L'Universo si sta espandendo, ma senza occupare altro spazio

Anche Einstein ha fatto i suoi errori. Il più grande di tutti? Stando alle sue parole, l'essersi attaccato all'idea che l'Universo debba essere statico, contrariamente a quanto predetto dalla sua stessa teoria, la relatività generale. Oggi abbiamo numerose prove teoriche e sperimentali del fatto che l'Universo sia in realtà in una fase di espansione. "Ma in cosa si espande?". È proprio con questa domanda, menzionata anche nel nostro primo articolo (clicca qui per leggerlo), che è nata l'idea di creare questa rubrica.

"Gasp, è una delle cose più difficili da raccontare", ha risposto Carlo Rovelli quando gli abbiamo chiesto come lui proverebbe a spiegarlo. Abbiamo fatto lo stesso con altri tre stimati fisici della gravitazione e amici: Abhay Ashtekar, Alejandro Perez ed Eugenio Bianchi. Il risultato? Quattro risposte diverse, a conferma della complessità dell'argomento. Non avendo spazio per proporle tutte, prendiamo spunto da esse per spiegarlo con parole nostre.

Il punto in comune di tutte le risposte, cruciale per capire il problema, è che è il termine "espansione" a non essere propriamente corretto, e quindi ad indurre confusione. Infatti, quando si pensa a una cosa che si espande, si immagina quella cosa immersa in uno spazio esterno, e che con il passare del tempo occupa una parte sempre più grande di tale spazio. Nel caso dell'Universo, però, esso è lo spazio stesso, e non è quindi contenuto in nessun altro spazio esterno. Come può quindi espandersi?

Per capirlo, facciamo un passo indietro e partiamo dai dati sperimentali. Nel 1929 Edwin Hubble osservò che le galassie si allontanano l’una dall’altra, o meglio, che la distanza tra di esse aumenta col passare del tempo. L'Universo si sta quindi espandendo nel senso comune del termine, potremmo concludere. Ma è questa l'unica spiegazione possibile di questi dati? Ecco un esempio. Immaginate di essere dentro una stanza, per semplicità quadrata, e avere un metro per misurare la distanza tra le pareti. Il primo giorno effettuate la misura e la stanza risulta lunga 2 metri. Il secondo giorno 2 metri e 40 centimetri. Il terzo 3 metri, e così via. O la stanza si sta espandendo invadendo il soggiorno o... il metro si sta rimpicciolendo! Per quanto assurda possa suonare questa seconda opzione, questo è proprio quello che accade nell'Universo.

Secondo la relatività generale, infatti, il "metro" con cui misuriamo le distanze tra le galassie, in termini tecnici la metrica spazio-temporale, cambia con il tempo. È come avere un metro elastico che si può estendere o restringere così che le tacche su di esso diventano più rade o più fitte. Il metro cosmologico si sta restringendo, e di conseguenza la distanza tra le galassie sta aumentando.

In questo senso l'Universo si "espande", e lo può fare senza andare ad occupare alcuno spazio esterno.

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