1)  scala dell'universo visibile

  2)  scala della bolla inflazionaria di cui fa parte il nostro universo visibile

  3)  scala della schiuma caotica di cui fa parte la nostra bolla inflazionaria

 

--Il quadro macroscopico è simile al componente microscopico : dalla schiuma caotica delle bolle inflazionarie al ribollire magmatico dell'indeterminazíone quantistica.

 --L'entropia dell'universo aumenta in valore assoluto(secondo principio della termodinamica), ma durante il suo sviluppo va diminuendone  la densità (l'universo inizia in uno stato di massima densità di entropia).

 --Al momento attuale lo sviluppo di strutture e di sistemi complessi stabilizza la densità media di entropia dell'universo ed ha su di esso una influenza autostabilizzante, equilibratrice.

 --La massima entropia possibile dell'universo sarebbe quella dello stato in cui nell'universo ci fosse solo radiazione e non ci fossero strutture.

 --L'entropia di un sistema dipende dalla omogeneità della distribuzione dei suoi fotoni e delle sue particelle.

 --La radiazione cosmica di fondo è stata emessa 300.000 anni dopo l'inizio dell'universo al momento in cui la radiazione iniziò a diffondersi liberamente perchè, diminuendo di energia, cessava di interagire con protoni ed elettroni liberi e lasciava loro la possibilità di formare atomi di idrogeno.

 --La materia oscura ha richiamato per gravità la materia barionica, promuovendo la formazione delle galassie,10^ 9 anni dopo il Big Bang

 --tempo di Planck: 10^ - 43 secondi        distanza di Planck : 10^ -34 centimetri

 --L'inflazione inizia al tempo di Planck (10^ - 43 secondi dopo l'inizio), appena inizia il disaccoppiamento della gravità dalle altre forze, e termina quando inizia il disaccoppiarnento (10^ - 35 secondi) tra la forza nucleare forte e quella elettrodebole : quindi l'interazione della gravità con la forza elettronucleare ha come risultato una potentissima forza repulsiva.

 --Durante l'inflazione le dimensioni dell'universo visibile aumentano di 10^ 30 volte, passando da 10^ -28 cm a 10^ 2 cm (1 metro) ed in proporzione quelle della bolla inflazionaria da 3 mm a 300 miliardi di anni luce (1 mm = 10^ - 6 Km; 1 anno luce = 10.000 miliardi di Km = 10^ 13 Km; 1 mm = 10^ - 19 AL; quindi 3* 10^ 30 mm = 3* 10^ 11 AL = 300 miliardi di AL).

 --Se la costante di Hubble è andata crescendo nel tempo (a parità di distanza la velocità di recessione è andata aumentando) o Omega (densità di energia/ densità critica) < 1 (ma dati teorici e osservativi convergono su Omega = 1) o lambda (costante cosmologica) > 0

 --La costante cosmologica attuale (energia del vuoto) ha un comportamento antigravitario

 --Gli ammassi di galassie si possono considerare marcatori dell’espansione dello spazio-tempoquadridimensionale, la quale progressivamente accresce l’ammontare percentuale dell’energia del vuoto.

 --Dalle particelle X ebbero origine quark ed elettroni, dalle antiparticelle X antiquark ed antielettroni.

 --Se la prima generazione di stelle nate dopo il Big Bang era costituita da  stelle supermassicce (fino a 200 masse solari), si può ipotizzare che queste fossero raggruppate in ammassi globulari supermassicci che, quando le proprie stelle si evolsero in supernove, possedettero nubi di gas interstellare contenenti Fe e Mg ed un buco nero supermassiccio risultante dalla fusione dei buchi neri primari prodotti dall’evoluzione stellare. Quindi dall’evoluzione degli ammassi globulari supermassicci si formarono i quasar e successivamente da questi le galassie.

 --Ipotesi sulla formazione delle galassie :

1)      la materia oscura con la sua attrazione gravitazionale impedisce la dispersione della materia barionica e la concentra, con azione simile a quella di un aspirapolvere, in ammassi di gas primordiale (idrogeno, deuterio, elio e berillio originati dal Big Bang)

2)      il gas primordiale si frammenta in nubi da cui tendono a formarsi ammassi globulari

3)      gli ammassi globulari in formazione si aggregano il protogalassie con al centro ammassi supermassicci che daranno luogo alla formazione di buchi neri supermassicci

4)      le protogalassie con momento angolare multiplanare (distribuito uniformemente in più piani di rotazione) assumono simmetria sferica ed i singoli ammassi, poichè si perturbano scarsamente tra di loro, mantengono in proprio il gas, che perde più rapidamente la capacità di dar luogo alla formazione di stelle. Questo spiegherebbe perchè le galassie ellittiche hanno principalmente stelle vecchie e sono povere di gas, in quanto non lo hanno rigenerato. Le galassie ellittiche si trovano al centro degli ammassi di galassie, e risultano dalla interazione e dalla fusione di protogalassie e galassie spirali. Il gas potrebbe essere stato proiettato negli spazi intergalattici dopo una interazione o una fusione.

5)      le protogalassie con momento angolare monoplanare (distribuito principalmente in un unico piano di rotazione) assumono simmetria discoidale e gli ammassi in formazione nel piano, poichè si perturbano fortemente tra di loro, perdono la propria individualità e mettono a disposizione del piano galattico il proprio gas, formando grandi nebulose. Questo moltiplica la possibilità di dare luogo a nuove generazioni di stelle e spiegherebbe perchè le galassie discoidali hanno una buona parte di stelle giovani e sono ricche di gas, che hanno rigenerato e rielaborato. Le galassie spirali si trovano alla periferia degli ammassi di galassie ed hanno interagito meno delle ellittiche con le loro vicine.

6)      sul piano di rotazione delle galassie discoidali il gas ruota più lentamente delle stelle, che lo attraversano dopo essere state generate da esso. Il gas tende a disporsi secondo le linee di forza del campo magnetico complessivo della  galassia, ma dovendo anche ruotare (con effetto spazzaneve), dalla composizione vettoriale delle forze in gioco si vengono a formare le braccia a spirale delle galassie a disco.

Analogamente alla nube di Oort, che ospita i mattoni residuali della costruzione del sistema solare, l’alone galattico ospiterebbe i mattoni residuali della costruzione galattica.

In conclusione :

·        gli ammassi globulari sono gli oggetti più antichi di una galassia, e devono aver giocato un ruolo nella sua formazione

·        la struttura di una galassia risulta sia da leggi generali del comportamento evolutivo delle componenti che hanno concorso a formarla sia dalle contingenze storiche inerenti le sue interazioni con le galassie vicine (infatti una galassia spirale può trasformarsi in irregolare dopo un’interazione o in ellittica dopo una fusione).

 --Creazione dal nulla = evento possibile, a condizione che oltre ad entità fisiche dotate di determinate proprietà, vengano in essere anche entità fisiche dotate di proprietà opposte (ad es. particelle ed antiparticelle X).

 --L'universo ha momento angolare, carica ed energia totali nulli ; è nato dal nulla senza che nessuna legge fisica gli preesistesse : è gratuito perchè è a costo zero.

 --Una dimensione non è altro che una direzione lungo la quale, quando accade un evento, si verificano delle variazioni.

 --Così come esseri bidimensionali viventi in uno spazio tridimensionale non potrebbero vedere, cioè percepire con i sensi nella sua interezza, la terza dimensione e ne potrebbero percepire l’esistenza  solo come di qualcosa che li attraversa fugacemente, noi, esseri tridimensionali viventi in uno spazio tetradimensionale, non possiamo vedere e percepire nella sua interezza la quarta dimensione spaziale macroscopica (il tempo), ma con i sensi lo possiamo solo percepire, mediante il divenire della realtà, come qualcosa che ci attraversa fugacemente. In compenso lo possiamo “vedere” costruendocene una immagine mentale, il che è intuitivo in quanto ne abbiamo una conoscenza empirica. E’ questo che ci impedisce di accorgerci della identità del tempo e delle dimensioni spaziali macroscopiche. Questa è una nozione controintuitiva, ma la reltà va molto al di là delle nostre conoscenze empiriche.

Il tempo è la quarta dimensione dello spazio, lungo la quale avviene l’espansione dell’universo: noi non possiamo muoverci liberamente attraverso il tempo, ma ne siamo trasportati, perchè non possiamo modificare l’espansione dell’universo. Percepiamo questa dimensione come qualcosa che ci attraversa, un divenire mobile ed istantaneo della realtà ed il nostro esserne trasportati e non poterci muovere liberamente in questa dimensione ce la fa credere diversa dallo spazio e ce la fa chiamare con un nome diverso. I singoli componenti materiali dell’universo si muovono localmente lungo tre  dimensioni spaziali, mentre tutti i suoi componenti (spaziali e materiali) si muovono all’unisono lungo una quarta dimensione macroscopica spaziale (il tempo), che viene in essere (per gli esseri tridimensionali) durante il suo attraversamento ad opera delle altre tre. La quarta dimensione macroscopica lascia traccia del suo attraversamento nell’aumento della superficie del palloncino-modello di universo in espansione: è una dimensione spaziale che si converte nelle altre tre, distribuendosi in esse.

Si può dire che il tempo è una dimensione invisibile, che si manifesta distribuendosi nelle altre tre e determinando le dinamiche dei fenomeni materiali : gli elettroni in tre dimensioni ruotano intorno al nucleo, ma in quattro dimensioni spiraleggiano intorno alla linea di vita del nucleo seguendo  le loro linee di vita a causa del fatto che l’universo si espande trasportandoli con la sua quarta dimensione macroscopica.

Tornando all’immagine tridimensionale dell’universo-palloncino, il tempo è un raggio che si converte in una superficie o, tentando di dare un’immagine a quattro dimensioni, è una dimensione macroscopica invisibile che lascia traccia del suo passaggio distribuendosi nell’aumento di volume dell’universo e nelle linee di vita, di cui percepiamo solo il divenire

istantaneo, delle sue componenti materiali. Come le altre tre, è una dimensione deformabile, che permea l’universo e ne partecipa alle dinamiche. In conclusione :

·        esseri bidimensionali in un universo tridimensionale percepirebbero la terza dimensione dello spazio esattamente come noi percepiamo il tempo

·        nel nostro universo il tempo si converte in spazio intergalattico ed in linee di vita dei componenti materiali

--La massa di un corpo è la sua carica gravitazionale.

--L’inerzia è la resistenza opposta all’accelerazione, cioè alla variazione della struttura topologica dello spazio-tempo ad opera di una massa in accelerazione, proporzionale all’entità della massa, come una resistenza elastica opposta alla deformazione dello spazio-tempo ad opera di una forza che accelera una massa. Secondo Newton essa è dovuta al movimento della massa rispetto al sistema di riferimento assoluto, secondo Mach all’attrazione gravitazionale sulla massa ad opera di campi gravitazionali remoti. Per la prima interpretazione si può obiettare che non esiste un sistema di riferimento assoluto, per la seconda che se le masse remote sono distribuite uniformemente l’attrazione dovrebbe annullarsi, se non sono distribuite uniformemente osservando l’inerzia dovrebbe manifestarsi una direzione preferenziale.

--L’attrito, resistenza al moto dei corpi, è dovuto alle forze di coesione intermolecolari alla superficie delle parti in movimento, ed il calore da esso sviluppato si distribuisce al corpo delle parti in movimento, rendendo impossibile il moto perpetuo.

 --Seguendo la precedente definizione di inerzia ed il principio di equivalenza debole, deriva che una massa che si muove a velocità costante lontana da campi gravitazionali o in caduta libera all’interno di un campo gravitazionale (o in orbita intorno ad un corpo celeste) non induce variazioni nella struttura topologica dello spazio-tempo, mentre se si muove di moto accelerato lontana da campi gravitazionali o se rimane immobile all’interno di un campo gravitazionale (sulla superficie di un corpo celeste che ruota intorno al proprio asse) induce variazioni della struttura topologica dello spazio-tempo. Nei primi casi si tratta di un sistema di riferimento inerziale, negli ultimi di un sistema non inerziale.

--Complessità = proprietà di una struttura, la cui descrizione matematica e geometrica eccede determinati valori minimi

 --Struttura = entità che può essere descritta matematicamente (perchè dotata di parti numerabili) e geometricamente (perchè assimilabile a punti, linee, superfici, volumi).

 --Stabilità = condizione di un ente, il quale persiste nel tempo in equilibrio dinamico, non solo stazionario ma anche evolutivo.

 --Una struttura complessa sviluppa dei meccanismi omeostatici, grazie ai quali viene favorita la persistenza nel tempo del sistema fisico al quale la struttura appartiene, oltre che della struttura stessa.

 --L'entropia è una sorta di energia di segno negativo : se l'energia è l'attitudine a compiere un lavoro, l'entropia (omogeneità nella distribuzione della radiazione, disorganizzazione e instabilità delle strutture) è l'attitudine ad opporsi al compimento di quel lavoro.  Dove c'è un'energia c'è un'entropia perchè l'energia si degrada in entropia

.--Se l'entropia media del sistema oscilla intorno a valori intermedi tra quelli minimi e quelli massimi possibili, si assiste ad un’evoluzione del sistema fisico verso valori crescenti di complessità delle sue strutture, e quindi di stabilità.

 --Consideriamo una porzione infinitesima di universo, una sfera di 100 U.A. di raggio centrata sul nostro sole e due casi differenti, l’esistenza e la non esistenza di un pianeta terrestre dotato di una biosfera al suo interno. Nel primo caso una parte della radiazione luminosa che giunge sul pianeta è utilizzata per la fotosintesi e quindi per la costruzione di strutture organiche, considerabili come trappole per una piccola parte dell’energia elettromagnetica giunta dalla stella. Nel secondo caso tutta la radiazione luminosa ricevuta viene riemessa verso lo spazio come radiazione infrarossa (pensiamo al calore emesso da un terreno lavico e alla relativa frescura di un terreno erboso). Quindi al calore emesso dalla stella va aggiunto un contributo di calore emesso dai pianeti in conseguenza della loro illuminazione. Nel primo caso questo sarà minore che nel secondo, e nel primo caso la sfera di spazio circostante la stella conterrà una quantità di calore e di radiazione infrarossa minore che nel secondo, per cui la quantità di calore assorbito dalla regione di spazio (considerata come ambiente circostante un sistema termodinamico planetario) in conseguenza dell’irradiazione della sorgente centrale sarà minore. Dal punto di vista matematico la variazione di entropia di un sistema fisico intercorrente durante una trasformazione termodinamica è uguale al rapporto tra la quantità di calore assorbito e la temperatura media del sistema alla quale la trasformazione avviene: delta S = delta Q / T.  Nel primo caso, poiché delta Q è minore, anche delta S sarà minore: il che equivale a dire che strutture organiche complesse rendono minore la crescita di entropia della porzione di universo considerata. Integrando il risultato raggiunto alla totalità dell’universo osservabile, si può ipotizzare che la vita abbia un ruolo nella dinamica dell’universo e manifesti (insieme alle strutture sottostanti e circostanti) un principio organizzatore operante al suo interno, che in via di ipotesi da dimostrare potrebbe denominarsi principio di stabilità.

 --La stabilità di un sistema fisico (un nucleo, un atomo, il nostro pianeta con le sue strutture biologiche, il sistema solare, una galassia, l'universo) è direttamente proporzionale al rapporto tra la complessità delle sue strutture ed interazioni e la sua entropia media, in un dato istante del tempo.  La proporzionalità è una costante, per cui si può scrivere:

      STABILITA' DI UN  =  K *   COMPLESSITA' DELLE            *  1/     DENSITA’ MEDIA

      SISTEMA FISICO             SUE STRUTTURE E DELLE                 DI ENTROPIA

                                               LORO INTERAZIONI                          DEL SISTEMA

 

--Si può dire che questo "principio dì stabilità” è alla base della strutturazione del mondo fisico nella sua globalità, sia nella sua componente inorganica che in quella biologica.

Infatti in un organismo vivente, in un nucleo, in un atomo, nel nostro pianeta con le sue strutture biologiche, nel sistema solare, in una galassia e nell'universo la densità media di entropia rimane costante e si assiste, in un certo periodo di tempo, all'evoluzione di strutture e poi al mantenimento di esse.  Invece, ciò che sembrerebbe invalidare il principio di stabilità è l'osservazione che, al nostro livello dimensionale e per sistemi fisici inorganici locali la densità media di entropia aumenta (secondo principio della termodinamica) ; se però si guarda al di fuori della loro località la densità media di entropia rimane costante.

   L'importanza dei principio di stabilità sta nel fatto che ad esso si conformano sia il mondo inorganico che quello biologico, i quali stabiliscono così un legame coerente: in un organismo vivente come nell’intero universo la densità media di entropia rimane costante.

   La vita è una manifestazione particolare del meccanismo di stabilizzazione dell'universo.

  --Nel caso degli organismi viventi il principio di stabilità (che richiede la formazione di strutture complesse) agisce di concerto con il principio di conservazione dell’energia convertendo l’energia elettromagnetica della luce in energia chimica dei composti organici e rallentando il passaggio di queste due forme in energia termica, la quale peraltro è indispensabile alla sopravvivenza degli stessi organismi viventi.

 --Contrastano con il raggiungimento dello stato di massima entropia ( "morte termica" ) dell'universo : 1) l'espansione 2) la formazione della materia 3) la nascita della vita e in genere la strutturazione della materia in forme via via più complesse, dotate di meccanismi omeostatici e capaci di autoregolazione.  Infatti 1) crea un bacino a bassa densità di radiazione e permette alla  materia di raffreddarsi e di assorbire altra radiazione, 2) e 3) immagazzinano in strutture l'energia della radiazione.  Tutto ciò ha come conseguenza la formazione di un universo complesso, eterogeneo, stabile.

 --Le strutture biologiche contribuiscono ad abbassare la temperatura dell'universo, allontanandolo dallo stato di massima entropia ( "morte termica" ) : in definitiva la funzione fisica della vita è quella di contribuire a stabilizzare l'universo.  Da questa sua funzione cosmologica si deduce che essa dev'essere estremamente diffusa nel cosmo.

 -- Dal punto di vista della sua funzione fisica, si può dire che il successo di una specie vivente è tanto maggiore quanto maggiore è la biomassa prodotta dalla specie durante il periodo della sua sopravvivenza.

 --Il nostro universo visibile è costituito da spazio-tempo strutturato, in cui le strutture immagazzinano l'energia dei fotoni e ne rallentano così il decadimento spontaneo verso fotoni di energia inferiore.  Riassumendo, si può dire che una parte dei fotoni di alta energia generati durante la nascita dell'universo è stata immagazzinata in particelle subatomiche, nelle loro forze di legame, in atomi di idrogeno ed elio ed in altre particelle (neutrini, WIMP, materia oscura) poco o nulla interagenti con gli atomi , mentre una parte dei fotoni di bassa energia generati dalle stelle e degli elementi prodotti al loro interno sono stati e vengono immagazzinati in strutture (tra cui quelle biologiche) ed in legami (tra cui quelli biochimici).

 --Ripetendo concetti già esposti, si può dire che la funzione di tutta materia e di tutte le strutture di cui conosciamo l'esistenza è di impedire la morte termica dell'unìverso (stato di massima entropia). Questa funzione stabilizzante ha come conseguenza, in un universo visibile via via più freddo, più calmo e più adulto, il raggiungimento di una sempre maggiore complessità ed eterogeneità.  Esso diviene quindi sempre più interessante e sempre più bello.

 --Entanglement : correlazione quantistica tra particelle o tra fotoni emessi contemporaneamente in direzioni diverse dalla medesima sorgente, dotata delle caratteristiche della non località e della istantaneità. Le particelle o i fotoni sono correlati nel senso che le variabili caratterisiche del loro stato quantico (energia, posizione, quantità di moto, spin, polarizzazione) durante l’esistenza della particella o del fotone non possono essere cambiate senza che cambino in modo simmetrico quelle corrispondenti della particella o del fotone correlato, istantaneamente ed ovunque si trovino.

A + B o C + D rappresentano la sovrapposizione degli stati quantici di due particelle non correlate; AC + BD rappresentano il prodotto degli stati quantici sovrapposti di due particelle correlate. Se la prima particella assume lo stato quantico A la seconda assume lo stato quantico C; se la prima  assume B la seconda assume D.

Due entità correlate quantisticamente non vanno considerate come entità separate, ma come una entità unica. Una entità quantistica ha una duplice natura corpuscolare e ondulatoria e ne rivela l’uno o l’altro aspetto a seconda che l’apparato sperimentale e lo sperimentatore con cui interagisce ne esaminino o meno il percorso.

In una correlazione a tre particelle il prodotto della sovrapposizione di stati quantici può essere rappresentato da :  abc + a’b’c’.

Una correlazione quantistica può essere descritta come una sovrapposizione di stati che riguarda due o più particelle correlate considerate come un unico sistema. Ciò che accade ad una coinvolge istantaneamente anche le altre perchè, anche se sono separate da anni-luce di distanza, si comportano come un unico oggetto microscopico (come quark all’interno di un protone) e quindi come se le dimensioni macroscopiche dello spazio-tempo tra di esse non esistessero. Sono descritte da una funzione d’onda comune.

Se la maggior parte o la totalità delle particelle e dei fotoni dell’universo fanno parte di correlazioni quantistiche, l’universo (pur nella sua immensità e variabilità) ha la coerenza interna ed  il rigore matematico di una super-particella quantistica, come se fosse ancora microscopico. Le sue parti risuonano di echi inaspettati, ed i suoi aspetti suscitano stupore e riverente ammirazione.

 I nucleotidi (base azotata – ribosio o deossiribosio – fosfato) possiedono (sotto forma di trifosfati) l’energia chimica per la loro polimerizzazione in catene di acidi nucleici. Queste (RNA e DNA) compiono l’autocatalisi guidando la sintesi di una catena complementare:  posseggono nella loro struttura l’informazione per costruire una catena complementare, che a sua volta può guidare la sintesi di una catena identica alla prima. Questa può (codice genetico) guidare la sintesi di proteine capaci di rivestirla e proteggerla (capside), orientarla (recettori), coadiuvarla nell’autocatalisi (enzimi). Si è  realizzata una simbiosi tra acidi nucleici e proteine: i primi possedendo l’informazione per riprodursi e per costruire le proteine, le seconde possedendo la plasticità per svolgere funzioni particolari. Il risultato più semplice è un virus ad RNA o a DNA privo di un vero e proprio metabolismo, capace di resistere in uno stato inerte a condizioni ambientali ostili e di riprodursi appena le condizioni ambientali lo consentano. Quindi in origine i virus approfittavano dell’incontro con materia organica non biologica e solo in un momento successivo hanno iniziato a parassitare batteri e cellule eucariote.