Le grandi domande della vita: Intorno a cosa sta ruotando?

Nell'ultimo articolo de L'astronomo risponde su EduINAF Antonio Maggio ha fornito una risposta relativamente a un articolo scientifico secondo cui adottare la tesi di un universo in rotazione permetterebbe di risolvere il problema noto come tensione di Hubble. La domanda del lettore non era su questo quesito tecnico, ma su una faccenda relativamente più "semplice". In redazione, però, nel corso della discussione intorno a quella domanda, l'amico Marco Castellani si è posto una domanda interessante (che reinterpreto: non mi metto a cercarla tra le vecchie e-mail!): ammesso che l'universo effettivamente stia ruotando, intorno a cosa ruota?

La risposta più semplice ce la fornisce la matematica, e possiamo ricavarla esattamente dall'immagine esemplificativa che si trova all'interno dell'articolo: intorno all'origine del sistema di riferimento, o intorno a un asse che passa per il centro del sistema di riferimento.
E' evidente che questa risposta, che è sicuramente corretta, presenta una difficoltà dal punto di vista della fisica: come trovare questo centro?
La risposta a questa domanda è pressocché impossibile. Ho affrontato la questione in modi anche differenti in passato, ma penso che tornarci in questa occasione possa risultare abbastanza interessante.
Innanzitutto ricordiamo che secondo Henri Poincaré i nostri sensi si sono evoluti per percepire tre dimensioni e non di più, motivo per cui ci viene così difficile immaginare una quarta dimensione. E allo stesso modo possiamo immaginare tutti gli strumenti possibili e immaginabili, ma comunque riusulteranno limitati da questa nostra difficoltà.
C'è, però, un altro fatto interessante che dovrebbe farci capire perché ci viene impossibile determinare il centro del sistema di riferimento: la radiazione cosmica di fondo.
Essa è una radiazione elettromagnetica proveniente dai primi istanti dell'universo, che ha iniziato a viaggiare appena la materia ha smesso di assorbire i fotoni. Ci arriva in maniera uniforme da tutti i punti dell'universo, e quindi non c'è una direzione privilegiata che ci suggerirebbe dove guardare meglio. Per capire come ciò sia possibile, immaginiamo di vivere sopra un puntino posto sulla superficie di un palloncino in espansione. In questo caso saremmo esseri di due dimensioni e la radiazione cosmica di fondo ci raggiungerebbe da tutte le direzioni in cui possiamo compiere le misure, ovvero le due dimensioni della superficie del palloncino. La terza, che ci aiuterebbe a determinare il centro del palloncino, sarebbe per noi irraggiungibile.
Allo stesso modo, trovandoci all'interno di un universo tridimensionale che è il bordo (o, per essere tecnici, l'iper-superficie esterna) di un universo quadridimensionale, la radiazione cosmica di fondo ci arriva da tutte le tre dimensioni spaziali in maniera uniforme, ma non avendo la possibilità di eseguire misure spaziali lungo la quarta dimensione, non potremmo determinare il centro del sistema di riferimento (se preferite: il centro dell'universo).
Ed è anche giusto che sia così, visto che il futuro non possiamo conoscerlo!

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P.S.: in un certo senso il fatto che la radiazione cosmica di fondo è approssimativamente uniforme da tutte le direzioni è la dimostrazione empirica che viviamo in un universo a quattro dimensioni spaziali.