Serious Play 2008
George Smoot: The design of the universe
George Smoot parla della struttura dell'universo
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Alla conferenza Serious Play 2008, l'astrofisico George Smoot mostra nuove stupefacenti immagini ottenute da rilevamenti nello spazio profondo, e ci stimola a riflettere su come il cosmo -- con il suo immenso reticolo di materia oscura e misteriosi, smisurati vuoti -- venne a formarsi in questo modo.
George Smoot - Astrophysicist
Astrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself. Full bio
Astrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself. Full bio
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I thought I would think about changing your perspective on the world a bit,
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Pensavo oggi di provare a cambiare un po' la vostra prospettiva sul mondo,
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and showing you some of the designs that we have in nature.
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e di mostrarvi alcuni delle strutture esistenti in natura.
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And so, I have my first slide to talk about
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E quindi, ho qui la prima diapositiva che parla
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the dawning of the universe and what I call
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degli albori dell'universo, e di cio' che io chiamo
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the cosmic scene investigation, that is, looking at
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l'investigazione della scena cosmica, cioe' l'osservazione
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the relics of creation and inferring what happened at the beginning,
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dei residui della creazione per dedurne quanto accadde agli inizi,
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and then following it up and trying to understand it.
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da cui poi proseguire e cercare di comprendere il fenomeno.
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And so one of the questions that I asked you is,
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Dunque, una delle domande che vi pongo e',
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when you look around, what do you see?
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se vi guardate intorno, che cosa vedete?
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Well, you see this space that's created by designers
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Beh, vedete questo spazio, creato da architetti
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and by the work of people, but what you actually see
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e dal lavoro di persone, ma cio' che in realta' vedete
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is a lot of material that was already here,
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e' un sacco di materiale che era gia' qui
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being reshaped in a certain form.
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ora rimodellato in altra forma.
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And so the question is: how did that material get here?
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E allora la domanda e': come e' giunto sin qui quel materiale?
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How did it get into the form that it had before it got reshaped, and so forth?
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Come ha assunto la forma che aveva prima che la stessa venisse alterata, e cosi' via?
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It's a question of what's the continuity?
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Si tratta di chiedersi, qual'e' la continuita'?
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So one of the things I look at is,
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Dunque una delle questioni di cui mi occupo e',
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how did the universe begin and shape?
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come si è formato l'universo?
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What was the whole process in the creation and the evolution of the universe
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Quale e' stato l'intero processo nella creazione ed evoluzione dell'universo
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to getting to the point that we have these kinds of materials?
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che ha fatto si' che si abbiano oggi questi tipi di materiali?
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So that's sort of the part, and let me move on then and show you
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Quindi, questo e' in sostanza il tema, e ora procedo a mostrarvi
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the Hubble Ultra Deep Field.
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un'immagine a campo ultra-profondo dal telescopio Hubble.
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If you look at this picture,
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Se osservate questa immagine,
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what you will see is a lot of dark with some light objects in it.
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cio' che vedete e' molta oscurita' con alcuni oggetti luminosi.
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And everything but -- four of these light objects are stars,
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Quattro di questi oggetti luminosi sono stelle,
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and you can see them there -- little pluses.
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e le potete vedere qui -- queste piccoli segni piu'.
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This is a star, this is a star, everything else is a galaxy, OK?
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Questa e' una stella, questa e' una stella, tutte le altre sono galassie, d'accordo?
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So there's a couple of thousand galaxies
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Quindi, ci sono un paio di migliaia di galassie
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you can see easily with your eye in here.
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che potete facilmente vedere qui ad occhio nudo.
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And when I look out at particularly this galaxy,
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E se vado a guardare questa galassia in particolare,
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which looks a lot like ours, I wonder if there's
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che somiglia molto alla nostra, mi chiedo se anche li' ci sia
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an art design college conference going on,
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una conferenza in corso presso un college di arte e design,
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and intelligent beings there are thinking about, you know,
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e altri esseri intelligenti che stanno discutendo, ad esempio,
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what designs they might do, and there might be a few cosmologists
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di quali modelli possano sviluppare, e ci potrebbero essere alcuni cosmologi
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trying to understand where the universe itself came from,
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che cercano di capire da dove sia partito l'universo
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and there might even be some in that galaxy looking at ours
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e ci potrebbero essere addirittura alcuni in quella galassia che stanno guardando la nostra
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trying to figure out what's going on over here.
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cercando d'immaginare che cosa stia succedendo qui da noi.
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But there's a lot of other galaxies, and some are nearby,
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Ma ci sono molte altre galassie, alcune vicine,
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and they're kind of the color of the Sun,
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che hanno piu' o meno lo stesso colore del Sole
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and some are further away and they're a little bluer, and so forth.
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mentre altre, piu' lontane, dalla tinta piu' blu, e cosi' via.
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But one of the questions is -- this should be, to you --
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Ma un'altra domanda -- lo dovrebbe essere per voi -- e'
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how come there are so many galaxies?
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come mai ci sono cosi' tante galassie?
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Because this represents a very clean fraction of the sky.
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E questa rappresenta una sezione molto ridotta del cielo.
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This is only 1,000 galaxies.
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Queste sono appena un migliaio di galassie.
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We think there's on the order -- visible to the Hubble Space Telescope,
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Noi riteniamo che vi siano -- visibili attraverso il telescopio spaziale Hubble
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if you had the time to scan it around --
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se uno avesse il tempo di orientarlo dappertutto --
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about 100 billion galaxies. Right?
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circa 100 miliardi di galassie. Mi spiego?
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It's a very large number of galaxies.
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Quindi un numero molto elevato di galassie.
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And that's roughly how many stars there are in our own galaxy.
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E piu' o meno altrettante sono le stelle presenti nella nostra galassia.
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But when you look at some of these regions like this, you'll see
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Ma se osservate alcune di queste regioni, come questa, vedrete
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more galaxies than stars, which is kind of a conundrum.
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piu' galassie che stelle, il che e' un po' un mistero.
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So the question should come to your mind is, what kind of design, you know,
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Quindi vi dovrebbe sorgere spontanea la domanda, che tipo di disegno, capite,
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what kind of creative process and what kind of design
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che tipo di processo creativo e che tipo di disegno
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produced the world like that?
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hanno generato il mondo siffatto?
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And then I'm going to show you it's actually a lot more complicated.
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E vi sto per mostrare che in realta' e' una faccenda assai piu' complessa.
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We're going to try and follow it up.
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Proviamo a seguirne il percorso
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We have a tool that actually helps us out in this study,
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Ci e' dato uno strumento che di fatto ci aiuta in questo studio,
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and that's the fact that the universe is so incredibly big
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nel fatto che l'universo e' cosi' incredibilmente vasto
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that it's a time machine, in a certain sense.
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da essere una macchina del tempo, in un certo senso.
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We draw this set of nested spheres cut away so you see it.
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Costruiamo questa serie di sfere, una dentro l'altra, in sezione cosi' riuscite a vederci dentro.
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Put the Earth at the center of the nested spheres,
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Mettiamo la Terra al centro delle sfere concentriche,
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just because that's where we're making observations.
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giusto perche' e' da li' che facciamo le nostre osservazioni.
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And the moon is only two seconds away, so if you take a picture of the moon
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E la luna e' a soli due secondi di distanza, cosi' che se scattaste una foto della luna
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using ordinary light, it's the moon two seconds ago, and who cares.
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utilizzando luce naturale, cio' che riproducete e' la luna di due secondi fa, ma questo non importa a nessuno.
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Two seconds is like the present.
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Due secondi sono praticamente lo stesso che l'istante presente.
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The Sun is eight minutes ago. That's not such a big deal, right,
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Il Sole che vedete e' di otto minuti fa. Anche qui, niente di cosi' importante,
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unless there's solar flares coming then you want to get out the way.
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salvo esplosioni solari dovessero dirigersi qui, nel qual caso uno vorrebbe togliersi di mezzo.
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You'd like to have a little advance warning.
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Uno gradirebbe un piccolo preavviso.
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But you get out to Jupiter and it's 40 minutes away. It's a problem.
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Ma se ci spostiamo fuori, su Giove, sono 40 minuti di distanza. Un problema.
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You hear about Mars, it's a problem communicating to Mars
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Sentite parlare di Marte, beh le comunicazioni verso Marte sono un problema
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because it takes light long enough to go there.
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perche' la luce ha bisogno di diverso tempo per arrivarci.
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But if you look out to the nearest set of stars,
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Ma se vi spostate sul piu' vicino gruppo di stelle,
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to the nearest 40 or 50 stars, it's about 10 years.
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sulle piu' vicine 40 o 50 stelle, siamo gia' a 10 anni di distanza.
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So if you take a picture of what's going on, it's 10 years ago.
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Cosi' che se ne scattate una foto, cio' che vedete risale a 10 anni fa.
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But you go and look to the center of the galaxy,
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E poi andate ad osservare il centro della galassia,
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it's thousands of years ago.
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li' si parla di migliaia di anni fa.
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If you look at Andromeda, which is the nearest big galaxy,
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Se prendete Andromeda, che e' la piu' vicina delle grandi galassie,
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and it's two million years ago.
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siamo a due milioni di anni fa.
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If you took a picture of the Earth two million years ago,
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Se fosse possibile scattare una foto della Terra di due milioni di anni fa,
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there'd be no evidence of humans at all,
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non ci sarebbe traccia alcuna di umani,
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because we don't think there were humans yet.
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dato che riteniamo non vi fossero ancora umani allora.
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I mean, it just gives you the scale.
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Voglio dire, questo vi da' un'idea delle proporzioni.
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With the Hubble Space Telescope, we're looking at
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Con il telescopio spaziale Hubble riusciamo a spingerci
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hundreds of millions of years to a billion years.
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a distanze che vanno dalle centinaia di milioni al miliardo di anni fa.
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But if we were capable to come up with an idea of how to look even further --
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Ma se fossimo in grado di trovare il modo per guardare ancora piu' in la' --
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there's some things even further,
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ci sono cose da osservare ancora piu' lontane,
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and that was what I did in a lot of my work,
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e a questo ho dedicato molto del mio lavoro,
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was to develop the techniques -- we could look out back to even earlier
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a sviluppare le tecniche -- spingere le nostre osservazioni ancora piu' indietro
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epochs before there were stars and before there were galaxies,
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ad epoche antecedenti la comparsa delle stelle e delle galassie,
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back to when the universe was hot and dense and very different.
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risalenti a quando l'universo era molto caldo, denso, e molto diverso.
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And so that's the sort of sequence,
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E quindi questa e' pressappoco la sequenza,
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and so I have a more artistic impression of this.
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238000
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e ne ho una rappresentazione piu' artistica.
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There's the galaxy in the middle, which is the Milky Way,
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Qui nel mezzo c'e' la galassia, che e' la Via Lattea,
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and around that are the Hubble -- you know, nearby kind of galaxies,
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intorno a cui ci sono le galassie di Hubble -- quelle vicine, per intenderci,
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and there's a sphere that marks the different times.
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246000
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e queste sfere sono a demarcare le diverse epoche.
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And behind that are some more modern galaxies.
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Dietro a cui vi sono altre galassie piu' giovani.
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You see the whole big picture?
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Vedete ora il quadro della situazione per intero?
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The beginning of time is funny -- it's on the outside, right?
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L'inizio del tempo e' una cosa peculiare -- sta fuori da questi margini, d'accordo?
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And then there's a part of the universe we can't see
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255000
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C'e' poi una parte dell'universo che non siamo in grado di vedere
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because it's so dense and so hot, light can't escape.
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poiche' e' cosi' densa e cosi' calda che la luce non ne puo' fuoriuscire.
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It's like you can't see to the center of the Sun;
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Allo stesso modo in cui non si riesce a vedere al centro del Sole,
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you have to use other techniques to know what's going on inside the Sun.
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si devono utilizzare altre tecniche per capire che cosa succede dentro il Sole.
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But you can see the edge of the Sun,
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Ma si riesce a vedere il contorno del Sole,
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and the universe gets that way, and you can see that.
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266000
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e l'universo va in quella direzione, come pure si riesce a vedere.
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And then you see this sort of model area around the outside,
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268000
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Vedete poi questa specie di area modellata qui nella parte esterna,
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and that is the radiation coming from the Big Bang,
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272000
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quella rappresenta la radiazione derivante dal Big Bang,
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which is actually incredibly uniform.
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275000
2000
che di fatto e' sorprendentemente uniforme.
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The universe is almost a perfect sphere,
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277000
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L'universo e' una sfera pressoche' perfetta,
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but there are these very tiny variations
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279000
2000
ma ci sono queste infinitesime variazioni
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which we show here in great exaggeration.
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281000
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che vengono mostrate qui in maniera molto amplificata.
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And from them in the time sequence we're going to have to go
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284000
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E seguendo la sequenza temporale, ci spostiamo
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from these tiny variations to these irregular galaxies and first stars
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288000
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da queste piccolissime variazioni a queste galassie irregolari e stelle primordiali
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to these more advanced galaxies, and eventually the solar system, and so forth.
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292000
4000
fino a queste galassie piu' sviluppate, per arrivare al sistema solare, e cosi' via.
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So it's a big design job,
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296000
3000
Dunque si tratta di un grande disegno,
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but we'll see about how things are going on.
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299000
2000
ma andremo a scoprire in che modo succedono queste cose.
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So the way these measurements were done,
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301000
2000
Allora, riguardo il modo in cui furono effettuate queste misurazioni,
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there's been a set of satellites, and this is where you get to see.
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303000
3000
c'era un gruppo di satelliti a disposizione, e questo e' quanto si riesce a vedere.
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So there was the COBE satellite, which was launched in 1989,
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306000
4000
Fu dunque attraverso il satellite COBE, lanciato nel 1989,
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and we discovered these variations.
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310000
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che potemmo scoprire queste variazioni.
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And then in 2000, the MAP satellite was launched -- the WMAP --
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312000
3000
In seguito, nel 2000, fu lanciato il satellite MAP -- il WMAP --
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and it made somewhat better pictures.
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2000
con cui si riusci' ad ottenere immagini migliori.
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And later this year -- this is the cool stealth version,
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317000
4000
E piu' tardi quest'anno -- questo e' il modello avanzato, segreto,
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the one that actually has some beautiful design features to it,
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321000
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quello che possiede degli elementi di design davvero notevoli,
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and you should look -- the Planck satellite will be launched,
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325000
2000
osservate -- verra' lanciato il satellite Planck,
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and it will make very high-resolution maps.
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il quale sara' in grado di generare mappe ad alta risoluzione.
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And that will be the sequence of understanding
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329000
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Su cio' si basera' la sequenza che ci aiutera' a comprendere
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the very beginning of the universe.
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i momenti iniziali dell'universo.
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And what we saw was, we saw these variations, and then they told us
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Cio' che abbiamo fin qui rilevato sono queste variazioni, che ci hanno rivelato
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the secrets, both about the structure of space-time,
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segreti sia sulla struttura dello spazio-tempo,
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and about the contents of the universe,
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che su cio' che l'universo contiene,
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and about how the universe started in its original motions.
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e su come l'universo prese forma nelle sue fasi iniziali.
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So we have this picture, which is quite a spectacular picture,
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E abbiamo questa immagine, che e' un'immagine davvero spettacolare,
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and I'll come back to the beginning, where we're going to have
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348000
2000
e qui ritorno agli inizi, dove abbiamo
06:06
some mysterious process that kicks the universe off at the beginning.
133
350000
4000
qualche misterioso iniziale processo per il quale l'universo comincia.
06:10
And we go through a period of accelerating expansion, and the universe
134
354000
4000
E procediamo poi per un periodo di espansione in continua accelerazione,
06:14
expands and cools until it gets to the point where it becomes transparent,
135
358000
4000
e l'universo si espande e si raffredda fino a divenire trasparente,
06:18
then to the Dark Ages, and then the first stars turn on,
136
362000
2000
per poi passare per un periodo di oscurita', fino all'apparire delle prime stelle,
06:20
and they evolve into galaxies, and then later they get to the more expansive galaxies.
137
364000
5000
che si evolvono poi in galassie, e in seguito in galassie piu' estese.
06:25
And somewhere around this period is when our solar system started forming.
138
369000
3000
E il sistema solare comincio' a formarsi piu' o meno intorno a questo periodo.
06:28
And it's maturing up to the present time.
139
372000
3000
E sta ancora maturando ai nostri giorni.
06:31
And there's some spectacular things.
140
375000
2000
Ci sono alcune cose spettacolari.
06:33
And this wastebasket part, that's to represent
141
377000
3000
E questa parte dalla forma di cestino, rappresenta
06:36
what the structure of space-time itself is doing during this period.
142
380000
2000
come la struttura dello spazio-tempo si comporta durante questo periodo.
06:38
And so this is a pretty weird model, right?
143
382000
4000
Dunque, si tratta di un modello abbastanza strano, giusto?
06:42
What kind of evidence do we have for that?
144
386000
2000
Che tipo di prova abbiamo che lo confermi?
06:44
So let me show you some of nature's patterns
145
388000
3000
Allora, lasciate che vi mostri alcuni delle strutture che esistono in natura
06:47
that are the result of this.
146
391000
1000
e che risultano da questo processo.
06:48
I always think of space-time as being the real substance of space,
147
392000
4000
Io penso sempre allo spazio-tempo come alla vera sostanza del cosmo,
06:52
and the galaxies and the stars just like the foam on the ocean.
148
396000
5000
mentre stelle e galassie sono come la schiuma dell'oceano.
06:57
It's a marker of where the interesting waves are and whatever went on.
149
401000
4000
Indicatori di dove si trovano le onde piu' interessanti, e di cio' che e' successo.
07:01
So here is the Sloan Digital Sky Survey showing the location of a million galaxies.
150
405000
6000
Allora, questa e' la mappatura digitale Sloan del cielo che mostra la posizione di un milione di galassie.
07:07
So there's a dot on here for every galaxy.
151
411000
2000
A ciascun punto qui corrisponde una galassia.
07:09
They go out and point a telescope at the sky, take a picture,
152
413000
3000
Il telescopio viene puntato verso il cielo, e se ne scatta una foto,
07:12
identify what are stars and throw them away, look at the galaxies,
153
416000
3000
si identificano e si scartano le stelle, per guardare invece alle galassie,
07:15
estimate how far away they are, and plot them up.
154
419000
3000
stimare la loro distanza, e riprodurle in un grafico,
07:18
And just put radially they're going out that way.
155
422000
2000
e che sistemate radialmente, si allontanano dal centro.
07:20
And you see these structures, this thing we call the Great Wall,
156
424000
3000
Poi vedete queste strutture, questa che chiamiamo il Grande Muro,
07:23
but there are voids and those kinds of stuff, and they kind of fade out
157
427000
3000
ma ci sono anche vuoti e cose del genere, e le immagini poi si dissolvono
07:26
because the telescope isn't sensitive enough to do it.
158
430000
2000
perche' la risoluzione del telescopio non e' abbastanza elevata.
07:28
Now I'm going to show you this in 3D.
159
432000
3000
Ora vi mostro la stessa immagine in 3D.
07:31
What happens is, you take pictures
160
435000
1000
Funziona cosi', si scattano delle foto
07:32
as the Earth rotates, you get a fan across the sky.
161
436000
3000
mentre la Terra ruota, e si ottiene una sequenza a ventaglio del cielo.
07:35
There are some places you can't look because of our own galaxy,
162
439000
2000
Alcune zone non sono osservabili a causa della nostra galassia,
07:37
or because there are no telescopes available to do it.
163
441000
4000
o perche' non abbiamo a disposizione telescopi che lo consentano.
07:41
So the next picture shows you the three-dimensional version of this rotating around.
164
445000
4000
La prossima immagine vi mostra la versione tridimensionale, in rotazione.
07:45
Do you see the fan-like scans made across the sky?
165
449000
3000
Vedete come le immagini sono disposte a ventaglio nel cielo?
07:48
Remember, every spot on here is a galaxy, and you see the galaxies,
166
452000
6000
Tenete a mente che ogni punto e' una galassia, e cio' che vedete sono le galassie,
07:54
you know, sort of in our neighborhood, and you sort of see the structure.
167
458000
4000
per cosi' dire, del nostro vicinato, e vi rendete conto della struttura.
07:58
And you see this thing we call the Great Wall,
168
462000
2000
E questa conformazione che chiamiamo il Grande Muro,
08:00
and you see the complicated structure, and you see these voids.
169
464000
3000
e di nuovo, ne vedete la complessa struttura, e questi vuoti.
08:03
There are places where there are no galaxies and there are places
170
467000
2000
Ci sono punti dove non ci sono galassie, e punti invece
08:05
where there are thousands of galaxies clumped together, right.
171
469000
3000
dove ce ne sono a migliaia ammassate insieme.
08:08
So there's an interesting pattern,
172
472000
2000
Quindi, si tratta di una struttura interessante,
08:10
but we don't have enough data here to actually see the pattern.
173
474000
2000
ma qui non ci sono dati a sufficienza per riuscire a vederne la ripetitivita'.
08:12
We only have a million galaxies, right?
174
476000
2000
Qui sono rappresentate solo un milione di galassie, giusto?
08:14
So we're keeping, like, a million balls in the air
175
478000
2000
Quindi, e' come se tenessimo un milione di palle in aria
08:16
but, what's going on?
176
480000
2000
ma che cosa succede in realta'?
08:18
There's another survey which is very similar to this,
177
482000
2000
C'e' un altro rilevamento molto simile a questo
08:20
called the Two-degree Field of View Galaxy Redshift Survey.
178
484000
6000
chiamato rilevamento galattico di spostamento verso il rosso a campo visivo di due gradi.
08:26
Now we're going to fly through it at warp a million.
179
490000
3000
Andiamo ora ad attraversarlo a velocita' di un milione di warp.
08:29
And every time there's a galaxy -- at its location there's a galaxy --
180
493000
4000
Ogni volta che si incontra una galassia -- una galassia alla posizione del rilevatore --
08:33
and if we know anything about the galaxy, which we do,
181
497000
2000
e se abbiamo informazioni su quella galassia, come si da' il caso,
08:35
because there's a redshift measurement and everything,
182
499000
2000
visto che ne misuriamo lo spostamento verso il rosso eccetera,
08:37
you put in the type of galaxy and the color,
183
501000
2000
si inserisce in quel punto il tipo di galassia con il proprio colore,
08:39
so this is the real representation.
184
503000
2000
quindi se ne ha la rappresentazione reale.
08:41
And when you're in the middle of the galaxies
185
505000
1000
Quando invece si e' nel mezzo delle galassie
08:42
it's hard to see the pattern; it's like being in the middle of life.
186
506000
3000
e' difficile rilevare la struttura; e' come quando si e' in mezzo alla vita.
08:45
It's hard to see the pattern in the middle of the audience,
187
509000
1000
E' difficile vedere la struttura stando nel mezzo del pubblico
08:46
it's hard to see the pattern of this.
188
510000
2000
e' difficile vederne la disposizione.
08:48
So we're going to go out and swing around and look back at this.
189
512000
3000
Allora ne usciamo e ci voltiamo ad osservare da una certa distanza.
08:53
And you'll see, first, the structure of the survey,
190
517000
4000
E dapprima vedrete la struttura di questo rilevamento,
08:57
and then you'll start seeing the structure of the galaxies
191
521000
3000
per poi cominciare a vedere la struttura delle galassie
09:00
that we see out there.
192
524000
3000
che vediamo la' fuori.
09:06
So again, you can see the extension of this Great Wall of galaxies showing up here.
193
530000
3000
Di nuovo, quindi, vedete comparire qui l'estensione di questo Grande Muro di galassie
09:09
But you can see the voids,
194
533000
2000
Ma vedete anche i vuoti,
09:11
you can see the complicated structure, and you say,
195
535000
4000
vi rendete conto della complessita' della struttura, e vi chiedete,
09:15
well, how did this happen?
196
539000
2000
beh, e come e' accaduto tutto questo?
09:17
Suppose you're the cosmic designer.
197
541000
2000
Ipotizzate di essere voi il progettista dell'universo
09:19
How are you going to put galaxies out there in a pattern like that?
198
543000
2000
Come pensereste di disporre le galassie in questa maniera?
09:21
It's not just throwing them out at random.
199
545000
2000
Non si tratta semplicemente di gettarle la' fuori a caso.
09:23
There's a more complicated process going on here.
200
547000
2000
C'e' un processo molto piu' complesso dietro.
09:25
How are you going to end up doing that?
201
549000
2000
Come pensereste di arrivarci?
09:27
And so now we're in for some serious play.
202
551000
3000
Dunque, ci mettiamo di fronte ad una sfida molto seria.
09:30
That is, we have to seriously play God,
203
554000
2000
E cioe', dobbiamo seriamente provare a fare la parte di Dio,
09:32
not just change people's lives, but make the universe, right.
204
556000
3000
non per cambiare la vita delle persone, ma per costruire l'universo.
09:35
So if that's your responsibility, how are you going to do that?
205
559000
3000
Quindi, se ci assumiamo questa responsabilita', come intendiamo procedere?
09:38
What's the kind of technique?
206
562000
1000
Che tipo di tecnica utilizzare?
09:39
What's the kind of thing you're going to do?
207
563000
2000
Che cosa abbiamo in mente di fare?
09:41
So I'm going to show you the results of a very large-scale simulation
208
565000
4000
Vi mostro allora i risultati di una simulazione su scala molto grande
09:45
of what we think the universe might be like, using, essentially,
209
569000
4000
di come pensiamo sia strutturato l'universo, utilizzando sostanzialmente
09:49
some of the play principles and some of the design principles that,
210
573000
3000
alcuni di quei criteri di azione e progetto
09:52
you know, humans have labored so hard to pick up,
211
576000
3000
cui gli essere umani sono giunti solo dopo molto intenso lavoro
09:55
but apparently nature knew how to do at the beginning.
212
579000
3000
ma che a quanto pare la natura da sempre conosce.
09:58
And that is, you start out with very simple ingredients
213
582000
4000
Cio' e' a dire, si comincia con ingredienti molto semplici
10:02
and some simple rules,
214
586000
1000
e regole molto semplici,
10:04
but you have to have enough ingredients to make it complicated.
215
588000
3000
ma ci devono essere ingredienti a sufficienza per rendere poi la cosa complessa.
10:07
And then you put in some randomness,
216
591000
4000
E poi si aggiunge della casualita',
10:11
some fluctuations and some randomness,
217
595000
2000
delle fluttuazioni e della variabilita',
10:13
and realize a whole bunch of different representations.
218
597000
3000
e si generano tutta una serie di diverse rappresentazioni.
10:16
So what I'm going to do is show you
219
600000
2000
E allora vi mostro adesso
10:18
the distribution of matter as a function of scales.
220
602000
2000
la distribuzione della materia in funzione di scala di misura.
10:20
We're going to zoom in, but this is a plot of what it is.
221
604000
3000
Andiamo ad ingrandire, ma questo ne rappresenta l'essenza.
10:23
And we had to add one more thing to make the universe come out right.
222
607000
4000
E dovemmo aggiungere un altro elemento per rappresentare correttamente l'universo.
10:27
It's called dark matter.
223
611000
2000
Questo elemento si chiama materia oscura.
10:29
That is matter that doesn't interact with light
224
613000
1000
E' un tipo di materia che non interagisce con la luce
10:30
the typical way that ordinary matter does,
225
614000
2000
nel modo che e' invece tipico della materia ordinaria,
10:32
the way the light's shining on me or on the stage.
226
616000
3000
quel modo per cui la luce si riflette ora su di me o sul palco.
10:35
It's transparent to light, but in order for you to see it,
227
619000
2000
Quella oscura e' trasparente alla luce, ma affinche' riusciate a vederla,
10:37
we're going to make it white. OK?
228
621000
2000
la coloriamo bianca, d'accordo?
10:39
So the stuff that's in this picture that's white, that is the dark matter.
229
623000
3000
Quindi tutto cio' che in questa immagine e' bianco rappresenta materia oscura.
10:42
It should be called invisible matter,
230
626000
2000
Dovrebbe essere chiamata materia invisibile,
10:44
but the dark matter we've made visible.
231
628000
2000
anche se qui l'abbiamo resa visibile.
10:46
And the stuff that is in the yellow color,
232
630000
3000
Quello che invece vedete di colore giallo,
10:49
that is the ordinary kind of matter that's turned into stars and galaxies.
233
633000
4000
quella e' materia ordinaria che si e' costituita in stelle e galassie.
10:53
So I'll show you the next movie.
234
637000
2000
Allora vi mostro il prossimo filmato.
10:55
So this -- we're going to zoom in.
235
639000
3000
Allora qui -- facciamo un ingrandimento.
10:58
Notice this pattern and pay attention to this pattern.
236
642000
2000
Notate questa struttura, e prestatevi attenzione.
11:00
We're going to zoom in and zoom in.
237
644000
3000
Continuiamo ad ingrandire e ingrandire.
11:04
And you'll see there are all these filaments and structures and voids.
238
648000
4000
E vedete che compaiono tutti questi reticoli e strutture e vuoti.
11:08
And when a number of filaments come together in a knot,
239
652000
3000
E quando un certo numero di reticoli confluiscono in un nodo,
11:11
that makes a supercluster of galaxies.
240
655000
2000
a quel punto corrisponde un vasto aggregato di galassie.
11:13
This one we're zooming in on
241
657000
2000
Questo che andiamo ora ad ingrandire
11:15
is somewhere between 100,000 and a million galaxies in that small region.
242
659000
3000
rappresenta qualcosa tra centomila e un milione di galassie, in quel minuscolo spazio.
11:18
So we live in the boonies.
243
662000
1000
Quindi noi viviamo sperduti nella vastita'.
11:19
We don't live in the center of the solar system,
244
663000
3000
Non viviamo al centro del sistema solare,
11:22
we don't live in the center of the galaxy
245
666000
1000
non viviamo al centro della galassia
11:23
and our galaxy's not in the center of the cluster.
246
667000
3000
e la nostra galassia non e' al centro di questo aggregato.
11:26
So we're zooming in.
247
670000
2000
Continuiamo ad ingrandire.
11:28
This is a region which probably has more than 100,000,
248
672000
2000
Questa regione contiene piu' di centomila, ci sono
11:30
on the order of a million galaxies in that region.
249
674000
3000
qualcosa come un milione di galassie in quella regione.
11:33
We're going to keep zooming in. OK.
250
677000
3000
E continuiamo ad ingrandire.
11:36
And so I forgot to tell you the scale.
251
680000
2000
Mi sono scordato di dirvi qual'e' la scala di misura.
11:38
A parsec is 3.26 light years.
252
682000
3000
Un parsec sono 3.26 anni luce.
11:41
So a gigaparsec is three billion light years -- that's the scale.
253
685000
3000
Quindi un gigaparsec corrisponde a tre miliardi di anni luce -- questa e' la scala.
11:44
So it takes light three billion years to travel over that distance.
254
688000
3000
Quindi la luce impiega tre miliardi di anni per coprire questa distanza.
11:47
Now we're into a distance sort of between here and here.
255
691000
3000
Qui siamo ad una distanza, questa piu' o meno tra qui e qui.
11:50
That's the distance between us and Andromeda, right?
256
694000
3000
Che corrisponde alla distanza tra noi ed Andromeda, d'accordo?
11:53
These little specks that you're seeing in here, they're galaxies.
257
697000
3000
Questi puntini che vedete qui sono galassie
11:58
Now we're going to zoom back out,
258
702000
1000
Ora torniamo a rimpicciolire indietro
12:02
and you can see this structure that,
259
706000
3000
e potete vedere questa struttura che,
12:05
when we get very far out, looks very regular,
260
709000
2000
una volta lontani a sufficienza, appare molto regolare,
12:07
but it's made up of a lot of irregular variations.
261
711000
3000
ma che in realta' consiste di molte irregolari alterazioni.
12:10
So they're simple building blocks.
262
714000
2000
Variazioni che ne sono i componenti di base.
12:12
There's a very simple fluid to begin with.
263
716000
2000
Si inizia con un mezzo fluido molto semplice.
12:14
It's got dark matter, it's got ordinary matter,
264
718000
4000
Il quale contiene materia oscura, materia ordinaria,
12:18
it's got photons and it's got neutrinos,
265
722000
3000
fotoni, e neutrini
12:21
which don't play much role in the later part of the universe.
266
725000
3000
i quali non avranno un ruolo importante nell'universo che seguira'.
12:24
And it's just a simple fluid and it, over time,
267
728000
4000
E non e' altro che un semplice fluido, che nel tempo
12:28
develops into this complicated structure.
268
732000
3000
si evolve in questa struttura cosi' complessa.
12:31
And so you know when you first saw this picture,
269
735000
4000
Ora capite, anche se al primo impatto questa foto
12:35
it didn't mean quite so much to you.
270
739000
2000
non vi diceva granche'.
12:37
Here you're looking across one percent of the volume of the visible universe
271
741000
5000
Qui stiamo osservando appena un uno percento del volume dell'universo visibile
12:42
and you're seeing billions of galaxies, right, and nodes,
272
746000
3000
eppure gia' vedete miliardi di galassie, e nodi,
12:45
but you realize they're not even the main structure.
273
749000
2000
ma che non rappresentano nemmeno la struttura principale.
12:47
There's a framework, which is the dark matter, the invisible matter,
274
751000
3000
C'e' un reticolato costituito dalla materia oscura, la materia invisibile,
12:50
that's out there that's actually holding it all together.
275
754000
3000
che e' la' a tenere insieme l'intero sistema.
12:53
So let's fly through it, and you can see how much harder it is
276
757000
4000
Allora saltiamoci dentro, a vedete subito quanto piu' difficile sia
12:57
when you're in the middle of something to figure this out.
277
761000
2000
rendersi conto di questa struttura osservando dall'interno.
12:59
So here's that same end result.
278
763000
2000
E qui, ecco lo stesso risultato.
13:01
You see a filament,
279
765000
2000
Vedete un filamento,
13:03
you see the light is the invisible matter,
280
767000
3000
le zone chiare sono materia invisibile,
13:06
and the yellow is the stars or the galaxies showing up.
281
770000
4000
mentre quelle gialle sono stelle e galassie.
13:10
And we're going to fly around, and we'll fly around,
282
774000
2000
Voliamoci intorno, continuiamo a volare,
13:12
and you'll see occasionally a couple of filaments intersect,
283
776000
3000
e ogni tanto noteremo un paio di filamenti che si intersecano,
13:15
and you get a large cluster of galaxies.
284
779000
2000
generando un vasto aggregato di galassie.
13:17
And then we'll fly in to where the very large cluster is,
285
781000
3000
E andiamo ad avvicinarci a questo aggregato molto grande,
13:20
and you can see what it looks like.
286
784000
3000
e potete vedere come si presenta.
13:23
And so from inside, it doesn't look very complicated, right?
287
787000
3000
E vedete come dall'interno non sembri molto complicato, vero?
13:26
It's only when you look at it at a very large scale,
288
790000
3000
Solo quando lo si osserva su scala molto piu' ampia
13:29
and explore it and so forth, you realize it's a very intricate,
289
793000
3000
e lo si studia e cosi' via, ci si rende conto di come sia una struttura
13:32
complicated kind of a design, right?
290
796000
3000
molto intricata e complessa, giusto?
13:35
And it's grown up in some kind of way.
291
799000
4000
E in qualche modo si e' evoluta.
13:39
So the question is,
292
803000
2000
Quindi la domanda e'
13:41
how hard would it be to assemble this, right?
293
805000
5000
quanto difficile sarebbe mettere insieme una cosa del genere?
13:46
How big a contractor team would you need
294
810000
2000
Che razza di squadra di operai vi servirebbe
13:48
to put this universe together, right?
295
812000
2000
per mettere insieme questo universo?
13:50
That's the issue, right?
296
814000
3000
Questa e' la questione, giusto?
13:53
And so here we are.
297
817000
2000
E quindi eccoci qui.
13:55
You see how the filament --
298
819000
2000
Vedete come questo filamento --
13:57
you see how several filaments are coming together,
299
821000
2000
come questi vari filamenti si intersechino
13:59
therefore making this supercluster of galaxies.
300
823000
4000
a formare questo aggregato di galassie.
14:03
And you have to understand, this is not how it would actually look
301
827000
3000
Dovete inoltre rendervi conto che non vi apparirebbe cosi'
14:06
if you -- first, you can't travel this fast,
302
830000
2000
se voi -- innanzitutto non siamo in grado di viaggiare a quella velocita',
14:08
everything would be distorted,
303
832000
1000
tutto apparirebbe distorto,
14:09
but this is using simple rendering and graphic arts kind of stuff.
304
833000
6000
queste sono solo rappresentazioni grafiche generate al computer,
14:15
This is how, if you took billions of years to go around,
305
839000
3000
Solo se aveste miliardi di anni a disposizione per viaggiare nel cosmo,
14:18
it might look to you, right?
306
842000
1000
solo in tal caso e' cosi' che vi apparirebbe.
14:19
And if you could see invisible matter, too.
307
843000
3000
E solo se poteste vedere anche la materia invisibile.
14:22
And so the idea is, you know, how would you put together the universe
308
846000
6000
Quindi ci chiediamo, capite, come si potrebbe costruire l'universo
14:28
in a very simple way?
309
852000
1000
in un modo molto semplice?
14:29
We're going to start and realize that the entire visible universe,
310
853000
5000
Cominciamo oggi a comprendere che l'intero universo visibile,
14:34
everything we can see in every direction with the Hubble Space Telescope
311
858000
3000
tutto cio' che riusciamo a vedere attraverso il telescopio spaziale Hubble
14:37
plus our other instruments,
312
861000
1000
e le altre strumentazioni,
14:38
was once in a region that was smaller than an atom.
313
862000
5000
era inizialmente contenuto in uno spazio piu' piccolo di un atomo.
14:43
It started with tiny quantum mechanical fluctuations,
314
867000
2000
Inizio' con minuscole fluttuazioni quantomeccaniche,
14:45
but expanding at a tremendous rate.
315
869000
2000
ma espandendosi a velocita' incredibile.
14:47
And those fluctuations
316
871000
2000
E quelle fluttuazioni
14:49
were stretched to astronomical sizes, and those fluctuations
317
873000
3000
si estesero su scala astronomica, e quelle fluttuazioni
14:52
eventually are the things we see in the cosmic microwave background.
318
876000
4000
sono infine cio' che rileviamo nella radiazione cosmica di fondo.
14:56
And then we needed some way to turn those fluctuations into galaxies
319
880000
3000
E poi ci fu bisogno di qualche processo per trasformare le fluttuazioni in galassie
14:59
and clusters of galaxies and make these kinds of structures go on.
320
883000
3000
e in aggregati di galassie, e per propagare questo tipo di strutture.
15:02
So I'm going to show you a smaller simulation.
321
886000
2000
Vi mostro allora una simulazione su scala piu' ridotta.
15:04
This simulation was run on 1,000 processors for a month
322
888000
4000
Questa simulazione ha richiesto l'impiego di 1,000 processori per un mese
15:08
in order to make just this simple visible one.
323
892000
2000
per ottenere questa semplice rappresentazione.
15:10
So I'm going to show you one
324
894000
1000
Ve ne mostro una nella prossima immagine
15:11
that can be run on a desktop in two days in the next picture.
325
895000
4000
che si puo' ottenere in due giorni da un normale desktop.
15:15
So you start out with teeny fluctuations
326
899000
2000
Si comincia con minuscole fluttuazioni
15:17
when the universe was at this point,
327
901000
1000
quando l'universo era a questo punto,
15:18
now four times smaller, and so forth.
328
902000
3000
poi quattro volte piu' piccolo, e cosi' via.
15:21
And you start seeing these networks, this cosmic web of structure forming.
329
905000
4000
E si vede che questi reticoli, questo reticolato di struttura cosmica comincia a formarsi.
15:25
And this is a simple one, because it doesn't have the ordinary matter
330
909000
3000
E questo e' un caso semplice perche' non contiene materia ordinaria
15:28
and it just has the dark matter in it.
331
912000
2000
ma solo materia oscura.
15:30
And you see how the dark matter lumps up,
332
914000
2000
E potete vedere come la materia oscura si raggrumi,
15:32
and the ordinary matter just trails along behind.
333
916000
3000
e la materia ordinaria semplicemente segua a pari passo.
15:35
So there it is.
334
919000
2000
Quindi, ecco qui.
15:37
At the beginning it's very uniform.
335
921000
2000
All'inizio tutto e' molto uniforme.
15:39
The fluctuations are a part in 100,000.
336
923000
2000
Le fluttuazioni rappresentano una parte su centomila
15:41
There are a few peaks that are a part in 10,000,
337
925000
2000
Con alcuni picchi che corrispondono a una parte su diecimila
15:43
and then over billions of years, gravity just pulls in.
338
927000
5000
e nel corso di miliardi di anni, la forza di gravita' esercita la sua azione.
15:48
This is light over density, pulls the material around in.
339
932000
3000
Questo indica il rapporto luce-densita', e aggrega la materia d'intorno.
15:51
That pulls in more material and pulls in more material.
340
935000
3000
Continua ad aggregare altra materia d'intorno.
15:54
But the distances on the universe are so large
341
938000
2000
Ma le distanze nell'universo sono talmente grandi,
15:56
and the time scales are so large that it takes a long time for this to form.
342
940000
4000
cosi' come le scale temporali, che formare questa struttura richiede un lungo tempo.
16:00
And it keeps forming until the universe is roughly about half the size it is now,
343
944000
6000
La quale continua a formarsi fino a che l'universo raggiunge piu' o meno le dimensioni attuali,
16:06
in terms of its expansion.
344
950000
2000
in termini di espansione.
16:08
And at that point, the universe mysteriously starts accelerating
345
952000
4000
E a quel punto, l'universo comincia misteriosamente ad accelerare
16:12
its expansion and cuts off the formation of larger-scale structure.
346
956000
3000
la propria espansione, e a ridurre la formazione di queste strutture piu' grandi.
16:15
So we're just seeing as large a scale structure as we can see,
347
959000
3000
E quindi stiamo vedendo la struttura di massima dimensione possibile,
16:18
and then only things that have started forming already
348
962000
3000
dove solo elementi che hanno gia' cominciato a formarsi
16:21
are going to form, and then from then on it's going to go on.
349
965000
3000
si possono formare e continuare il loro processo da li' in poi.
16:24
So we're able to do the simulation, but this is two days on a desktop.
350
968000
6000
Siamo dunque in grado di effettuare la simulazione, anche se questa ha richiesto solo due giorni su un desktop.
16:30
We need, you know, 30 days on 1,000 processors
351
974000
3000
Capite invece che sono necessari 30 giorni e mille processori
16:33
to do the kind of simulation that I showed you before.
352
977000
3000
per ottenere il tipo di simulazione che vi ho mostrato prima.
16:36
So we have an idea of how to play seriously, creating the universe
353
980000
6000
Ci siamo pertanto fatti un'idea piuttosto seria di come creare l'universo
16:42
by starting with essentially less than an eyedrop full of material,
354
986000
5000
in pratica cominciando con meno di una goccia di materiale,
16:47
and we create everything we can see in any direction, right,
355
991000
5000
e da li' creare tutto cio' che vediamo in ogni direzione
16:52
from almost nothing -- that is, something extremely tiny,
356
996000
5000
partendo da quasi nulla -- da qualcosa di estremamente minuscolo,
16:57
extremely small -- and it is almost perfect,
357
1001000
5000
estremamente piccolo -- che e' pressoche' perfetto,
17:02
except it has these tiny fluctuations at a part in 100,000 level,
358
1006000
4000
eccetto che per queste minuscole fluttuazioni al livello di una parte su centomila,
17:06
which turn out to produce the interesting patterns and designs we see,
359
1010000
3000
che finiscono con il generare questi interessanti motivi e strutture che vediamo,
17:09
that is, galaxies and stars and so forth.
360
1013000
3000
cioe', galassie e stelle e cosi' via.
17:12
So we have a model, and we can calculate it, and we can use it
361
1016000
5000
Abbiamo dunque un modello che possiamo calcolare ed usare
17:17
to make designs of what we think the universe really looks like.
362
1021000
3000
per generare delle visualizzazioni di come riteniamo l'universo si presenti.
17:20
And that design is sort of way beyond
363
1024000
3000
Un modello che va in un certo modo oltre
17:23
what our original imagination ever was.
364
1027000
2000
l'idea che originariamente ne potevamo avere.
17:25
So this is what we started with 15 years ago,
365
1029000
4000
Abbiamo cominciato questi studi 15 anni fa,
17:29
with the Cosmic Background Explorer -- made the map on the upper right,
366
1033000
4000
con l'esploratore di fondo cosmico -- ne ottenemmo la mappa in alto a destra,
17:33
which basically showed us that there were large-scale fluctuations,
367
1037000
4000
che ci indicava essere presenti delle fluttuazioni su larga scala,
17:37
and actually fluctuations on several scales. You can kind of see that.
368
1041000
3000
in realta' fluttuazioni su diverse scale. E riuscite piu' o meno a vederlo qui.
17:40
Since then we've had WMAP,
369
1044000
2000
Poi fu introdotto il WMAP,
17:42
which just gives us higher angular resolution.
370
1046000
2000
che consentiva risoluzioni angolari piu' elevate.
17:44
We see the same large-scale structure,
371
1048000
1000
Vediamo la stessa struttura di grande dimensione,
17:45
but we see additional small-scale structure.
372
1049000
3000
ma in piu' riusciamo a rilevare una struttura di scala inferiore.
17:48
And on the bottom right is if the satellite had flipped upside down
373
1052000
4000
E in basso a destra, come se il satellite si fosse capovolto,
17:52
and mapped the Earth, what kind of a map we would have got of the Earth.
374
1056000
3000
una mappatura della Terra, che tipo di mappa della Terra ne avremmo ottenuto.
17:55
You can see, well, you can, kind of pick out
375
1059000
2000
Potete vedere, in certo modo distinguere qui
17:57
all the major continents, but that's about it.
376
1061000
3000
tutti i continenti, ma questo e' quanto, in sostanza.
18:00
But what we're hoping when we get to Planck, we'll have resolution
377
1064000
2000
Speriamo con l'avvento del satellite Planck di ottenere una risoluzione
18:02
about equivalent to the resolution you see of the Earth there,
378
1066000
4000
piu' o meno pari alla risoluzione della Terra che vedete li',
18:06
where you can really see the complicated pattern that exists on the Earth.
379
1070000
5000
dove si riesce a distinguere chiaramente la struttura complessa che c'e' sulla Terra
18:11
And you can also tell, because of the sharp edges
380
1075000
2000
E si riesce anche anche a dedurre, grazie a questi contorni nitidi
18:13
and the way things fit together, there are some non-linear processes.
381
1077000
4000
e alla maniera in cui il tutto sta insieme, che vi sono processi non lineari in corso.
18:17
Geology has these effects,
382
1081000
2000
La geologia causa questi effetti,
18:19
which is moving the plates around and so forth.
383
1083000
3000
attraverso i movimenti tettonici e via dicendo.
18:22
You can see that just from the map alone.
384
1086000
2000
Si riesce a distinguere il fenomeno gia' dalla mappa.
18:24
We want to get to the point in our maps of the early universe
385
1088000
2000
Vogliamo arrivare ad avere delle mappature dell'universo primordiale
18:26
we can see whether there are any non-linear effects
386
1090000
3000
dove poter stabilire se vi siano processi non lineari
18:29
that are starting to move, to modify, and are giving us a hint about how
387
1093000
5000
che stanno avendo luogo, o si stanno modificando, e che ci indichino come
18:34
space-time itself was actually created at the beginning moments.
388
1098000
2000
lo spazio-tempo in se' venne a crearsi negli istanti iniziali.
18:36
So that's where we are today,
389
1100000
2000
Ad oggi siamo arrivati fin qui,
18:38
and that's what I wanted to give you
a flavor of.
a flavor of.
390
1102000
3000
e ho cercato di darvene un'idea.
18:41
Give you a different view about what the design
391
1105000
2000
Darvi una prospettiva diversa su come si presentino
18:43
and what everything else looks like.
392
1107000
2000
la struttura e tutto il resto dell'universo.
18:47
Thank you.
393
1111000
1000
Grazie.
18:48
(Applause)
394
1112000
2000
(Applauso)
ABOUT THE SPEAKER
George Smoot - AstrophysicistAstrophysicist, cosmologist and Nobel Prize winner George Smoot studies the cosmic microwave background radiation -- the afterglow of the Big Bang. His pioneering research into deep space and time is uncovering the structure of the universe itself.
Why you should listen
George Smoot looks into the farthest reaches of space to the oldest objects in the known universe: fluctuations in the remnants of creation. Using data collected from satellites such as COBE and WMAP, scanning the cosmic microwave background radiation (a relic of the heat unleashed after the Big Bang), he probes the shape of the universe. In 1992 he and his Berkeley team discovered that the universe, once thought to be smooth and uniform at the largest scale, is actually anisotropic -- or varied and lumpy.
Smoot continues to investigate of the structure of the universe at the University of California at Berkeley, mapping billions of galaxies and filaments of dark matter in hope of uncovering the secrets of the universe's origins.
George Smoot | Speaker | TED.com