14 miliardi di anni: dal Big Bang all’uomo Origini 14 miliardi di anni: dal Big Bang all’uomo Liceo Curie Savignano

Come è nato l’universo? Da dove viene la Terra? Come e quando l’uomo è apparso sulla Terra?

Tutte le civiltà hanno cercato una spiegazione per le nostre origini … ad esempio Gli indiani Maidu della California pensavano che l’Essere Supremo avesse costruito il mondo usando alcune grandi tartarughe verdi raccolte nella profondità dell’oceano. Egli poi creò l’uomo usando della terra rossa e dell’acqua. I cinesi affermavano che Phan Ku nacque da un uovo di gallina e divenne ogni cosa.

le cose cambiarono Gli scienziati propongono una spiegazione diversa, che si basa sui dati raccolti sulla Terra e nello spazio: molto tempo fa, non c’era il tempo, non c’era lo spazio. Ma, 14 miliardi di anni fa … le cose cambiarono

BANG!

Il Big Bang  Nel 1946 l'americano di origine russa George Gamow (1904-1968) propose la teoria del Big Bang per spiegare l'origine dell'universo. Questa teoria sostiene che l'universo è nato da una palla di fuoco di altissime densità e temperatura: un superconcentrato gassoso di particelle atomiche come neutroni e protoni da cui si sarebbero formati gli elementi chimici attuali.

The Big Bang Model

Nascita del tempo e dello spazio Un evento che diede inizio alla scala del tempo e dello spazio. Di conseguenza in origine tutto doveva essere concentrato in un minuscolo punto, dalla densità e gravità infinite, dove il tempo e lo spazio erano pari a zero e la temperatura dell'ordine di miliardi di miliardi di gradi. Cosa ci fosse prima rimane per ora un mistero, visto che nemmeno gli scienziati avanzano ipotesi, ritenendo i momenti anteriori a tale istante come inconoscibili ed inspiegabili da qualsiasi teoria.

Dove non c’era il niente, ora c’è il tutto: l’intero universo. Un universo piccolo, immensamente caldo, con grande densità, formato da particelle elementari ... Che per una frazione infinitesima di secondo si espanse in modo rapidissimo. Poi rallentò un poco, ma continuò ad espandersi, come forse fa ancora.

Alcune centinaia di migliaia di anni dopo l'istante iniziale, la temperatura diventò sufficientemente bassa, attorno al migliaio di gradi, e permise agli elettroni e ai protoni di legarsi stabilmente, formando atomi di idrogeno. Bang Big Oggi Dal big Bang 14 miliardi anni fa

Nel gas primordiale, vi furono piccole fluttuazioni di densità Nel gas primordiale, vi furono piccole fluttuazioni di densità. Le zone, in cui la densità era un poco più alta, diventarono progressivamente più massicce …

Erano nate le STELLE!

alcune centinaia di milioni di anni, queste si unirono in galassie, In un processo durato alcune centinaia di milioni di anni, queste si unirono in galassie, ciascuna delle quali conteneva miliardi di queste nuove stelle. Noi non ci siamo ancora . . . Bang Big 14 miliardi anni fa Dal Big Bang Oggi Stelle e galassie 12 miliardi anni fa

Quasi cinque miliardi di anni fa, quando l’universo era già abbastanza vecchio, nacque una stella ai confini di una galassia, che noi chiamiamo Via Lattea: Il nostro SOLE! Bang Big Stelle e galassie Oggi Sole & Pianeti 4.9 miliardi anni fa Dal Big Bang 14 miliardi anni fa 12 miliardi anni fa

Attorno al Sole, il gas riprese a condensarsi in polvere e questa ultima ad aggregarsi in piccoli pezzi di roccia. Dall'unione di questi piccoli pezzi nacquero i pianeti del nostro Sistema solare …

… incluso il terzo pianeta a partire dal Sole: la TERRA! Dovremmo fare piantare degli alberi

L’aspetto della Terra primordiale era completamente diverso da quello attuale: era incredibilmente CALDA. Una sfera di roccia fusa, a causa dell’enorme calore sviluppatosi dalla collisione dei materiali, che si andavano aggregando, e dal decadimento degli atomi radioattivi.

Nei milioni di anni che seguono, la temperatura della superficie terrestre si abbassò lentamente, consentendo alla superficie di solidificarsi. Un ulteriore abbassamento della temperatura determinò la condensazione del vapore acqueo e la formazione degli oceani. La Terra divenne blu.

La deriva delle masse continentali portò alla formazione e al sollevamento delle catene montuose. . .

. . . l'aumento della temperatura nel mantello provocò la fusione del materiale interno. Dove si ruppe la crosta terrestre, la roccia fusa uscì in superficie. Erano nati i vulcani.

Come nasce l'idea di un Universo che si espande?

L'uomo che scoprì l'espansione dell'Universo 1922: Nella teoria della relatività generale di Einstein il giovane matematico russo, Aleksandr Aleksandrovich Friedmann (1888- 1925), trovò la possibilità teorica di ipotizzare un universo in evoluzione. Questa idea fu poi rielaborata da altri grandi fisici del '900 come Le Maitre, Alpher, Bethe e infine Gamow che la formulò nei termini che principalmente costituiscono lo schema-base dell'attuale teoria del Big Bang.

Il Red Shift Nel 1929, l'astronomo americano Edwin Hubble mostrò che l'universo è in espansione. Misurando la distanza che ci separa da galassie lontane, provò a stabilire a quale velocità si stessero allontanando. Telescopio di Hubble

L' "effetto Doppler" Pensate a quando passa un'ambulanza e il suono della sirena diventa da più acuto più grave: è l'"effetto Doppler", dovuto alle variazioni della lunghezza delle onde a seconda della distanza della fonte sonora.

L' "effetto Doppler" Poiché la luce ha natura ondulatoria, quando la sorgente luminosa si allontana, la lunghezza d'onda aumenta e la luce che percepiamo si sposta verso il colore rosso (nello spettro della luce, le componenti rosse hanno lunghezza d'onda maggiore e quelle blu-violette minore).

I modelli Cosmologici

La fine dell’universo Recollapsing Universe: l’espansione si ferma e l’universo collassa Critical Universe: non collassa, si espande più lentamente Coasting Universe: si espande all’infinito con velocità costante Accelerating Universe*: l’espansione è sempre più accelerata con il tempo *teoria attualmente più accreditata

La densità critica Se il valore di Ω sarà al di sotto di 1 non si supererà la densità critica, non ci sarà abbastanza materia, si proseguirà in un'espansione all'infinito, il nostro universo avrà raggiunto la sua velocità di fuga...

La densità critica Se il valore di Ω sarà maggiore di 1 la densità reale sarà maggiore delle densità critica ci sarà sufficiente materia per generare un'attrazione sempre più forte che porterà verso l'inversione di marcia: il BIG CRUNCH ( la grande implosione)

La densità critica Se il valore di Ω sarà uguale a 1 ad un certo punto la spinta espansionistica dovrebbe rallentare, tendendo a zero senza mai giungervi.

Tuttavia l'espansione sembra accelerare! Dark Energy ?

La visione attuale Le recenti osservazioni astronomiche forniscono il seguente quadro dell’universo: Piano ed infinito In espansione accelerata (71 km/sec per mega parsec) Età dell’universo 13,7 miliardi di anni Temperatura media del fondo cosmico 2,735 gradi assoluti

Una forza che si oppone alla gravità Antigravità Quintessenza Costante cosmologica Energia oscura

Materia ed energia “Normal Matter” 4% Dark Energy 73% Dark Matter 23%

Da cosa è costituita la materia oscura?

Non è fatta di materia barionica ma di particelle sconosciute (Forse LHC?)

forma di VITA sulla TERRA! 3,7 miliardi di anni fa Nei mari iniziarono a formarsi macromolecole organiche che costituirono strutture con attività biologica. La prima forma di VITA sulla TERRA! Bang Big Stelle & Galassie & Pianeti Sole Oggi Vita 3.7 miliardi anni fa Dal Big Bang 14 miliardi anni fa 12 miliardi anni fa 4.9 miliardi anni fa

2,1 miliardi di anni fa. Alcuni ceppi batterici utilizzando l'energia solare, l’acqua e l’anidride carbonica, iniziarono a produrre ossigeno come sostanza di rifiuto. In breve tempo l’atmosfera inizia ad arricchirsi d'ossigeno.

Circa 650 milioni di anni fa . . . Nel mare comparirono i primi organismi animali pluricellulari. Erano organismi estremamente semplici, privi di parti dure, simili a meduse, coralli molli o dal corpo vermiforme. Circa 650 milioni di anni fa

550 milioni di anni fa. Si differenziò la maggior parte degli attuali gruppi di invertebrati pluricellulari, spugne, madrepore e meduse, vermi segmentati, molluschi, artropodi dotati di un robusto scheletro esterno.

I primi pesci dotati di bocca mobile fecero la loro comparsa I primi pesci dotati di bocca mobile fecero la loro comparsa. Da alcuni di questi si differenziarono i primi anfibi 400 milioni di anni fa

Tutte le terre emerse erano riunite in un unico supercontinente. Il clima era torrido. Iniziarono a comparire i primi Dinosauri. 260 milioni di anni fa

Si formarono due masse continentali, una settentrionale ed una meridionale. I Dinosauri dominavano tutte le nicchie ecologiche. Noi sui dinosauri siamo una invenzione dei fumetti 195 milioni di anni fa

Differenziazione delle piante e dei fiori; grande diffusione degli insetti. Uno o più meteoriti colpiscono la Terra, con l’estinzione di circa il 76% delle specie viventi. . 138 milioni di anni fa

I MAMMIFERI alla conquista della Terra! 41 milioni di anni fa I MAMMIFERI alla conquista della Terra!

Comparirono i primi primati ominoidi da cui ebbero origine le prime scimmie antropomorfe. 16,5 milioni di anni fa

Circa 6 milioni di anni fa, iniziò la linea evolutiva dell’uomo.. Questi furono I primi OMINIDI. Diversi tipi di ominidi vissero sulla Terra per I successivi 6 milioni di anni, alcuni anche nello stesso tempo, ma solo una specie sopravvive oggi … NOI!!!

Primo stadio dell’evoluzione umana: Australophitecus. 4 milioni di anni fa Primo stadio dell’evoluzione umana: Australophitecus. Era vegetariano e faceva uso di semplici strumenti in pietra, in legno e ossa. Comparve in Africa con diverse forme.

1.6 milioni di anni fa Vive l' Homo erectus, dotato di tratti particolarmente massicci e robusti. La sua altezza era all’incirca di un metro e camminava completamente eretto. L’Homo erectus realizzava utensili elaborati (tra i quali l'ascia), scoprì il fuoco, cominciò a cacciare grossa selvaggina e ad abitare in luoghi fissi. . . .

Compariva l'Homo sapiens, cioè l'uomo dotato di raziocinio. 200.000 di anni fa Compariva l'Homo sapiens, cioè l'uomo dotato di raziocinio. La cultura della forma sapiens si presenta assai evoluta sia nel lavoro della pietra e anche dell'osso, sia nelle raffigurazioni dell'arte parietale e mobiliare, sia nelle pratiche funerarie

30.000 di anni fa L'Homo sapiens sapiens è l'unica specie umana ancora esistente. Vive in tutti i continenti e si diversifica nelle attuali razze. E' abile nella fabbricazione di utensili che utilizza per cacciare, pescare e difendersi.