Ad litteram ad sensum: LEZIONE DI FISICA di Carlo Rovelli (ЛЕКЦИЯ ПО ФИЗИКЕ Карло Ровелли)

Lezione terza L'ARCHITETTURA DEL COSMO Nella prima metà del XX secolo, Einstein ha descritto la trama dello spazio e del tempo con la teoria della relatività, mentre Bohr e i suoi giovani amici hanno catturato in equazioni la strana natura quantistica della materia. Nella seconda metà del XX secolo, i fisici hanno costruito su queste fondamenta, applicando le due nuove teorie ai domini più vari della natura: dal macrocosmo della struttura dell'universo, al microcosmo delle particelle elementari. Del primo parlo in questa lezione, del secondo nella prossima. Questa lezione è fatta soprattutto di semplici disegni. Il motivo è che la scienza, prima di essere esperimenti, misure, matematica, deduzioni rigorose, è soprattutto visioni. La scienza è attività innanzitutto visionaria. Il pensiero scientifico si nutre della capacità di "vedere" le cose in modo diverso da come le vedevamo prima. Senza pretese, voglio provare a offrire un assaggio di questo viaggio fra visioni. Prima immagine:		Лекция третья АРХИТЕКТУРА КОСМОСА В первой половине XX века на основании своей теории относительности Энштейн описал взаимодействие пространства и времени, а в это же время Бор со своими молодыми друзьями выявил в уравнениях странную квантовую природу материи. Во второй половине XX века на основе этих двух теорий физики пошли дальше, применив их в самых разнообразных областях природы: от макрокосмоса структуры Вселенной до микрокосмоса элементарных частиц. О первом из них я буду говорить в этой лекции, а о втором — в следующей. Эта лекция состоит в основном из простых рисунков. Причина этого заключается в том, что наука - до того как быть исследованиями, измерениями, математикой, строго логическими выводами — это главным образом воззрения. Наука — это деятельность прежде всего мировоззренческая. Научная мысль питается способностью «видеть» вещи иначе по сравнению с тем, как мы их видели раньше. Я хочу предложить вам непретенциозный краткий обзор этого путешествия по мировоззрениям. Первый рисунок:





Rappresenta il cosmo come è stato concepito per millenni: sotto la Terra, sopra il Cielo. La prima grande rivoluzione scientifica, compiuta da Anassimandro venticei secoli fa cercando di capire come sia possibile al Sole, alla Luna e alle stelle di girare intorno a noi, rimpiazza questa immagine del cosmo con quest'altra:		На этом рисунке изображена Вселенная так, как она представлялась на протяжении тысячелетий: снизу — Земля, сверху — небо. С наступлением двадцать шесть веков назад первой великой научной революции, совершенной Анаксимандром, который пытался понять, как возможно, что Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг нас, новое изображение заняло место предыдущего:



Ora il Cielo è tutt'intorno alla Terra, non solo sopra, e la Terra è un grande sasso che galleggia sospeso nello spazio, senza cadere. Presto qualcuno (forse Parmenide, forse Pitagora) si rende conto che la forma più ragionevole per questa Terra che vola, per la quale tutte le direzioni sono eguali, è una sfera, e Aristotele descrive argomenti scientifici convincenti per confermare la sfericità della Terra e dei cieli intorno alla Terra, nei quali corrono gli astri celesti. Ecco l'immagine del cosmo che ne risulta.		Теперь небо везде вокруг Земли, а не только сверху. Земля, в свою очередь, представляет собой большой камень, который парит в пространстве, ни на что не опираясь и не падая. Вскоре кто-то (возможно Парменид, а возможно и Пифагор) приходит к выводу, что самая разумная форма для этой парящей Земли, для которой все направления равны, — это сфера. Аристотель дает убедительные научные доказательства для подтверждения шарообразности Земли и окружающих ее небес, в которых перемещаются небесные тела. Вот вытекающее из этой теории изображение космического пространства.



È il cosmo descritto da Aristotele nel suo libro Sul cielo, e l'immagine del mondo che resterà caratteristica delle civiltà intorno al Mediterraneo, fino alla fine del Medioevo. È questa immagine del mondo che Dante studia a scuola. Il salto successivo lo compie Copernico, inaugurando quella che si chiama la grande rivoluzione scientifica. Il mondo di Copernico non è molto diverso da quello di Aristotele:		Это Вселенная, описанная Аристотелем в своем трактате О небе, и представление о мире, характерное для средиземноморских цивилизаций вплоть до конца Средивековья. Именно это строение Вселенной учит в школе Данте. Следующий шаг принадлежит Копернику, который положил начало так называемой великой научной революции. Вселенная Коперника не сильно отличается от аристотелевского мира:



Ma c'è una differenza fondamentale: riprendendo un'idea già considerata nell'antichità, e poi abbandonata, Copernico comprnde e mostra che la nostra Terra non è al centro della danza dei pianeti, dove invece sta il Sole. Il nostro pianeta diventa uno come gli altri. Gira a gran velocità su se stesso e intorno al Sole. Il crescere della conoscenza non si ferma, e presto i nostri strumenti migliorano e impariamo che il sistema solare non è che uno fra moltissimi, e il nostro Sole non è che una stella come le altre. Un granello infinitesimo in un'immensa nuvola di stelle, formata da cento miliardi di stelle, la Galassia:		Однако есть между ними одно существенное отличие: взяв за основу теорию, уже имевшую место в древние времена, но в дальнейшем оставленную без внимания, Коперник осознает и демонстрирует, что Солнце находится в центре парада планет, а наша Земля становится одной из участниц парада, вращаясь на большой скорости вокруг себя и вокруг Солнца. Научные знания продолжают развиваться: в скором времени наши инструменты усовершенствуются, и мы узнаем, что солнечная система является одной из многих других, а наше Солнце — одной из многих других таких же звезд. Бесконечно малая крупинка в необъятном звездном облаке, образованном из сотни миллиардов звезд — Галактике:



Ma intorno agli anni Trenta del XX secolo, le misure precise degli astronomi sulle nebulose - nuvolette biancastre fra le stelle - mostrano che anche la Galassia a sua volta non è che un granello di polvere in un'immensa nuvola di galassie, centinaia di miliardi di galassie, che si estende a perdita d'occhio fin dove i più potenti dei nostri telescopi riescono a vedere. Il mondo ora è diventato una distesa uniforme e sconfinata. La figura che segue non è un disegno: è una fotografia presa dal telescopio in orbita Hubble, che mostra un'immagine del cielo nerissimo. Al telescopio, appare una spolverata di galassie lontanissime. Ogni puntino nero dell'immagine è una galassia con cento miliardi di soli simili al nostro. Da pochi anni abbiamo visto che la maggior parte di questi soli hanno intorno pianeti. Esistono quindi migliaia di miliardi di miliardi di pianeti come la Terra, nell'universo. E in ogni direzione si quardi questo è ciò che appare.		Тем не менее в тридцатых годах ХХ века точные измерения астрономов на туманностях — беловатых облачках среди звезд — указывают на то, что Галактика в свою очередь не что иное, как крупинка пыли в безграничном облаке галактик — сотне миллиардов галактик — которое простирается насколько хватает глаз увидеть с помощью самых мощных наших телескопов. Теперь мир стал однородным и безграничным пространством. Следующее изображение не является рисунком, а снимком, полученным космическим телескопом «Хаббл» и изображающим самые дальние небеса, которые можно увидеть посредством самого мощного телескопа: невооруженным глазом это был бы микроскопический кусочек черного неба, а через телескоп имеет вид рассеивания отдаленных галактик. Каждая черная точечка на снимке — это отдельная галактика с сотней миллиардов солнц, похожих на наше. Только несколько лет назад мы увидели, что вокруг большинства этих солнц имеются планеты. Следовательно во вселенной существуют тысячи миллиард миллиардов планет, похожих на Землю. И куда бы ни посмотреть — это то, что можно увидеть.



Ma questa uniformità sterminata, a sua volta, non è che apparente. Come ho illustrato nella prima lezione, lo spazio non è piatto, è curvo. La trama stessa dell'universo, spruzzata di galassie, dobbiamo immaginarla mossa da onde simili alle onde del mare, talvolta così agitate da creare i varchi che sono i buchi neri. Torniamo dunque alle immagini disegnate, per rappresentare questo universo solcato da grandi onde.		И все же эта бесконечная однородность, в свою очередь, только кажущаяся. Как я уже проиллюстрировал в первой лекции, космическое пространство не плоское, а изогнутое. Саму текстуру вселенной, окропленную галактиками, нужно мысленно представить себе испещренной волнами, похожими на морские. Порой такими бурлящими, что образуются разрывы, которые и есть черные дыры. Вернемся же к рисункам, чтобы изобразить огромные бороздящие космическое пространство волны.



E infine, oggi sappiamo che questo cosmo immenso, elastico, e costellato di galassie, è cresciuto per una quindicina di miliardi di anni, emergendo da una nuvola piccola, caldissima e densissima. Per rappresentare questa visione, non dobbiamo più disegnare l'universo, ma dobbiamo disegnare l'intera storia dell'universo. Eccola schematica:		Наконец, сегодня мы знаем, что неизмеримая, эластичная и усеянная галактиками вселенная развивалась на протяжении примерно пятнадцати миллиардов лет, разрастаясь из маленького, жаркого и плотного облака. Для того, чтобы изобразить это воззрение, мы должны нарисовать не вселенную, а всю ее историю. Вот она схематично:



L'universo nasce come una piccola palla e poi esplode fino alle sue attuali dimensioni cosmiche. Questa è la nostra immagine attuale dell'universo, alla scala più grande che conosciamo. C'è altro? C'era qualcosa prima? Forse sì. Ne parlerò fra un paio di lezioni. Esistono altri universi simili, o diversi? Non lo sappiamo.		Вселенная рождается в виде маленького шара и разрастается до своих настоящих пространственных размеров. Это наше фактическое представление вселенной, в самом большом известном нам масштабе. Есть что-то ещё? Существовало что-нибудь раньше? Возможно, да. Об этом я поговорю через пару лекций. Существуют другие похожие, или отличные, вселенные? Этого мы не знаем.