Luniverso è comunemente definito come l’insieme di tutto lo spaziotempo esistente e del suo contenuto, costituito da materia (pianeti, stelle, polvere interstellare e il contenuto dello spazio intergalattico) ed energia.
L'osservazione scientifica ha accertato che l'Universo osservabile ha un diametro di circa 93 miliardi di anni luce e suggerisce che esso sia stato governato dalle stesse leggi e costanti fisiche per la maggior parte della sua storia; ha inoltre dimostrato che si sta espandendo, con la creazione continua di nuovo spazio. Il modello cosmologico del Big Bang è il più accreditato che descrive l'evoluzione dell'universo; si calcola che l’inizio dell’espansione sia avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. Osservazioni di supernove hanno dimostrato che l'espansione avviene attualmente a un ritmo crescente e per prevedere il destino ultimo dell'universo è sorta una serie di modelli.
I fisici sono incerti su che cosa abbia preceduto il Big Bang; molti si rifiutano di speculare, dubitando che si potranno mai trovare informazioni relative allo stato originario. Alcuni propongono modelli di universo ciclico, altri descrivono uno stato iniziale senza confini, da cui sarebbe emerso e si sarebbe espanso lo spaziotempo al momento del Big Bang, oppure viene teorizzata la nascita dell'universo dall'espansione inflazionaria di una regione di spaziotempo vuoto. Esistono anche speculazioni teoriche che ipotizzano che il nostro universo sia solo uno tra i molti che possono esistere; si parla in questo caso di teoria del multiverso.multiverse . Astronomy.pomona.edu. Retrieved 2011-11-28.
Etimologia e uso del termine
Il termine universo deriva dal latino universus (tutto, intero) parola composta da unus («uno») e versus («volto», «avvolto», part. pass. di vertere). La parola latina fu usata spesso da Cicerone e tardi autori latini con il senso posseduto oggi in italiano.Lewis and Short, A Latin Dictionary, Oxford University Press, ISBN 0-19-864201-6, pp. 1933, 1977–1978 (Traduz.).
La contrazione poetica Unvorsum, da cui deriva universus, fu usata per la prima volta da Tito Lucrezio Caro nel Libro IV (capoverso 262) del suo De rerum natura ("Sulla natura delle cose").Lewis, C. T. and Short, S A Latin Dictionary, Oxford University Press, ISBN 0-19-864201-6, pp. 1933, 1977–1978. Secondo una particolare interpretazione, essa significherebbe "tutto ciò che ruota come uno" o "tutto ciò che viene ruotato da uno". In questo senso, essa può essere considerata come una traduzione da un'antica parola greca per l'universo, (periforá, "circumambulazione", parola originariamente usata per descrivere il percorso del cibo, che veniva servito lungo la cerchia dei commensali).Liddell and Scott, p. 1392. si riferiva a uno dei primi modelli greci dell'universo, quello delle sfere celesti, che secondo Aristotele erano messe in moto, per l'appunto, da un unico "essere", il cosiddetto "Primo Motore" che lo trasmetteva al "Primo Mobile".
Un altro termine per "universo" nell'Antica Grecia era (tò pán, cioè «il Tutto», la totalità macrocosmica che dà anche il nome al dio Pan, da cui derivano panismo e panteismo). Termini correlati erano materia (, tò hólon) e luogo (, tò kenón).Liddell and Scott, pp. 1345–1346. Altri sinonimi per universo tra i filosofi dell'antica Grecia includevano (cosmo) e (significante Natura, e da cui deriva la parola "fisica").Liddell and Scott, pp. 985, 1964. Si ritrovano gli stessi sinonimi tra gli autori latini (totum, mundus, natura)Lewis and Short, pp. 1881–1882, 1175, 1189–1190. e infine nel linguaggio moderno, ad esempio nelle parole tedesche Das All, Weltall, e Natur, oltre che, naturalmente, in italiano.OED, pp. 909, 569, 3821–3822, 1900.
Nel corso del tempo, il termine ha assunto connotazioni più scientifiche. A partire dalla rivoluzione scientifica, con figure come Galileo Galilei, Giovanni Keplero e Isaac Newton, l’universo è stato concepito come un insieme governato da leggi universali, nel quale spazio, tempo, materia ed energia sono collegati in un quadro quantitativo e predittivo.
Nella cosmologia contemporanea, il termine designa non solo la totalità degli oggetti fisici osservabili (come pianeti, stelle, galassie e materia oscura), ma anche le entità fondamentali che lo costituiscono e lo rendono intelligibile: lo spazio-tempo stesso e le leggi fisiche che ne regolano l’evoluzione.
Concettualizzazioni dell’universo Definizioni filosofiche e ontologiche Nel De divisione naturae (o Periphyseon), il filosofo e teologo Giovanni Scoto Eriugena propone una visione radicalmente ampia dell'universo. All'inizio dell’opera, afferma: «Natura è dunque il nome generale di tutte le cose che sono e di tutte quelle che non sono». In questa visione, l’universo comprende tutto, sia ciò che è stato creato sia ciò che non lo è. È una definizione che abbraccia tutta la realtà, senza esclusioni.
Universo come realtà: approcci filosofici, scientifici e teologici
La definizione dell’universo come “realtà” si colloca all’incrocio tra scienza, filosofia e teologia.
In ambito filosofico, l’universo viene tradizionalmente considerato come la totalità di tutto ciò che esiste: spazio, tempo, materia ed energia. Fin dall’antichità, pensatori come Aristotele lo concepivano come un sistema ordinato e intelligibile, governato da principi razionali. Questo approccio si è evoluto nel tempo, fino ad arrivare alle posizioni contemporanee che discutono, ad esempio, tra realismo scientifico e costruttivismo riguardo alla natura ultima della realtà.
Dal punto di vista scientifico, l’universo è studiato attraverso modelli fisici e matematici che cercano di descriverne l’origine e la struttura, come la teoria del Big Bang e la relatività generale. Tuttavia, la scienza moderna distingue chiaramente tra universo osservabile — cioè ciò che possiamo misurare e analizzare con strumenti e teorie — e una realtà più ampia che potrebbe estendersi oltre i limiti dell’osservazione attuale.
La teologia, infine, propone un’interpretazione dell’universo come frutto di un atto creatore. Nelle tradizioni giudaico-cristiane, ad esempio, l’universo viene inteso come “creato dal nulla” (*ex nihilo*) da un essere trascendente, dotato di intenzionalità e intelletto. Questo punto di vista introduce una dimensione metafisica che si affianca ma non si sovrappone alla descrizione scientifica, ponendo questioni sull’origine, il fine e il significato del cosmo.
Queste prospettive, pur diverse nei metodi e negli obiettivi, mostrano come il concetto di universo si arricchisca e si trasformi in base agli strumenti cognitivi e culturali con cui viene affrontato.
Universo nella scienza moderna Universo come spazio-tempo
L’Universo può essere definito come un continuo spazio-temporale, ovvero l’insieme delle dimensioni di spazio e tempo intimamente connesse, entro cui si svolgono tutti i fenomeni fisici. Questa definizione trova fondamento nella teoria della relatività generale di Albert Einstein, la quale descrive lo spazio-tempo non come entità separate, ma come un’unica struttura deformabile dalla presenza di massa ed energia. Tali deformazioni si manifestano come gli effetti gravitazionali che percepiamo quotidianamente.
Secondo questo modello, l’Universo non è semplicemente la somma di uno spazio tridimensionale e di un tempo unidimensionale, ma una realtà unificata e interdipendente. Gli eventi non sono infatti determinati solo dalla loro posizione nello spazio (altezza, lunghezza e profondità), ma anche dalla loro collocazione nel tempo. Per descrivere accuratamente la realtà fisica, è dunque indispensabile considerare simultaneamente le quattro dimensioni.
Questa visione dello spazio-tempo unificato ha ricevuto conferme importanti da osservazioni cosmologiche. Tra queste vi sono la radiazione cosmica di fondo e la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo, fenomeni che risultano comprensibili soltanto se si ammette che lo spazio-tempo sia una struttura dinamica, influenzata dalla presenza di materia oscura, energia oscura e campi gravitazionali.
Universo come realtà osservabile
L’universo osservabile rappresenta quella porzione dell’universo totale che possiamo esplorare direttamente attraverso la luce e altri segnali elettromagnetici che hanno raggiunto la Terra in un intervallo di tempo finito. Tale regione è delimitata da due fattori fondamentali: la velocità della luce e il tempo trascorso dall’inizio dell’espansione cosmica, stimato in circa 13,8 miliardi di anni.
Tuttavia, a causa dell’espansione dello spazio stesso, il diametro dell’universo osservabile è oggi valutato attorno ai 93 miliardi di anni luce. Questo significa che possiamo osservare oggetti la cui luce è partita molto tempo fa, quando si trovavano molto più vicini, ma che oggi si trovano a distanze molto maggiori a causa dell’espansione dell’universo.
Questa concezione si basa sul modello cosmologico standard, secondo cui l’universo non è statico, bensì in continua espansione. Tale espansione ci consente di osservare galassie e altre strutture cosmiche in differenti fasi evolutive. Ciononostante, dobbiamo riconoscere un limite invalicabile: oltre il cosiddetto orizzonte cosmologico, non è possibile ottenere informazioni dirette, anche se si ritiene plausibile che vi siano materia ed energia che esistono al di là di ciò che possiamo vedere o misurare.
Dimensioni, età, contenuti, struttura e leggi
La regione dell'Universo visibile dalla Terra (l'universo osservabile) è una sfera con un raggio di circa 46 miliardi di anni luce. Per confronto, il diametro di una galassia tipica è di 30.000 anni luce, e la distanza tipica tra due galassie vicine è invece di 3 milioni di anni-luce.Rindler (1977), p.196. Ad esempio, la Via Lattea ha un diametro di circa 100.000 anni luce, e la galassia più vicina a noi, Andromeda, si trova approssimativamente a 2,5 milioni di anni luce da noi.
Ci sono probabilmente più di 100 miliardi (1011) di galassie nell'universo osservabile, Le galassie tipiche vanno dalle galassie nane con un minimo di dieci milioni (107) di stelle fino alle galassie giganti con mille miliardi (1012) di stelle, le quali orbitano tutte attorno al centro di massa della loro galassia. Uno studio del 2010 stima il numero di stelle dell'universo osservabile in 300.000 trilioni (3×1023), mentre uno studio del 2016 ipotizza che il numero totale di galassie nell'universo osservabile, comprese quelle troppo piccole per essere rilevate dagli attuali telescopi, sia di 2000 miliardi (2x1012).
La materia osservabile è distribuita in maniera omogenea (uniformemente) in tutto l'universo, in media su distanze di più di 300 milioni di anni luce. Tuttavia, su piccole scale di lunghezza, la materia si dispone in "grumi", raggruppandosi gerarchicamente: una gran quantità di atomi è presente nelle stelle, la maggior parte delle stelle si raggruppa in galassie, la maggior parte delle galassie in ammassi, superammassi di galassie e, infine, si hanno strutture a larga scala come la Grande muraglia. La materia osservabile dell'Universo è inoltre diffusa isotropicamente, il che significa che ogni regione del cielo ha all'incirca lo stesso contenuto.
L'universo è inoltre immerso in una radiazione a microonde altamente isotropica, che corrisponde ad un equilibrio termico con spettro di corpo nero di circa 2,725 kelvin. L'ipotesi secondo cui l'Universo sia omogeneo e isotropo su grandi scale è nota come principio cosmologico,Rindler (1977), p. 202. che è supportato da osservazioni astronomiche.
L'attuale densità globale dell'universo è molto bassa, circa 9,9 × 10−30 grammi per centimetro cubo. Questa massa-energia sembra essere formata per il 68,3% da energia oscura, il 26,8% da materia oscura fredda e il 4,9% da materia ordinaria. La densità in atomi è dell'ordine di un singolo atomo di idrogeno per ogni quattro metri cubi di volume.