Adesso partiremo per un viaggio nell'Universo.
Prima di partire, però, dobbiamo capire che cosa si intende per "viaggio" e per "Universo". La parola "Universo" indica letteralmente tutto ciò che esiste. La storia dell'Astronomia potrebbe essere vista come una serie di passi, ognuno dei quali ha fatto diventare l'Universo più grande, cambiando così quello che intendiamo con "tutto".
Oggigiorno, la maggior parte dei cosmologi accetta la teoria del Big Bang, secondo la quale l'Universo è iniziato in uno stato di enorme compressione più o meno 14 miliardi di anni fa. Perciò il punto più lontano che riusciamo a vedere equivale alla distanza percorsa dalla luce dal Big Bang. Questo definisce le dimensioni dell'universo osservabile.
Ma che cosa intendiamo quando parliamo di "viaggio"? Per cominciare bisogna distinguere fra scrutare l'Universo e viaggiare nell'Universo. Scrutare è quello che fanno gli astronomi e, come vedremo, in un certo senso implica guardare indietro nel tempo. Viaggiare è quello che fanno gli astronauti e significa muoversi nello spazio. Ma implica anche un viaggio d'altro tipo. Mentre ci muoviamo dalla Terra verso i confini dell'Universo osservabile, infatti, ripercorriamo anche la storia del pensiero umano circa le dimensioni dell'Universo. Ora affronteremo questi tre tipi di viaggo.

Il viaggio nel tempo

Le informazioni ricevute dagli astronomi sono fornite da onde elettromagnetiche che viaggiano alla velocità della luce (circa 300.000 km al secondo) che, per quanto veloce possa sembrare, resta comunque una misura limitata. Spesso gli astronomi misurano le distanze basandosi sul tempo impiegato dalla luce a percorrerle. Per esempio: la luce del Sole impiega diversi minuti per arrivare fino a noi, ma impiega anni per raggiungerci dalla stella più vicina, milioni di anni dalla galassia più vicina (Andromeda) e molti miliardi di anni dalle galassie più lontane.
Questo significa che più scrutiamo lontano nello spazio, più guardiamo lontano nel passato. Per esempio, se osserviamo una galassia distante 10 milioni di anni-luce, in realtà la vediamo com'era 10 milioni di anni fa. In questo senso, un viaggio nell'Universo non è solo un viaggio attraverso lo spazio, ma anche attraverso il tempo.
Le nostre osservazioni non possono spingersi indietro fino al Big Bang. Ai suoi inizi, l'Universo era così caldo da formare una nebbia impenetrabile di particelle. A mano a mano che si espandeva, l'Universo si raffreddò e la nebbia si diradò più o meno 400.000 anni dopo il Big Bang. Possiamo comunque usare le nostre teorie per fare congetture su come fosse l'Universo prima di allora. Più andiamo indietro nel tempo, più densità e temperatura aumentano, quindi le nostre congetture si basano sulle teorie di fisica delle alte energie, ma bastano a fornirci un'idea piuttosto completa della storia dell'Universo.
Ci si potrebbe aspettare che il nostro viaggio nel passato termini con il Big Bang, ma ora gli scienziati cercano di comprendere le fisica della creazione stessa. Perché qualunque meccanismo abbia prodotto il nostro Universo, potrebbe in teoria generarne altri. Secondo alcuni, per esempio, l'Universo attraversa cicli di espansione e contrazione dandoci universi che si susseguono in fila nel tempo. Secondo altri, il nostro Universo è solo una di molte "bolle" sparpagliate nello spazio. Entrambe queste congetture sono varianti della cosiddetta ipotesi "multiverso".

Il viaggio nello spazio

Viaggiare fisicamente nell'Universo risulta complicato soprattutto a causa del tempo che richiede. La teoria della Relatività Speciale, o Ristretta, di Einstein (1905) suggerisce che nessuna astronave possa superare la velocità della luce. Questo significa che ci vorrebbero come minimo 100.000 anni per attraversare la nostra galassia e 10 miliardi di anni per attraversare l'Universo. O almeno così sembrerebbe a chi resta sulla Terra. La relatività Speciale però afferma anche che il tempo scorre più lentamente per osservatori in movimento, perciò agli astronauti il viaggio sembrerebbe molto più veloce. In effetti, se qualcuno potesse viaggiare alla velocità della luce, avrebbe l'impressione che il tempo non fosse passato affatto!
Nessuna astronave può viaggiare alla velocità della luce, però potrebbe accelerare gradualmente per avvicinarsi a questa velocità massima. In tal caso, il tempo trascorso a bordo sarebbe molto più breve di quello trascorso sulla Terra. Per esempio, se un'astronave riuscisse a raggiungere l'accelerazione con cui i corpi cadono a causa della forza di gravità terrestre, un viaggio attraverso la galassia sembrerebbe durare solo 30 anni. Gli astronauti quindi potrebbero tornare sulla Terra, anche se i loro amici sarebbero morti molto tempo prima. E se un'astronave continuasse ad accelerare oltre la galassia per un secolo, potrebbe, in teoria, raggiungere i confini dell'Universo attualmente osservabile!
La Teoria Generale della Relatività di Einstein (1915) lascia intuire possiblità perfino più affascinanti. Un giorno gli astronauti potrebbero usare tunnel spazio-temporali (wormholes) o propulsione a curvatura (spacewarp) - proprio come in Star Trek e in altri popolari telefilm e film di fantascienza - per compiere questi viaggi ancora più velocemente e tornare a casa in tempo per rivedere gli amici. Ma qui ci troviamo nel campo delle ipotesi.

Il viaggio nella storia del pensiero

Gli antichi Greci erano convinti che la Terra fosse al centro dell'Universo e che i pianeti, Sole e stelle fossero relativamente vicini. Quest'ipotesi geocentrica (Terra = geos) fu demolita nel sedicesimo secolo, quando Copernico dimostrò che la Terra e gli altri pianeti si muovono attorno al Sole (helios). La teoria eliocentrica, però, non ebbe lunga vita. Alcuni decenni dopo, Galileo usò il suo nuovo telescopio per dimostrare che la Via Lattea - fino ad allora conosciuta solo come una striscia di luce nel cielo - era composta da innumerevoli stelle simili al Sole. Questa scoperta non solo diminuì l'importanza del Sole, ma aumentò di molto le dimensioni dell'Universo conosciuto.
Nel diciottesimo secolo era ormai comunemente accettato che la Via Lattea fosse un disco di stelle (la galassia) tenuto insieme dalla forza di gravità, ma la maggior parte degli astronomi riteneva che la Via Lattea fosse l'intero Universo. Quest'idea galassiocentrica sopravvisse fino al 1924, quando Edwin Hubble misurò la distanza che ci separa dalla galassia a noi più vicina (Andromeda), provando così che doveva trovarsi molto al di là della Via Lattea. Le dimensioni dell'Universo quindi cambiarono ancora una volta!
Nel giro di pochi anni, Hubble ottenne dati rilevanti su svariate decine di galassie relativamente vicine, dimostrando che tutte si allontanavano dalla Terra con una velocità proporzionale alla loro distanza da noi. Il modo più semplice per comprendere questo fenomeno è visualizzare lo spazio come un palloncino sempre più gonfio, sul quale sono disegnate le galassie. Adesso sappiamo che questa espansione, nota come Legge di Hubble, si applica a distanze di decine di miliardi di anni-luce e a una regione dello spazio contenente centinaia di miliardi di galassie. Ed ecco, ancora una volta, che le dimensioni dell'Universo sono cambiate!
Secondo l'ipotesi cosmocentrica, questo è l'ultimo cambiamento nelle dimensioni dell'Universo. L'espansione cosmica infatti implica che, più si va indietro nel tempo, più le galassie si avvicinano per fondersi infine una nell'altra. Fino a quel momento, la densità continuerà ad aumentare - indietro fino al Big Bang, quasi 14 miliardi di anni fa - e ci è impossibile vedere al di là della distanza percorsa dalla luce a partire da allora. Di recente, però, c'è stata un'interessante scoperta basata sull'osservazione. Anche se in teoria l'espansione dell'Universo dovrebbe rallentare a causa della forza di gravità, le ultime osservazioni suggeriscono che stia in realtà accelerando. Le teorie sviluppate per spiegare questo fenomeno suggeriscono che l'Universo faccia parte di una "bolla" molto più vasta. Una bolla che potrebbe a sua volta essere una di molte bolle, proprio come nell'ipotesi del multiverso!

E poi?

Dunque la conclusione di tutti e tre i viaggi - attraverso il tempo, lo spazio e la storia del pensiero umano - è la stessa: esistono universi impossibili da osservare, universi che possono solo essere intravisti attraverso teorie e visitati soltanto con la mente!
Chissà che cosa scopriranno gli astronomi del futuro...