What is the universe expanding into? - Sajan Saini

Traduttore: Ludovica Harley Revisore: Silvia Fornasiero

The universe began its cosmic life in a big bang

L'universo ha iniziato la sua vita cosmica con il big bang

nearly fourteen billion years ago,

circa quattordici miliardi di anni fa,

and has been expanding ever since.

e da allora non ha smesso di espandersi.

But what is it expanding into?

Ma in che cosa si sta espandendo?

That's a complicated question.

Questa è una domanda complicata.

Here's why:

Ecco perché:

la teoria della relatività generale di Einstein

Einstein's equations of general relativity

describe space and time as a kind of inter-connected

descrive lo spazio e il tempo come un tessuto interconnesso dell'universo

fabric for the universe.

This means that what we know of as space and time

Ciò significa che quello che noi conosciamo come spazio e tempo

esiste solo come parte dell'universo e non oltre.

exist only as part of the universe and not beyond it.

Now, when everyday objects expand, they move out

Ora, quando gli oggetti quotidiani si espandono,

si muovono verso uno spazio maggiore.

into more space.

But if there is no such thing as space to expand into,

Ma se non c'è spazio in cui espandersi,

what does expanding even mean?

che cosa vuol veramente dire espandersi?

In 1929 Edwin Hubble's astronomy observations

Nel 1929, le osservazioni astronomiche di Edwin Hubble

gave us a definitive answer.

ci diedero una risposta definitiva.

His survey of the night sky found all faraway galaxies

Esaminando il cielo notturno, ha scoperto che le galassie lontane

recede, or move away, from the Earth.

retrocedono, cioè si allontanano dalla Terra.

Moreover, the further the galaxy, the faster it recedes.

Inoltre, più è lontana la galassia, più velocemente retrocede.

How can we interpret this?

Come lo possiamo interpretare?

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven.

Pensiamo a una pagnotta di pane all'uvetta che cresce nel forno.

The batter rises by the same amount in between each

L'impasto cresce in maniera omogenea in mezzo a ogni uvetta.

and every raisin.

If we think of raisins as a stand-in for galaxies,

Se pensiamo all'uvetta come a un sostituto per le galassie,

and batter as the space between them,

e l'impasto allo spazio tra di loro,

we can imagine that the stretching or expansion

possiamo immaginare che l'allungamento o l'espansione

of intergalactic space will make the galaxies recede from each other,

dello spazio intergalattico allontana le galassie una dall'altra,

and for any galaxy, its faraway neighbors will recede a larger

e per ogni galassia, quelle più lontane arretreranno di una distanza maggiore

distance than the nearby ones

rispetto a quelle più vicine

in the same amount of time.

nello stesso periodo di tempo.

Sure enough, the equations of general relativity predict a cosmic

Quindi, le equazioni della relatività generale prevedono

un tiro alla fune cosmico tra la gravità e l'espansione.

tug-of-war between gravity and expansion.

It's only in the dark void between galaxies where expansion wins out,

È solo nel vuoto oscuro tra le galassie che l'espansione ha la meglio,

and space stretches.

e lo spazio si allunga.

So there's our answer.

Questa è la nostra risposta.

The universe is expanding unto itself.

L'universo si espande su se stesso.

That said, cosmologists are pushing the limits of mathematical models

Detto ciò, i cosmologi stanno spingendo i limiti dei modelli matematici

to speculate on what, if anything, exists beyond our spacetime.

per speculare su cosa, semmai, esiste oltre il nostro spazio-tempo.

These aren't wild guesses, but hypotheses that tackle

Questi non sono supposizioni casuali, ma ipotesi

che affrontano le imperfezioni della teoria scientifica del Big Bang.

kinks in the scientific theory of the Big Bang.

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly across the universe,

Il Big Bang prevede una distribuzione uniforme della materia nell'universo,

as a sparse gas --but then, how did galaxies and stars come to be?

come un gas rarefatto,

ma allora, come sarebbero nate le galassie e le stelle?

The inflationary model describes a brief era

Il modello inflazionario descrive una breve fase

of incredibly rapid expansion

di espansione estremamente rapida,

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe,

legata alle fluttuazioni quantistiche nell'energia agli inizi dell'universo,

to the formation of clumps of gas that eventually led to galaxies.

fino alla formazione di agglomerati di gas che col tempo sono diventati galassie.

If we accept this paradigm, it may also imply our universe represents

Se accettiamo questo paradigma, ciò implica che il nostro universo rappresenta

one region in a greater cosmic reality that undergoes endless, eternal inflation.

una regione in una realtà cosmica più grande in continua, eterna espansione.

We know nothing of this speculative inflating reality,

Non sappiamo nulla di questa realtà speculativa in espansione,

save for the mathematical prediction that its endless expansion

a parte la previsione matematica che questa espansione continua

may be driven by an unstable quantum energy state.

possa essere causata da uno stato di energia quantistica instabile.

In many local regions, however, the energy may settle by random

In molte zone, però, l'energia può essersi addensata casualmente

chance into a stable state, stopping inflation and forming bubble universes.

in uno stato stabile, fermando l'espansione e formando bolle di universo.

Each bubble universe —ours being one of them

Ogni bolla di universo, come la nostra,

—would be described by its own Big Bang and laws of physics.

può essere spiegata dal proprio Big Bang e dalle proprie leggi fisiche.

Our universe would be part of a greater multiverse,

Il nostro universo farebbe parte di un multiverso più grande,

in which the fantastic rate of eternal inflation makes it impossible

in cui il fantastico tasso di eterna espansione rende impossibile

for us to encounter a neighbor universe.

l'incontro con un universo vicino.

The Big Bang also predicts that in the early, hot universe, our fundamental forces

Il Big Bang prevede anche che, in quell'iniziale universo caldo,

le nostre forze fondamentali possano essersi unite in una super forza.

may unify into one super-force.

Mathematical string theories suggest descriptions of this unification,

La teoria matematica delle stringhe propone una spiegazione di questa unione,

in addition to a fundamental structure for sub-atomic quarks and electrons.

in aggiunta alla struttura fondamentale di quark subatomici e degli elettroni.

In these proposed models, vibrating strings are the building blocks of the universe.

Nei modelli proposti, le corde vibranti sono mattoni che costituiscono l'universo.

Competing models for strings have now been consolidated into a unified description,

I modelli delle stringhe in competizione

sono stati unificati in un'unica definizione,

and suggest these structures may interact with massive, higher dimensional surfaces called branes.

e si suggerisce che queste strutture possano interagire

con superfici di grandissima dimensione chiamate brane.

Our universe may be contained within one such brane,

Il nostro universo può essere contenuto in una di queste brane,

floating in an unknown higher dimensional place, playfully named “the bulk,” or hyperspace.

mentre fluttua in una dimensione superiore sconosciuta,

scherzosamente chiamata "l'ammasso", o iperspazio.

Other branes—containing other types of universes—may co-exist in hyperspace,

Altre brane, contenenti vari universi, potrebbero coesistere nell'iperspazio,

and neighboring branes may even share certain fundamental forces like gravity.

e brane vicine potrebbero condividere alcune forze fondamentali come la gravità.

Both eternal inflation and branes describe a multiverse,

Sia l'espansione eterna sia le brane descrivono un multiverso,

but while universes in eternal inflation are isolated, brane universes could bump into each other.

ma mentre gli universi in eterna espansione sono isolati,

gli universi di brane possono collidere l'uno contro l'altro.

An echo of such a collision may appear in the cosmic microwave background

Potrebbe esserci un'eco di tale collisione nello sfondo cosmico di microonde,

—a soup of radiation throughout our universe, that’s a relic from an early Big Bang era.

un mix di radiazioni nel nostro universo, reliquia dell'era del Big Bang.

So far, though, we’ve found no such cosmic echo.

Fino ad ora, però, non abbiamo trovato nessun'eco cosmico.

Some suspect these differing multiverse hypotheses may eventually coalesce into a common description,

Alcuni sospettano che queste varie ipotesi sul multiverso

possono alla fine fondersi in una descrizione unica

or be replaced by something else.

o essere sostituite da qualcos'altro.

As it stands now, they’re speculative explorations of mathematical models.

Per ora, sono ricerche speculative di modelli matematici.

While these models are inspired and guided by many scientific experiments,

Mentre questi modelli sono ispirati e guidati da molti esperimenti scientifici,

there are very few objective experiments to directly test them, yet.

sono pochi gli esperimenti oggettivi per testarli direttamente, per ora.

Until the next Edwin Hubble comes along,

Mentre aspettiamo l'arrivo del prossimo Edwin Hubble,

scientists will likely be left to argue about the elegance of their competing models…

gli scienziati si troveranno a discutere l'eleganza dei loro modelli concorrenti,

and continue to dream about what, if anything, lies beyond our universe.

e continueranno a immaginare, casomai, che cosa c'è oltre il nostro universo.