bianco), e non esiste un modello digravità quantistica verificato e accettato che spieghi energia oscura e repulsività delle particelle a livello infinitamente piccolo. Attualmente la fisica ha esplorato diversi modelli teorici per mostrare che l'ipotesi di una creazione dal nulla può essere evitata e sostituita con altre che non presuppongono un Dio creatore. Fra queste, le più note sono l'ipotesi delmultiverso che ha l'inconveniente di dover ipotizzare l'esistenza di una molteplicità infinita di universi, quella di ununiverso ciclico e il modello di Hawking in cui l'universo è illimitato, ma privo di un istante iniziale a cui possa eventualmente essere associato l'intervento creatore (stato di Hartle-Hawking).
«Perché c’è qualcosa piuttosto chenulla? (...) Quello che abbiamo imparato è che questo tipo di “nulla” è instabile. Dunque lospazio vuoto è instabile.»
Margherita Hack, sostenendo il modello del multiverso ininflazione eterna ha invece dichiarato l'impossibilità di trovare un significato ultimo anche di tipo scientifico nel suo saggioIl perché non lo so.
Altri scienziati credenti, comeAntonino Zichichi,Michael G. Strauss eFrank Tipler[109][110][111] utilizzano la teoria del Big Bang o laperfezione delle leggi fisiche come supporto a forme dicreazionismo (specialmente negliStati Uniti), o aldisegno intelligente e come integrazione della propria fede cristiana nella propria vita di uomini di scienza, vedendo nel Big Bang e in un ipoteticoBig Crunch oBig Rip concetti affini all'escatologia cristiana. Gli stessi teologi cattolici però hanno spesso messo in guardia da un eccessivosincretismo fisico-religioso attuato sia da credenti che da noncredenti, ad esempio confondendo laprova ontologica (come le Cinque Vie diTommaso d'Aquino) con il Big Bang, o con l'uso ateologico delrasoio di Occam applicato all'universo (com'era d'uso dalmaterialismo settecentesco in poi), spesso reso tutt'uno col concetto filosofico di "mondo" (si vedano le teorie diPaul Henri Thiry d'Holbach); riferendosi a idee avanzate della teoria del Big Bang come lo stato di Hartle-Hawking, e implicitamente a Zichichi e agli scienziati credenti, padre Juan José Sanguineti (professore all'Ateneo Romano dellaSanta Croce) scrive che «l'idea di creazione divina non trova un posto nell'indagine fisica permotivi metodologici, innanzitutto perché non spetta alla fisica occuparsi degli interventi di Dio sul mondo, visto che il suo ambito di ricerca resta limitato alle cause sensibili e sperimentabili (...) le cosmologie quantistiche, anche se privano di valore gli argomenti teologici che si basavano troppo direttamente sulla teoria del Big Bang classico (il quale non sarebbe “creato da Dio” poiché emerso da un quadro quantistico), tuttavia non sono incompatibili con la dottrina metafisica della creazione divina dell'universo (...) La fisica non può arrivare da sola alla concezione di un Dio Creatore ma, senza l'ostacolo di premessepositiviste, la cosmologia fisica fornisce un quadro molto naturale e atto alla riflessione filosofica sul senso e sull'origine dell'essere finito».[112]
Gli schieramenti attuali nelle discussioni filosofiche sul Big Bang non seguono comunque lo spartiacque atei/credenti: molti esponenti delmaterialismo hanno accettato il Big Bang e molti sostenitori delcreazionismo e della religione lo rifiutano. Questi dibattiti avvengono principalmente nell'ambito di ambienti in cui la cultura predominante è stata quelle delle religioni monoteiste creazioniste, infatti come avviene per la maggiore accettazione dell'evoluzionismo, in altre religioni che prevedanocicli infiniti comebuddhismo einduismo (o l'eterno ritorno presente come credenza diffusa nelneopaganesimo o in certareligiosità naturalistica basata sui cicli dellestagioni), si tendono ad accettare le implicazioni del Big Bang come una fase di espansione nella vita dell'universo, dal cui il consenso che le teorie diBig Bounce e in generale tutti imodelli ciclici hanno nel retroterra culturale da cui provengono scienziati indiani, dove le scritture induiste (Veda,Upanishad eBhagavadgītā[113]) si concentrano appunto su universi eterni che si distruggono e si ri-espandono (si vedanocosmologia buddhista ecosmologia induista).[114][115]
Concludendo, lascienza in quanto tale studia solo i fenomeni osservabili, mentre la creazione dell'Universo è, per definizione, un evento irripetibile non osservabile direttamente. La capacità degli scienziati di analizzare eventi unici del passato remoto, come quello della creazione dell'universo, è limitata, perché questi non possono essere osservati direttamente e non sono ripetibili in laboratorio. La scienza può tuttavia misurare gli effetti di questi eventi (ad esempio laradiazione cosmica dimicroonde, il cosiddetto "eco del Big Bang") e interpretare queste osservazioni con degli strumenti scientifici. Dall'estrapolazione gli scienziati possono costruire un accurato quadro del passato. Secondo gli aderenti alnaturalismo filosofico in questa maniera è possibile conoscere ogni elemento del passato, ma quest'idea non è universalmente accettata e alcuni propongono dei mezzi per conoscere il passato che vanno al di là della ricerca scientifica.
La continua ricerca scientifica e cosmogonica per capire l'origine dell'Universo si è arricchita, dal febbraio del2009, di un significativo strumento scientifico localizzato nelle montagnesvizzere, al confine con laFrancia. In questa zona è situato ilLarge Hadron Collider (LHC), unacceleratore di particelle che ha, come compito fondamentale, quello di indagare sull'esistenza delbosone di Higgs, mattone fondamentale per la spiegazionequantistica dell'origine dell'Universo.[116]
È invece definito da alcuni ricercatori di ispirazione religiosa "scienza della creazione" il tentativo di integrare la scienza e la fedeabramica prendendo spunto dalle cause sovrannaturali della creazione descritte nellaBibbia nelLibro della Genesi e applicando ilmetodo scientifico nell'interpretazione dei fenomeni osservabili. Ad esempio, la teoria del Big Bang, da cui tutto avrebbe avuto inizio soloda un certo punto in avanti, è sembrata accordarsi con l'idea di una creazione dal nulla, come sostenuto dapapa Pio XII.[117][118] D'altra parte, altre teorie come quella di un'espansione dell'universo e di un suo successivo collasso, ritenute in accordo coi modelli di gravità quantistica necessari per spiegare il periodo precedente al tempo di Planck dove la gravità macroscopica perde valore, a cui seguirebbe un nuovo big bang, sembrano più in accordo con lavisione ciclica delle cosmogonie orientali.[119]
Dall'emergere della teoria del Big Bang come paradigma cosmologico fisico dominante, ci sono state una varietà di reazioni da parte di gruppi religiosi riguardo alle sue implicazioni nelle varie cosmologie. Alcuni hanno cercato di armonizzare il Big Bang con i loro principi religiosi, altri hanno rifiutato o ignorato le prove della teoria del Big Bang.[120]Molti filosofi atei si sono opposti all'idea che l'Universo abbia avuto un inizio: l'universo secondo loro potrebbe semplicemente essere esistito da sempre, ma con l'emergente evidenza della teoria del Big Bang, sia teisti che fisici hanno pensato che fosse possibile spiegarlo con il teismo[121][122].L'Encyclopædia dell'induismo, riferendosi alla Katha Upanishad 2:20, afferma che la teoria del Big Bang ricorda all'umanità che tutto si è originato dalBrahman e consiste in diversi "Big Bang" e "Big Crunches" che si susseguono ciclicamente.[114][115]Il fatto che secondo la teoria del Big Bang, l'Universo ha avuto origine assieme allo spazio-tempo 13,7 miliardi di anni fa, porta a pensare all'esistenza di una realtà priva di spazio-tempo da cui l'Universo si sarebbe originato e che potrebbe essere il Dio cristiano in quanto per definizione esso è eterno e onnipresente cioè privo di spazio-tempo infatti nel Salmo 139, Davide afferma: "Se salgo in cielo, tu vi sei; se mi trovo negli abissi, eccoti" mentre nel Salmo 90:2 si legge "Prima che nascessero le montagne e che tu generassi il mondo intero, da sempre e per sempre tu sei Dio". Anche alcune denominazioni cristiane protestanti conservatrici hanno accolto con favore la teoria del Big Bang come supporto ad una interpretazione storica della dottrina della creazione; tuttavia alcuni sostengono un'interpretazione molto letterale del libro della Genesi e respingono la teoria.
^John Gribbin riporta alle pp.582-583 de "L'avventura della scienza moderna" Longanesi (2004) che, anche se i firmatari dell'articolo sono tre, gli autori furono di fatto solo Alpher e Gamow. Quest'ultimo - noto burlone - insistette con Alpher per aggiungere anche l'amicoHans Bethe, al solo scopo d'avere le tre iniziali dei cognomi (A, B, G) che ricordassero i tre tipi fondamentali di radiazioni ionizzanti (α, β, γ). R.A. Alpher,Hans Bethe;George Gamow,The Origin of Chemical Elements, inPhysical Review, vol. 73, 1948, p. 803,DOI:10.1103/PhysRev.73.803.
^Comunemente si riferisce che Hoyle intese ciò in senso dispregiativo. Tuttavia, Hoyle in seguito ha negato ciò, dicendo che fu solo un'immagine sensazionale intesa ad enfatizzare la differenza tra le due teorie per i radioascoltatori (vedi capitolo 9 diThe Alchemy of the Heavens ("L'alchimia dei cieli") di Ken Croswell, Anchor Books, 1995).
^Non vi è consenso sul significato di tale termine: per alcuni si indica con questa fase solo la singolarità iniziale, per altri, invece, l'intera storia dell'universo. Generalmente almeno per i primi minuti (nei quali si sintetizzò l'elio) si dice che si verificarono durante il Big Bang.
^In questo risultato si ignora l'anisotropia di dipolo al livello di 0,1%, a causa della velocità del sistema solare attraverso il campo di radiazioni.
^Edward P. Tryon, "Is the Universe a Vacuum Fluctuation?", Nature, vol. 246, p.396–397, 1973.
^"We might decide that there wasn't any singularity. The point is that the raw material doesn't really have to come from anywhere. When you have strong gravitational fields, they can create matter. It may be that there aren't really any quantities which are constant in time in the universe. The quantity of matter is not constant, because matter can be created or destroyed. But we might say that the energy of the universe would be constant, because when you create matter, you need to use energy. And in a sense the energy of the universe is constant; it is a constant whose value is zero. The positive energy of the matter is exactly balanced by the negative energy of the gravitational field. So the universe can start off with zero energy and still create matter. Obviously, the universe starts off at a certain time. Now you can ask: what sets the universe off. There doesn't really have to be any beginning to the universe. It might be that space and time together are like the surface of the Earth, but with two more dimensions, with degrees of latitude playing the role of time." --Stephen Hawking, "If There's an Edge to the Universe, There Must Be a God" (interview), in Renée Weber,Dialogues With Scientists and Sages: The Search for Unity, 1986. (Also partially reprinted in "God as the Edge of the Universe", inThe Scientist, Vol. 1, No. 7, February 23, 1987, p. 15.)
^ A. Linde,Eternal Chaotic Inflation, inModern Physics Letters A, A1, 1986, p. 81.
^ A. Linde,Eternally Existing Self-Reproducing Chaotic Inflationary Universe, inPhysics Letters B, B175, 1986, pp. 395-400.
^In senso stretto, l'energia oscura nella forma della costante cosmologica porta l'universo ad una geometria piatta; ma il nostro universo rimase vicino all'essere piatto per molti miliardi di anni, prima che la densità dell'energia oscura diventasse significativa.
^(RU) A.D. Sakharov,Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe, inZhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma, vol. 5, 1967, p. 32.
(Traduzione inglese inJournal of Experimental and Theoretical Physics Letters5, 24 (1967).)
^Ad esempio: «La materia esiste. Dal nulla non nasce nulla: per conseguenza la materia è eterna. Noi non possiamo ammettere la creazione della materia», Ludwig Plate, in Erich Wasmann-Ludwig Plate,Ultramontane Weltanschauung und moderne Lebenskunde Orthodoxie Und Monismus, 1907, pag. 55.
^Così come nello stesso testo parla di un'affermazione diGiovanni Paolo II alla Pontificia Accademia delle Scienze come incitante a non indagare le cause ultime dell'universo
^(EN) Peter Woit,Hawking Gives Up, sumath.columbia.edu, Department of Mathematics Columbia University, 7 settembre 2010.URL consultato il 2 maggio 2015.
^A. Zichichi,Perché io credo in Colui che ha fatto il mondo, Milano, Il Saggiatore, 1999
^Juan José Sanguineti,La creazione nella cosmologia contemporanea, ACTA PHILOSOPHICA, vol. 4 (1995), fasc. 2 -PAGG. 285-313, Ateneo Romano della Santa Croce
^"Al termine di un ciclo (kalpa), o Figlio di Kunti, tutti gli esseri ritornano allo stato non manifesto della Mia Natura Cosmica (Prakriti). All'inizio del ciclo seguente Io li proietto di nuovo fuori. (Krishna inBhagavadgītā, IX: 7)
^Joanne Baker,50 grandi idee fisica quantistica, pag. 130, Dedalo, 2014.
^Pio XII,Le prove dell'esistenza di Dio alla luce della scienza naturale moderna, discorso alla Pontificia Accademia delle Scienze, 22 novembre 1951, in Pio XII,Discorsi agli intellettuali (1939-1954), pp. 97-110, Roma, Studium, 1955.
^Sergio Rondinara,Interpretazione del reale tra scienza e teologia, pp. 62-67, Città Nuova, 2007.
«From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February 1989, for example, the front-page article of theNew York Times Book Review argued that scientists argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang.»
