Una vista di tutto l’universo del flash subito dopo il Big Bang (la radiazione cosmica di fondo a microonde). Anche se ci sono irregolarità locali, la struttura generale della luce è uniforme, indicando che l’universo è uniforme e infinito, e lo è dal Big Bang. Immagine di pubblico dominio, fonte: NASA.

In primo luogo, se un oggetto sta ruotando, si può definire un centro di rotazione. Il centro di rotazione è l’unico punto di un oggetto rotante che è fermo. Per la terra, il centro di rotazione è l’asse che collega il polo nord e il polo sud. Per un giocatore di basket che fa girare una palla da basket sul suo dito, il centro di rotazione è il punto in cui la palla tocca il suo dito. Il centro di rotazione di una ruota su un asse è il centro dell’asse. Le osservazioni dell’universo non hanno trovato alcuna rotazione nell’universo nel suo insieme. Senza rotazione, non c’è un centro di rotazione.

In seguito, si può definire un centro di massa. Se un oggetto è finito, il centro di massa è semplicemente il punto che, in media, ha una quantità uguale di massa che lo circonda in tutte le direzioni. La situazione diventa più complicata per un oggetto infinito. Se un oggetto è infinito e uniforme, semplicemente non si può definire un centro di massa perché tutti i punti sono identici. D’altra parte, se un oggetto è infinito ma non uniforme (per esempio ha un singolo nodo di alta densità in un punto), si può definire il centro di massa dell’intero oggetto come il centro di massa della non-uniformità. Per esempio, considera una nuvola nel cielo. Alcuni tipi di nuvole non hanno un confine ben definito, ma si estendono in tutte le direzioni, diventando sempre più sottili. Anche se la nuvola si estende effettivamente all’infinito, la regione ad alta densità della nuvola esiste in un volume limitato, quindi è possibile trovare un centro di massa attraverso una procedura limitante. Le osservazioni attualmente indicano che l’universo ha dimensioni infinite. Anche se i pianeti e le stelle rappresentano delle non-uniformità nella struttura dello spaziotempo, sulla scala universale, tali uniformità sono disperse in modo casuale. In media, quindi, l’universo è uniforme. Essendo infinito e uniforme, non c’è modo di definire un centro di massa per l’universo.

Un’altra possibilità è un centro di carica. Simile al centro di massa, questo sarebbe un punto in un oggetto dove la quantità di carica elettrica è in media la stessa in tutte le direzioni che lo circondano. Il centro di carica per una sfera uniformemente carica sarebbe semplicemente il centro della sfera. Simile alla distribuzione della massa, la distribuzione della carica dell’universo è infinita e uniforme in media, quindi non c’è un centro di carica.

In seguito, potrebbe esserci un centro di curvatura. Come un’insalatiera, potrebbe esserci un punto centrale dell’universo da cui tutti gli altri punti si allontanano. Ma le osservazioni attuali hanno scoperto che l’universo è piatto e non è affatto curvo.

Un’altra possibilità è un centro di espansione. Se si imbullona un foglio di gomma al terreno e poi si fa tirare la gente da tutti i lati, il punto in cui il foglio è imbullonato diventa il centro di espansione. Il centro di espansione è il punto nello spazio da cui tutti gli altri punti si allontanano. Una grande quantità di osservazioni astronomiche ha rivelato che l’universo è effettivamente in espansione. Queste osservazioni sono alla base del concetto che un Big Bang ha dato inizio all’universo. Poiché l’universo è in espansione, se si fa scorrere il tempo all’indietro, ci deve essere stato un momento in cui l’universo era tutto compattato in un punto. Poiché l’universo è in espansione, si potrebbe pensare che ci sia un centro di espansione. Ma le osservazioni hanno rivelato che non è così. L’universo si sta espandendo ugualmente in tutte le direzioni. Tutti i punti nello spazio stanno diventando uniformemente distanti da tutti gli altri punti allo stesso tempo. Questo può essere difficile da visualizzare, ma il concetto chiave è che gli oggetti nell’universo non stanno realmente volando via gli uni dagli altri sulla scala universale. Invece, gli oggetti sono fissati in modo relativistico nello spazio, e lo spazio stesso si sta espandendo. Si potrebbe essere tentati di dire che il luogo del Big Bang è il centro dell’universo. Ma poiché lo spazio stesso è stato creato dal Big Bang, la posizione del Big Bang era ovunque nell’universo e non in un singolo punto. Il principale effetto collaterale del Big Bang fu un lampo di luce noto come radiazione cosmica di fondo. Se il Big Bang fosse avvenuto in un solo punto dello spazio, vedremmo questo lampo di luce provenire da un solo punto del cielo (possiamo vedere un lampo avvenuto tanto tempo fa perché la luce impiega tempo per viaggiare nello spazio e la scala universale è così grande). Invece, vediamo il lampo come proveniente da tutti i punti dello spazio. Inoltre, una volta tenuto conto del movimento della terra, il lampo di luce è in media ugualmente forte in tutte le direzioni. Questo indica che non c’è un centro di espansione.

Un altro modo per definire un centro sarebbe quello di identificare qualche oggetto o caratteristica che esiste solo in un punto, come un buco nero supermassiccio o una nebulosa supergrande. Ma le osservazioni indicano che tutti i tipi di oggetti sono sparsi a caso nell’universo.

Non importa come cerchiamo di definirlo e identificarlo, l’universo semplicemente non ha un centro. L’universo è infinito e non rotante. In media sulla scala universale, l’universo è uniforme.

Temi: Big Bang, astronomia, buco nero, centro dell’universo, radiazione cosmica di fondo, rotazione, universo