Big Bang: differenze tra le versioni
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{{Nota disambigua||Big bang (disambigua)|Big bang}}
{{Citazione|La teoria del Big Bang descrive come il nostro universo evolve e non come esso iniziò.|[[Jim Peebles]]}}
[[File:Universe expansion2.png|thumb|Rappresentazione artistica che illustra l'espansione di una porzione di un universo bidimensionale. Secondo il modello del Big Bang l'[[universo]] si espanse da uno stato iniziale estremamente denso e caldo e continua a espandersi tutt'oggi.]]
Il '''Big Bang''' (
Il modello si fonda sulla [[Relatività generale|teoria della relatività generale]] e sull’osservazione sperimentale dell'[[Espansione metrica dello spazio|espansione dell'universo]], ed è quello [[Modello standard della cosmologia|predominante]] nella [[comunità scientifica]] sulla base di [[metodo scientifico|prove]] e [[Astronomia osservativa|osservazioni astronomiche]]<ref name=cosmologia>
{{cita web|url = http://homepage.sns.it/caprioli/Cosmologia/5-Big%20Bang%20e%20inflazione_file/frame.htm|titolo = Introduzione alla cosmologia|accesso = 7 febbraio 2009|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20111119012119/http://homepage.sns.it/caprioli/Cosmologia/5-Big%20Bang%20e%20inflazione_file/frame.htm}}</ref>. In particolare la buona corrispondenza dell'[[abbondanza cosmica]] degli elementi leggeri come l'[[idrogeno]] e l'[[elio]] con i valori previsti in seguito al processo di [[nucleosintesi primordiale]],<ref name="Hawking139">{{cita|Hawking|pp. 139-140|Rizzoli}}.</ref> e ancor più l'esistenza della [[radiazione cosmica di fondo]], con uno [[Spettro elettromagnetico|spettro]] in linea con quello di [[corpo nero]], hanno convinto la maggior parte degli scienziati che un evento simile al Big Bang ha avuto luogo quasi 14 miliardi di anni fa.<ref>{{cita web|url=http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe|titolo=Planck reveals an almost perfect Universe|lingua=en|data=21 marzo 2013|accesso=8 novembre 2016}}</ref>
Tuttavia la teoria ha dei limiti: procedendo idealmente a ritroso nel tempo, in un processo inverso all'espansione, densità e temperatura aumentano fino a un istante nel cui [[intorno]] questi valori tendono all'infinito e il volume tende a zero, così che le attuali teorie fisiche non sono più applicabili ([[Singolarità gravitazionale|singolarità]]). Per questo il modello del Big Bang come concepito sulla base solo della [[relatività generale]] fornisce un'ottima descrizione dell'evoluzione dell'universo da un determinato momento in poi, ma non è adeguato a descrivere la condizione iniziale. Inoltre, alcune osservazioni sperimentali succedutesi nel tempo, come quella di un universo sostanzialmente piatto, e il cosiddetto [[problema dell'orizzonte]] rappresentano ulteriori limiti. Per tali motivi sono state proposte integrazioni della teoria originaria, principalmente il modello dell'[[Inflazione (cosmologia)|inflazione cosmica]].
Sul fronte sperimentale, negli [[Acceleratore di particelle|acceleratori di particelle]] si studia il comportamento della [[Materia (fisica)|materia]] e dell'[[energia]] in condizioni estreme, vicine a quelle in cui si sarebbe trovato l'universo durante le prime fasi del Big Bang, ma senza la possibilità di esaminare il livello di energia all'inizio dell'espansione.
== Storia ==
La teoria del Big Bang è stata dedotta dalle equazioni della [[
{{cita pubblicazione|nome=V.M.|cognome=Slipher|linkautore=Vesto Slipher|titolo=The Radial Velocity of the Andromeda Nebula|rivista=Lowell Observatory Bulletin|volume=1|pp=56-57|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1913LowOB...2...56S}}</ref><ref>
{{cita pubblicazione|nome=V.M.|cognome=Slipher|linkautore=Vesto Slipher|titolo=Spectrographic Observations of Nebulae|rivista=Popular Astronomy|volume=23 |pp=21-24|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1915PA.....23Q..21S}}</ref>
Dieci anni dopo, [[Aleksandr Aleksandrovič Fridman|Alexander Friedmann]], matematico e [[Cosmologia (astronomia)|cosmologo]] [[Russia|russo]], applicò il principio cosmologico alle [[Equazione di campo di Einstein|equazioni di campo della relatività generale]], ricavandone le [[Equazioni di Friedmann|equazioni a lui intitolate]]ː esse mostrano che l'universo deve essere in espansione, in contrasto con il modello di [[universo statico|universo stazionario]] sostenuto da [[Albert Einstein|Einstein]].<ref name=af1922>{{cita|A.A. Friedman|pp. 377-386|AAFriedman}}.</ref> Però egli non comprese che la sua teoria implicava, per [[effetto Doppler]], lo spostamento verso il rosso della luce stellare e il suo contributo matematico fu completamente ignorato, sia perché privo di conferme astronomiche, sia perché poco noto nel mondo anglosassone, essendo scritto in tedesco.
A partire dal 1924 [[Edwin Hubble]], utilizzando il telescopio ''Hooker'' dell'[[Osservatorio di Monte Wilson]], mise a punto una serie di indicatori di distanza che sono i precursori dell'attuale [[scala delle distanze cosmiche]]. Questo gli permise di calcolare la distanza di nebulose a spirale il cui [[Spostamento verso il rosso|redshift]] era già stato misurato, soprattutto da Slipher, e di mostrare che quei sistemi si trovano a enormi distanze e sono in realtà altre [[galassia|galassie]]. Nel 1927 [[Georges Lemaître]], [[fisico]] e [[Sacerdote (cattolicesimo)|sacerdote cattolico]] [[Belgio|belga]], sviluppò le equazioni del Big Bang in modo indipendente da Friedmann e ipotizzò che l'allontanamento delle nebulose fosse dovuto all'espansione del cosmo. Infatti egli osservò che la proporzionalità fra distanza e spostamento spettrale, oggi nota come [[legge di Hubble]], era parte integrante della teoria ed era confermata dai dati di Slipher e di Hubble.<ref name=gl1927>{{cita|G. Lemaître|p. 41|GLemaître}}.</ref><ref name="peebles">{{cita|P.J.E. Peebles|pp. 559-606|PJEPeebles}}.</ref>
Nel 1931 [[Georges Lemaître|Lemaître]] andò oltre e suggerì che l'evidente espansione del cosmo necessita di una sua contrazione andando indietro nel tempo, continuando fino a quando esso non si può più contrarre ulteriormente, concentrando tutta la massa dell'universo in un volume quasi nullo, del diametro della [[lunghezza di Planck]], detto da Lemaître "l'atomo primitivo". Il nome "atomo" è da intendersi in senso etimologico come un riferimento all'indivisibilità di questo volume, prima del quale lo [[Spazio (fisica)|spazio]] e il [[tempo]], ovvero lo [[Spaziotempo]] della teoria della relatività, non esistono.<ref>
{{cita pubblicazione|nome=G.|cognome=Lemaître|linkautore=Georges Lemaître|titolo=The Evolution of the Universe: Discussion|url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_1931-10-24_128_3234/page/698|rivista=[[Nature]]|volume=128 |pp=699-701|anno=1931|doi=10.1038/128704a0 | issn = 0028-0836}}</ref>
Nel 1929 Hubble pubblicò la relazione tra la distanza di una galassia e la sua velocità di allontanamento formulando quella che oggi è conosciuta come [[legge di Hubble]].<ref name="hubble">{{cita|Hubble|pp. 168-173|Hubble29}}.</ref><ref name="christianson">
{{cita|Christianson|1996|Chicago}}.</ref>
[[File:WMAP2.jpg|thumb|Rappresentazione artistica del satellite [[WMAP]], che sta raccogliendo dati per aiutare gli scienziati nella comprensione del Big Bang.]]
{{cita|E.A. Milne|1935|Oxford}}.</ref> l'[[universo oscillante]],
{{cita|R.C. Tolman|1987|Dover}}.</ref> e l'ipotesi della [[luce stanca]] di [[Fritz Zwicky]].<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Zwicky|nome=F.|anno=1929|titolo=On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space|rivista=[[Proceedings of the National Academy of Sciences]]|volume=15 |pp=773-779|url=http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?1929PNAS...15..773Z|doi=10.1073/pnas.15.10.773|id=16577237}} {{cita testo|url=http://www.pnas.org/cgi/reprintframed/15/10/773|titolo=articolo completo in PDF}}.
</ref>
[[File:Big Bang and Steady-State Theory.png|thumb|Differenze tra il Big Bang e lo stato stazionario]]
Dopo la [[seconda guerra mondiale]] emersero due differenti teorie cosmologiche:
* La prima era la [[teoria dello stato stazionario]] di [[Fred Hoyle]], in base alla quale nuova materia doveva essere creata per compensare l'espansione. In questo modello l'universo è approssimativamente lo stesso in ogni istante di tempo.<ref>
{{cita pubblicazione|nome=F.|cognome=Hoyle|linkautore=Fred Hoyle|titolo=A New Model for the Expanding Universe|rivista=[[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]]|volume=108 |p=372|anno=1948|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1948MNRAS.108..372H}}</ref>
* L'altra è la teoria del Big Bang di [[Georges Lemaître]], supportata e sviluppata da [[George Gamow]] che nel 1948 assieme a [[Ralph Alpher]] introdusse il concetto di [[nucleosintesi primordiale]].<ref>[[John Gribbin]] riporta alle pp.582-583 de "L'avventura della scienza moderna" Longanesi (2004) che, anche se i firmatari dell'articolo sono tre, gli autori furono di fatto solo Alpher e Gamow. Quest'ultimo - noto burlone - insistette con Alpher per aggiungere anche l'amico [[Hans Bethe]], al solo scopo d'avere le tre iniziali dei cognomi (A, B, G) che ricordassero i tre tipi fondamentali di radiazioni ionizzanti (α, β, γ).
{{cita pubblicazione|nome= R.A.|cognome= Alpher|coautori=[[Hans Bethe]]; [[George Gamow]]|titolo=The Origin of Chemical Elements|rivista=[[Physical Review]]|volume=73 |p=803|anno=1948|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1948PhRv...73..803A|doi=10.1103/PhysRev.73.803 <!--Retrieved from url by DOI bot-->}}</ref> Questa pubblicazione segnò l'inizio della cosmologia del Big Bang come scienza quantitativa. Sempre [[Ralph Alpher|Alpher]], con [[Robert Herman]], ipotizzò nello stesso anno l'esistenza di una [[radiazione cosmica di fondo]].<ref>
{{cita pubblicazione|nome= R.A.|cognome= Alpher|coautori=Herman, R.|titolo=Evolution of the Universe|url= https://archive.org/details/sim_nature-uk_1948-11-13_162_4124/page/774|doi=10.1045/march2004-featured.collection <!--Retrieved from Yahoo! by DOI bot-->|rivista=[[Nature]]|volume=162|anno=1948|p=774}}</ref>
Il termine "Big Bang" fu coniato proprio da [[Fred Hoyle]] durante una trasmissione radiofonica della [[BBC Radio]] del marzo 1949<ref>{{cita web|url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/1503721.stm|titolo='Big bang' astronomer dies|editore=BBC News|data=2001|accesso=21 gennaio 2009}}</ref><ref name="singh_summary">{{cita web|url=http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html|titolo=Big Bang|cognome=Singh|nome=S.|accesso=28 maggio 2007|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20070630195328/http://www.simonsingh.net/Big_Bang.html}}</ref><ref>Comunemente si riferisce che Hoyle intese ciò in senso dispregiativo. Tuttavia, Hoyle in seguito ha negato ciò, dicendo che fu solo un'immagine sensazionale intesa ad enfatizzare la differenza tra le due teorie per i radioascoltatori (vedi capitolo 9 di ''The Alchemy of the Heavens'' ("L'alchimia dei cieli"<!--Traduzione mia, se il libro ha una traduzione in italiano sostutuiscila-->) di Ken Croswell, Anchor Books, 1995).</ref> in senso dispregiativo, riferendosi ad esso come "''questa idea del grosso botto''". Successivamente Hoyle diede un valido contributo al tentativo di comprendere il percorso nucleare di formazione degli elementi più pesanti a partire da quelli più leggeri.
Inizialmente la comunità scientifica si divise tra queste due teorie; in seguito, grazie al maggior numero di prove sperimentali, fu la seconda teoria ad essere più accettata.<ref>{{cita|Hawking|pp. 65-66|Rizzoli}}.</ref> La scoperta e la conferma dell'esistenza della radiazione cosmica di fondo a microonde nel 1964<ref name="penzias">{{cita|Penzias e Wilson|p. 412|Penzias}}.</ref> indicarono chiaramente il Big Bang come la migliore teoria sull'origine e sull'evoluzione dell'universo. Le conoscenze in ambito cosmologico includono la comprensione di come le galassie si siano formate nel contesto del Big Bang, la comprensione della fisica dell'universo negli istanti immediatamente successivi alla sua creazione e la conciliazione delle osservazioni con la teoria di base.
Importanti passi avanti nella teoria del Big Bang sono stati fatti dalla fine degli [[Anni 1990|anni novanta]] a seguito di importanti progressi nella tecnologia dei [[telescopio|telescopi]], nonché dall'analisi di un gran numero di dati provenienti da satelliti come [[Cosmic Background Explorer|COBE]],<ref name="cobe">{{cita|Boggess et al.|p. 420|COBE-NASA}}.</ref> il [[telescopio spaziale Hubble]] e il [[WMAP]].<ref name="wmap1year">{{cita|Spergel et al.|Spergel}}.</ref> Questo ha fornito ai cosmologi misure abbastanza precise di molti dei parametri riguardanti il modello del Big Bang e ha permesso anzi di intuire che si sta avendo un'accelerazione dell'espansione dell'universo. Dopo il tramonto della teoria dello stato stazionario quasi nessun scienziato nega il Big Bang come espansione dell'universo, anche se molti ne forniscono interpretazioni diverse (vedi [[#La singolarità iniziale e formulazioni avanzate della teoria|Formulazioni avanzate della teoria]]). Gli unici scienziati sostenitori dello stato stazionario o dell'[[universo statico]] (parti della cosiddetta [[cosmologia non standard]]) negli [[anni 2000]] rimasero il solo Hoyle, [[Jayant Vishnu Narlikar|J. V. Narlikar]], [[Halton Arp]], [[Geoffrey Burbidge|Geoffrey]] e [[Margaret Burbidge]], e pochi altri.
== Visione d'insieme ==
=== Cronologia del Big Bang ===
{{vedi anche|Cronologia del Big Bang}}
L'estrapolazione dell'espansione dell'universo a ritroso nel tempo, utilizzando la [[relatività generale]], conduce
{{cita|S.W. Hawking e G.F.R. Ellis|1973|Hawking}}</ref>
Sulle primissime fasi del Big Bang esistono molte speculazioni. Nei modelli più comuni
{{cita|A. Guth|1998|Vintage}}.</ref> Quando il processo di inflazione si fermò
{{cita pubblicazione|cognome = Schewe|nome = P.|coautori = Stein, B.|url = http://www.aip.org/pnu/2005/split/728-1.html|titolo = An Ocean of Quarks|rivista = Physics News Update|editore = American Institute of Physics|volume = 728|numero = 1|anno = 2005|accesso = 27 maggio 2007|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20050423224100/http://www.aip.org/pnu/2005/split/728-1.html}}</ref> Le temperature erano così alte che il moto casuale delle particelle avveniva a velocità [[Relatività ristretta|relativistiche]] e [[Produzione di coppia|coppie particella-antiparticella]] di ogni tipo erano continuamente create e distrutte nelle collisioni. Ad un certo istante una reazione sconosciuta, chiamata [[bariogenesi]], violò la conservazione del [[numero barionico]] portando ad una leggera sovrabbondanza dell'ordine di 1 parte su 30 milioni dei [[Quark (particella)|quark]] e dei [[Leptone|leptoni]] sugli antiquark e sugli antileptoni. Questo processo potrebbe spiegare il predominio della [[Materia (fisica)|materia]] sull'[[antimateria]] nell'universo attuale.<ref name="kolb_c6">{{cita|Kolb e Turner|cap. 6|Addison}}.</ref>
L'universo continuò ad espandersi e la sua temperatura continuò a diminuire, quindi l'energia tipica di ogni particella andò diminuendo. La [[Rottura della simmetria esplicita|rottura della simmetria]] della transizione di fase portò le quattro [[interazioni fondamentali]] della [[fisica]] e i parametri delle [[Particella elementare|particelle elementari]] nella loro forma attuale.<ref name="kolb_c7">{{cita|Kolb e Turner|cap. 7|Addison}}.</ref> All'incirca dopo 10<sup>−11</sup> secondi
{{cita web|titolo = Bariogenesi e nucleosintesi primordiale|url = http://physics.infis.univ.trieste.it/~monaco/node33.html|accesso = 17 aprile 2008|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20080924171943/http://physics.infis.univ.trieste.it/~monaco/node33.html}}
</ref>
Qualche minuto dopo l'istante iniziale, quando la temperatura era all'incirca 10<sup>9</sup> [[kelvin]] (
[[File:Hubble ultra deep field high rez edit1.jpg|thumb|left|La camera a [[campo ultra profondo di Hubble]] mostra galassie di un'epoca antica, nella quale l'universo era più giovane, più denso e più caldo in base alla teoria del Big Bang.]]
Dallo studio di alcune prove osservative
Tutta l'evoluzione cosmica successiva all'[[Inflazione (cosmologia)|epoca inflazionaria]] può essere descritta rigorosamente dal [[Modello Lambda-CDM|modello ΛCDM]], il quale utilizza le strutture indipendenti della [[meccanica quantistica]] e della relatività generale. Come descritto in precedenza, non esiste ancora un modello ben supportato che descriva i fenomeni precedenti a 10<sup>−15</sup> secondi. Per poter risalire a tali periodi di tempo è necessaria una nuova teoria unificata, definita [[gravità quantistica]]. La comprensione dei primissimi istanti della [[storia dell'universo]] è attualmente uno dei più grandi [[problemi irrisolti della fisica]].
=== Ipotesi fondamentali ===
La teoria del Big Bang si basa su due ipotesi fondamentali: l'universalità delle [[Legge fisica|leggi della fisica]] e il [[principio cosmologico]]
{{cita pubblicazione|nome=A.V.|cognome=Ivanchik|coautori=Potekhin, A.Y.; Varshalovich, D.A.|titolo=The Fine-Structure Constant: A New Observational Limit on Its Cosmological Variation and Some Theoretical Consequences|rivista=[[Astronomy and Astrophysics]]|volume=343 |p=459|anno=1999|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1999A%26A...343..439I}}</ref> Inoltre la [[relatività generale]] ha superato test severi sulla scala del [[sistema solare]] e delle stelle binarie, mentre estrapolazioni su scale cosmologiche sono state convalidate da successi empirici di vari aspetti della teoria del Big Bang.<ref>Informazioni dettagliate al riguardo e fonti sulle verifiche sono riportate nella voce [[Verifiche della relatività generale]].</ref>
Se il cosmo su larga scala appare isotropo dal punto di osservazione della [[Terra]], il principio cosmologico può essere ricavato dal più semplice [[principio copernicano]]
{{cita pubblicazione|nome=J.|cognome=Goodman|titolo=Geocentrism Reexamined|url=https://archive.org/details/arxiv-astro-ph9506068|rivista=[[Physical Review]] D|volume=52 |p=1821|anno=1995|doi=10.1103/PhysRevD.52.1821}}</ref>
=== Metrica FLRW ===
{{vedi anche|Metrica di Friedmann - Lemaître - Robertson - Walker|Espansione metrica dello spazio}}
La relatività generale descrive lo [[spaziotempo]] attraverso una [[Tensore metrico|metrica]]
{{cita|R. d'Inverno|cap. 23|Inverno}}.</ref>
Il Big Bang non è stata un'esplosione di materia che si muove verso l'esterno per riempire un universo vuoto. È invece lo [[Espansione metrica dello spazio|spazio stesso che si espande]] con il tempo dappertutto e aumenta la distanza fisica tra due punti comoventi. Poiché la metrica FLRW assume una distribuzione uniforme della massa e dell'energia, è applicabile al nostro universo solo su larga scala, in quanto le concentrazioni locali di materia, come la nostra galassia, sono legate gravitazionalmente e come tali non possono risentire dell'espansione su larga scala dello spazio.
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=== Orizzonti ===
{{vedi anche|Orizzonte cosmologico}}
Un'importante caratteristica dello [[spaziotempo]] del Big Bang è la presenza di un [[orizzonte cosmologico]]. Poiché l'universo ha un'età finita e la luce viaggia ad una velocità finita, possono esservi degli eventi accaduti nel passato la cui luce non ha avuto sufficiente tempo per raggiungere la Terra. Ciò comporta un limite o un ''orizzonte nel passato'' sugli eventi più distanti che possono essere osservati. Al contrario, poiché lo spazio si sta espandendo e gli oggetti più distanti si stanno allontanando sempre più velocemente, la luce emessa oggi da un punto sulla Terra potrebbe non essere mai ricevuta dagli oggetti più lontani. Questo definisce un ''orizzonte nel futuro'', che limita gli eventi futuri che possiamo influenzare. La presenza di entrambi i tipi di orizzonte dipende dai dettagli del modello FLRW che descrive il nostro universo. La nostra comprensione dell'universo nei suoi primissimi istanti [[#Problema dell'orizzonte|suggerisce]] che c'è un orizzonte nel passato, anche se in pratica la nostra visione è limitata anche a causa dell'"opacità" dell'universo nei primi istanti. Perciò la nostra visione non può estendersi nel passato
== Prove osservative ==
Le prove osservative principali e più dirette della teoria del Big Bang sono:
* l'espansione secondo la [[legge di Hubble]], che si può osservare nel [[Spostamento verso il rosso|redshift]] delle galassie;
* le misure dettagliate della radiazione cosmica di fondo;
* l'abbondanza degli elementi leggeri.<ref name="Hawking139"/>
Questi sono talvolta chiamati i tre pilastri della teoria del Big Bang. Altri tipi di prove supportano il quadro d'insieme, come ad esempio molte proprietà della [[struttura a grande scala dell'universo]],<ref>
{{cita pubblicazione|titolo=Cosmological Constraints from the Red-Sequence Cluster Survey|nome=M.D., ''et al.''|cognome=Gladders|rivista=[[Astrophysical Journal]]|volume=655|numero=1|pp=128-134|anno=2007|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2007ApJ...655..128G|doi=10.1086/509909 <!--Retrieved from url by DOI bot-->}}</ref> che sono previste a causa della crescita gravitazionale della struttura nella teoria standard del Big Bang.
=== La legge di Hubble e l'espansione dello spazio ===
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[[File:Linea temporale della radiazione di fondo.png|upright=1.4|thumb|Una rappresentazione grafica dell'espansione dell'universo, in cui due dimensioni spaziali non sono rappresentate. Le sezioni circolari della figura rappresentano le configurazioni spaziali in ogni istante del [[tempo cosmologico]]. La variazione di curvatura rappresenta l'accelerazione dell'espansione, iniziata a metà dell'espansione e tuttora in corso. L'epoca inflazionaria è contraddistinta dalla rapidissima espansione della dimensione spaziale sulla sinistra. La rappresentazione della radiazione cosmica di fondo come una superficie, e non come un cerchio, è un aspetto grafico privo di significato fisico. Analogamente in questo diagramma le stelle dovrebbero essere rappresentate come linee e non come punti.]]
Le osservazioni delle galassie e dei [[quasar]] mostrano che questi oggetti presentano il fenomeno del [[Spostamento verso il rosso|redshift]], vale a dire che la loro luce emessa è spostata verso lunghezze d'onda maggiori. Questo fenomeno può essere osservato prendendo in esame lo spettro delle frequenze di un oggetto e confrontandolo con il modello [[Spettroscopia|spettroscopico]] delle [[Linea
:<math>v = H_0 D </math>
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* ''v'' è la velocità di allontanamento di una galassia (o di un qualsiasi oggetto lontano dalla Terra)
* ''D'' è la distanza propria comovente dell'oggetto
* ''H''<sub>0</sub> è la [[Legge di Hubble|costante di Hubble]], che risulta essere {{
La legge di Hubble ha due possibili spiegazioni: o la Terra è al centro di una espansione delle galassie, che è insostenibile per via del [[principio copernicano]], o l'universo si sta [[Espansione metrica dello spazio|espandendo uniformemente]] dappertutto. Questa espansione
La teoria richiede che la relazione <math> v = HD </math> sia mantenuta in ogni arco di tempo, dove ''D'' è la distanza propria, <math>v = d D/d t</math>. Le quantità ''v'', ''H'' e ''D'' variano mentre l'universo si espande (perciò si indica con <math>H_0</math> la costante di Hubble nella nostra epoca astronomica). Per distanze molto inferiori alla grandezza dell'universo osservabile, il ''redshift'' dovuto alla legge di Hubble può essere interpretato come un [[effetto Doppler]], e quindi può essere calcolata la velocità di allontanamento <math>v</math>. Tuttavia, il ''redshift'' non è un vero e proprio ''effetto Doppler'', bensì il risultato dell'espansione dell'universo tra l'attimo in cui un fascio di luce è stato emesso e il momento in cui è stato ricevuto.<ref name="peacock_c3">{{cita|Peacock|cap. 3|Cambridge}}.</ref>
Che lo spazio sia in una fase di espansione metrica è evidenziato dalle prove di osservazione diretta del [[principio cosmologico]] e del principio di Copernico, che insieme alla legge di Hubble non hanno altra spiegazione. I ''redshift'' astronomici sono estremamente [[Isotropia|isotropi]] e [[Omogeneità
Le misure degli effetti della [[radiazione cosmica di fondo]] nelle dinamiche dei sistemi astrofisici distanti effettuate nel [[2000]] hanno confermato il principio di Copernico, cioè che la [[Terra]] non è in una posizione centrale su scala cosmica.<ref>Gli astronomi riportarono queste misure in un articolo pubblicato nel dicembre del 2000 su [[Nature]] ''
=== Radiazione cosmica di fondo ===
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[[File:BigBangNoise.jpg|thumb|left|upright=1.6|Evoluzione dello studio sulla radiazione cosmica di fondo; la fascia orizzontale al centro delle varie immagini è dovuta all'emissione della nostra galassia, che nelle osservazioni si somma alla radiazione di fondo.]]
Nei giorni successivi al Big Bang, l'universo era in una condizione di [[equilibrio termodinamico]], con [[fotone|fotoni]] che erano continuamente emessi
Quando la temperatura scese a qualche migliaio di [[kelvin]], gli elettroni liberi e i nuclei cominciarono a combinarsi tra loro per formare gli atomi, un processo conosciuto come ricombinazione<ref>{{cita|Weiberg|p. 182|Mondadori}}.</ref>. Poiché la diffusione dei fotoni è meno frequente da atomi neutri, la radiazione si disaccoppiò dalla materia quando tutti gli elettroni si ricombinarono (all'incirca 379 000 anni dopo il Big Bang). Questi fotoni formano la radiazione cosmica di fondo, che è possibile rilevare oggi e il modello osservato delle fluttuazioni di tale radiazione fornisce un'immagine del nostro universo in quell'epoca iniziale. L'energia dei fotoni fu successivamente spostata verso il rosso dall'espansione dell'universo, il che conservò lo spettro di corpo nero, ma causò l'abbassamento della sua temperatura, spostando i fotoni nella regione delle [[microonde]] all'interno dello [[spettro elettromagnetico]]. Si ritiene che sia possibile osservare la radiazione in ogni punto dell'universo e che essa provenga da tutte le direzioni con (all'incirca) la stessa intensità.
Nel
Nel
{{cita web|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0004404|titolo=A Flat Universe from High-Resolution Maps of the Cosmic Microwave Background Radiation|accesso=18 aprile 2009}}</ref>
All'inizio del
{{cita web|url=http://www.rssd.esa.int/index.php?project=PLANCK|titolo=Planck Science Team Home|accesso=21 giugno 2009|editore=ESA}}</ref> {{Senza fonte|Sono previsti inoltre esperimenti a terra}}e con palloni sonda<ref>{{Cita pubblicazione|cognome=The LSPE collaboration|data=1º agosto 2012|titolo=The Large-Scale Polarization Explorer (LSPE)|rivista=arXiv:1208.0281 [astro-ph]|accesso=24 novembre 2016|url=https://arxiv.org/abs/1208.0281|nome2=S.|cognome2=Aiola|nome3=G.|cognome3=Amico}}</ref>.
La radiazione di fondo è incredibilmente omogenea e questo presentò un problema nei modelli di espansione convenzionali, perché ciò avrebbe implicato che i fotoni provenienti da direzioni opposte siano venuti da regioni che non sono mai state in contatto le une con le altre. La spiegazione oggi prevalente per questo equilibrio su vasta scala è che l'universo abbia avuto un breve periodo con una espansione esponenziale, conosciuta come [[Inflazione (cosmologia)|inflazione]]. Questo avrebbe avuto l'effetto di allontanare regioni che erano in [[equilibrio termodinamico]], cosicché tutto l'universo osservabile proviene da una regione con lo stesso equilibrio.
=== Abbondanza degli elementi primordiali ===
{{vedi anche|Nucleosintesi primordiale}}
[[File:Primordial nucleosynthesis.svg|thumb|left|upright=1.6|Le varie reazioni di nucleosintesi che hanno portato alla formazione degli elementi leggeri]]
A partire dal modello del Big Bang, è possibile calcolare la concentrazione di [[elio-4]], [[elio-3]], [[deuterio]] e [[litio]]-7 nell'universo in rapporto alla presenza totale di [[idrogeno]] ordinario.<ref name = "kolb_c4"/> Tutte le loro [[Abbondanza cosmica|abbondanze]] derivano da un singolo parametro, il rapporto tra fotoni e [[barione|barioni]], che può essere calcolato indipendentemente dalla struttura dettagliata delle fluttuazioni della radiazione di fondo. I rapporti delle masse previsti sono circa 0,25 per elio-4 rispetto a idrogeno, circa 10<sup>−3</sup> per il deuterio rispetto all'idrogeno, circa 10<sup>−4</sup> per elio-3 rispetto ad idrogeno e circa 10<sup>−9</sup> per litio-7 rispetto all'idrogeno.<ref name="kolb_c4"/>
Le misure delle abbondanze primordiali di tutti e quattro gli [[isotopo|isotopi]] elencati sopra sono in accordo con un unico valore del rapporto barione-fotone. Il valore per il deuterio è altamente coerente, vicino ma leggermente discrepante per elio-4 e discordante di un fattore 2 per litio-7; negli ultimi due casi la discordanza dei valori è causata da [[Errore sistematico|errori sistematici]]. La coerenza di questi dati con quelli previsti dalla teoria della nucleosintesi è una prova a favore della teoria del Big Bang. Finora è l'unica teoria conosciuta che riesca a spiegare l'abbondanza relativa degli elementi leggeri, in quanto è impossibile che il Big Bang possa aver prodotto più del 20–30% di elio.<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Steigman|nome=G.|titolo=Primordial Nucleosynthesis: Successes And Challenges|url=https://archive.org/details/arxiv-astro-ph0511534|anno=2005|id=[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0511534 astro-ph/0511534]}}</ref> Infatti non vi è alcun motivo evidente al di fuori del Big Bang per cui il "giovane" universo (vale a dire prima della formazione delle stelle, secondo quanto stabilito dallo studio della materia presumibilmente libera dai prodotti della [[nucleosintesi stellare]]) dovesse avere più elio che deuterio o più deuterio di ³He.
=== Evoluzione e distribuzione galattica ===
{{vedi anche|Struttura a grande scala dell'universo|Formazione ed evoluzione galattica}}
[[File:2MASS LSS chart-NEW Nasa it.png|upright=1.8|thumb|Una panoramica del cielo nell'[[radiazione infrarossa|infrarosso]] vicino rivela la distribuzione delle galassie oltre la [[Via Lattea]]. L'immagine deriva dal catalogo [[2MASS]], che comprende oltre 1,5 milioni di galassie, e dal ''Point Source Catalog'' (PSC), che comprende mezzo miliardo di stelle della Via Lattea. Le galassie sono colorate a seconda del loro
{{cita pubblicazione|url = http://spider.ipac.caltech.edu/staff/jarrett/papers/LSS/|titolo = Large Scale Structure in the Local Universe: The 2MASS Galaxy Catalog|autore = T. H. Jarrett|anno = 2004|rivista = PASA|volume = 21|p = 396|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20070824055751/http://spider.ipac.caltech.edu/staff/jarrett/papers/LSS/}}</ref>]]
Osservazioni dettagliate sulla [[Sequenza di Hubble|morfologia]] e [[Struttura a grande scala dell'universo|distribuzione]] delle galassie e dei [[quasar]] forniscono una prova convincente della teoria del Big Bang. La combinazione delle osservazioni e delle teorie suggerisce che i primi [[quasar]] e le prime galassie si formarono circa un miliardo di anni dopo il Big Bang e da allora si formarono le strutture più grandi, come gli [[Gruppi e ammassi di galassie|ammassi]] e i [[Superammasso di galassie|superammassi]] galattici. Le popolazioni stellari si sono evolute nel tempo, perciò le galassie più distanti (che vengono osservate così come erano nel giovane universo) appaiono molto diverse dalle galassie a noi più vicine, in quanto queste ultime sono osservate in uno stato più recente.
Inoltre, le galassie che si sono formate in periodi relativamente recenti appaiono decisamente diverse rispetto a quelle che si formarono ad una distanza simile, ma subito dopo il Big Bang. Queste osservazioni sono portate come prove contro il modello dello [[Teoria dello stato stazionario|stato stazionario]]. Le osservazioni della [[formazione stellare]], della distribuzione di galassie e ''quasar'' e le strutture a larga scala sono in accordo con le previsioni del Big Bang (per quel che riguarda la formazione di queste strutture nell'universo) e stanno contribuendo a completare tutti i dettagli della teoria.<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Bertschinger|nome=E.|titolo=Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation|id=[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0101009 astro-ph/0101009]|anno=2001}}</ref><ref>{{cita pubblicazione | cognome = Bertschinger | nome = Edmund | titolo = Simulations of Structure Formation in the Universe|rivista=[[Astronomy and Astrophysics|Annual Review of Astronomy and Astrophysics]]|volume=36|pp=599-654 | lingua = en | url = http://arjournals.annualreviews.org/doi/abs/10.1146%2Fannurev.astro.36.1.599|doi=10.1146/annurev.astro.36.1.599 <!--Retrieved from url by DOI bot-->|anno=1998 | accesso = 5 dicembre 2022 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20190309060807/http://pdfs.semanticscholar.org/ffc4/1045e433c10454ba32e811d25eafd3ac324f.pdf | dataarchivio = 9 marzo 2019 |urlmorto=sì}}</ref>
=== Altri tipi di prove ===
{{Vedi anche|
Dopo alcune controversie, l'età dell'universo, come stimato dalla [[Legge di Hubble|costante di Hubble]] e dalla [[Radiazione cosmica di fondo|radiazione di fondo]], è consistente (vale a dire leggermente maggiore) con le età delle stelle più vecchie, misurate applicando la teoria dell'[[evoluzione stellare]] agli [[Ammasso globulare|ammassi globulari]] e attraverso la [[datazione radiometrica]] di singole stelle di [[Popolazione II]].
La previsione che la temperatura della radiazione di fondo fosse più alta in passato è stata confermata sperimentalmente dalle osservazioni delle linee di emissioni sensibili alla temperatura nelle nubi di gas con alto spostamento verso il rosso. Questa previsione implica inoltre che l'ampiezza dell'[[effetto Sunyaev-Zel'dovich]] negli ammassi di galassie non dipende direttamente dal loro
== Questioni aperte ==
{{Citazione|L'essenza della teoria del Big Bang sta nel fatto che l'Universo si sta espandendo e raffreddando. Lei noterà che non ho detto nulla riguardo a una "esplosione". La teoria del Big Bang descrive come il nostro universo evolve e non come esso iniziò|[[Jim Peebles|P. J. E. Peebles]], 2001<ref>{{cita web|lingua=en|cognome=Peebles|nome=P.J.E.|url=http://www.indiana.edu/~geol105/images/gaia_chapter_1/sciam_peebles.html|titolo=Making Sense of Modern Cosmology|accesso=11 aprile 2009|dataarchivio=29 marzo 2008|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080329000145/http://www.indiana.edu/~geol105/images/gaia_chapter_1/sciam_peebles.html|urlmorto=sì}}</ref>}}
Pochi ricercatori nella comunità scientifica mettono in dubbio attualmente il fatto che sia avvenuto il Big Bang, sostenendo [[cosmologia non standard|modelli cosmologici alternativi]]. Nel tempo sono stati sollevati molti problemi inerenti a questo modello e alla sua capacità di riprodurre le osservazioni cosmologiche, ma ormai sono perlopiù ricordati per il loro interesse storico, essendo stati risolti o attraverso modifiche alla teoria, o come risultato di osservazioni migliori. Altre questioni, come il [[problema della cuspide degli aloni galattici]], la grande presenza di [[Galassia nana|galassie nane]] e la natura della [[materia oscura fredda]], non sono considerate irrisolvibili e si prevede possano trovare soluzione attraverso ulteriori perfezionamenti della teoria.
Le idee centrali nella teoria del Big Bang (vale a dire l'espansione, lo stato iniziale ad elevata temperatura, la formazione dell'[[elio]], la formazione delle galassie) sono state confermate da parecchie osservazioni indipendenti tra loro, che includono l'[[Nucleosintesi primordiale|abbondanza degli elementi leggeri]], la
Gli attuali accurati modelli del Big Bang ricorrono a vari fenomeni fisici "esotici", che non sono stati ancora osservati negli esperimenti effettuati nei laboratori terrestri o non sono stati incorporati nel [[Modello
=== Problema dell'orizzonte ===
{{vedi anche|Problema dell'orizzonte}}
Il problema dell'orizzonte nasce dalla premessa che non esiste alcuna interazione capace di trasmettere informazione a velocità [[Velocità superluminale|superiore a quella della luce]]. In un universo con un'età finita, ciò comporta un limite, detto [[orizzonte di particella]], sulla massima distanza tra due qualsiasi regioni di spazio che sono in rapporto [[
Una soluzione a questa apparente incoerenza è fornita dalla [[Inflazione (cosmologia)|teoria inflazionaria]], nella quale un campo di energia scalare omogeneo e isotropo dominò l'universo in un periodo di tempo che precede la [[bariogenesi]]. Durante l'inflazione, l'universo subì un'espansione esponenziale e l'orizzonte delle particelle si espanse molto più rapidamente di quanto supposto in precedenza, perciò anche quelle regioni, che sono attualmente poste su lati opposti dell'universo osservabile, sono bene all'interno del reciproco orizzonte delle particelle. L'isotropia osservata nella radiazione di fondo deriva dal fatto che tutto l'universo osservabile era in rapporto causale prima dell'inizio dell'inflazione e perciò si era già portato in una condizione di equilibrio termico.<ref name="HawkBB">{{cita|Hawking|pp. 150-153|Rizzoli}}.</ref>
Il [[principio di indeterminazione di Heisenberg]] prevede che durante la fase inflazionaria ci siano state [[Fluttuazioni primordiali|fluttuazioni termiche quantistiche]], che si sarebbero ingrandite su scala cosmica. Queste fluttuazioni sono i fondamenti di tutti gli attuali modelli sulla struttura dell'universo. L'inflazione prevede che le fluttuazioni primordiali siano all'incirca [[Invarianza di scala|invarianti di scala]] e [[Distribuzione normale|gaussiane]]; ciò è stato accuratamente confermato dalle misure della radiazione di fondo.
Se il processo
===La singolarità iniziale e le formulazioni avanzate della teoria===
Una [[singolarità gravitazionale]] è un punto dello spaziotempo in cui l'energia del [[campo gravitazionale]] tende a un valore infinito, così come la densità e la curvatura. I [[teoremi di Penrose-Hawking]] dimostrano l'esistenza di una singolarità all'inizio del tempo cosmico, tuttavia assumono la validità della [[relatività generale]] benché essa non sia applicabile prima del tempo in cui l'universo raggiunse la [[temperatura di Planck]]. Una teoria di [[gravità quantistica]] potrebbe portare a soluzioni prive di singolarità.<ref name="Haw&Ell"/>
Alcuni dei problemi posti dalla singolarità<ref name=turok>{{Cita libro|nome1=Paul J.|cognome1=Steinhardt|nome2=Neil|cognome2=Turok|titolo=Universo senza fine. Oltre il Big Bang|pp=49 e segg}}</ref><ref name=inaf>{{Cita web|url=http://www.media.inaf.it/2015/02/12/big-bang-ali-das/|titolo=Big Bang, c'è chi dice no|editore=Media INAF}}</ref>:
* la causa dell'espansione iniziale e della nascita dell'universo dal "nulla"
* la possibilità dell'esistenza di uno [[spaziotempo]] precedente
* l'inconciliabilità in condizioni così estreme della [[relatività generale]] con la [[meccanica quantistica]]
* una possibile violazione della [[legge di conservazione dell'energia]]
Alcune teorie (prive di verifiche) che tentano una soluzione nell'ambito della [[cosmologia quantistica]], rendendo non più necessaria la [[Singolarità gravitazionale|singolarità iniziale]]:
* modelli che includono uno stato originale senza inizio, come lo [[Stato di Hartle-Hawking|stato "senza frontiere" di Hartle-Hawking]], nel quale l'intero [[spaziotempo]] è finito ma senza confini; ciò implica che il Big Bang costituisca un limite del tempo, ma senza la necessità di una singolarità iniziale<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Hartle|nome=J.H.|coautori=[[Stephen Hawking|Hawking, S.W.]]|titolo=Wave Function of the Universe|doi=10.1088/1126-6708/2005/09/063 <!--Retrieved from Yahoo! by DOI bot-->|rivista=[[Physical Review]] D|volume=28|p=2960|anno=1983}}</ref><ref>{{Cita libro|autore-capitolo-nome=Stephen|autore-capitolo-cognome=Hawking|titolo=La teoria del tutto. Origine e destino dell'universo|capitolo=V}}</ref>; anche la [[Cosmologia quantistica#Cosmologia dal potenziale quantistico|cosmologia dal potenziale quantistico]] elimina la singolarità affermando l'eternità dell'universo, come un fluido di [[Gravitone|gravitoni]]<ref>{{Cita web|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269314009381|autore1=Ahmed Farag Ali|autore2=Saurya Das|titolo=Cosmology from quantum potential|lingua=en}}</ref>;
* modelli di [[mondo-brana]] della [[teoria delle stringhe]]<ref>
{{cita pubblicazione|nome=D.|cognome=Langlois|titolo=Brane Cosmology: An Introduction|url=https://archive.org/details/arxiv-hep-th0209261|anno=2002|id=[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/hep-th/0209261 hep-th/0209261]}}</ref>, nei quali l'inflazione è dovuta al movimento delle "brane" (enti proposti nella [[teoria delle stringhe]]). I modelli di mondo-brana includono:
** il modello pre-Big Bang ([[cosmologia di stringa]]);
** il modello [[universo ecpirotico|ekpirotico]], nel quale il Big Bang è il risultato di una collisione tra brane e può essere ciclico;<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Linde|nome=A.|anno=2002|titolo=Inflationary Theory versus Ekpyrotic/Cyclic Scenario|url=https://archive.org/details/arxiv-hep-th0205259|id=[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/hep-th/0205259 hep-th/0205259]}}</ref><ref name="rebirth">
{{cita news|cognome=Than|nome=K.|url=http://www.space.com/scienceastronomy/060508_mm_cyclic_universe.html|titolo=Recycled Universe: Theory Could Solve Cosmic Mystery|pubblicazione=Space.com|anno=2006|accesso=3 luglio 2007}}</ref>
* il [[Big Bounce]], una variante del [[universo oscillante|modello ciclico classico]], nel quale le collisioni avvengono periodicamente nell'ambito della [[gravità quantistica]].<ref name="rebirth2">
{{cita web|url = http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm|titolo = What Happened Before the Big Bang?|anno = 2007|cognome = Kennedy|nome = B.K.|accesso = 3 luglio 2007|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20070704150957/http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm}}</ref>
* la nascita di universi a partire da un [[buco bianco]] ([[selezione naturale cosmologica]]).<ref>[[Lee Smolin]], ''[[La vita del cosmo]]'', 1997</ref>
* alcune varianti del [[universo oscillante|modello ciclico]] ([[cosmologia ciclica conforme]], [[Universo oscillante#Il modello di Baum-Frampton|modello di Baum-Frampton]]), applicabili all'universo aperto anziché solo a quello chiuso.
* l'[[universo a energia totale nulla]], nato dalla [[fluttuazione quantistica|fluttuazione]] di uno [[spazio-tempo]] primordiale ([[schiuma quantistica]]) senza violare il principio di conservazione dell'energia<ref>[[Lawrence Krauss]], ''L'Universo dal nulla''</ref><ref>{{Cita web|url=http://www.astrosociety.org/pubs/mercury/31_02/nothing.html|titolo=A Universe from Nothing|editore=Astronomical Society of the Pacific|accesso=10 marzo 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20131022135932/http://www.astrosociety.org/pubs/mercury/31_02/nothing.html|urlmorto=sì}} by Alexei V. Filippenko and Jay M. Pasachoff</ref><ref>{{cita web|url=https://www.youtube.com/watch?v=7ImvlS8PLIo|titolo=A Universe From Nothing lecture by Lawrence Krauss at AAI|data=2009|accesso=17 ottobre 2011}}</ref><ref>Edward P. Tryon, "Is the Universe a Vacuum Fluctuation?", Nature, vol. 246, p.396–397, 1973.</ref><ref>"We might decide that there wasn't any singularity. The point is that the raw material doesn't really have to come from anywhere. When you have strong gravitational fields, they can create matter. It may be that there aren't really any quantities which are constant in time in the universe. The quantity of matter is not constant, because matter can be created or destroyed. But we might say that the energy of the universe would be constant, because when you create matter, you need to use energy. And in a sense the energy of the universe is constant; it is a constant whose value is zero. The positive energy of the matter is exactly balanced by the negative energy of the gravitational field. So the universe can start off with zero energy and still create matter. Obviously, the universe starts off at a certain time. Now you can ask: what sets the universe off. There doesn't really have to be any beginning to the universe. It might be that space and time together are like the surface of the Earth, but with two more dimensions, with degrees of latitude playing the role of time." -- [[Stephen Hawking]], "If There's an Edge to the Universe, There Must Be a God" (interview), in Renée Weber, ''Dialogues With Scientists and Sages: The Search for Unity'', 1986. (Also partially reprinted in "God as the Edge of the Universe", in ''[[The Scientist]]'', Vol. 1, No. 7, February 23, 1987, p. 15.)</ref>.
* la [[Inflazione eterna|teoria dell'inflazione caotica]], nella quale eventi inflativi avvengono casualmente all'interno di una "schiuma quanto-gravitazionale" ([[falso vuoto]]), dando luogo a molteplici universi che si espandono come bolle a partire dal proprio Big Bang.<ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Linde|nome=A.|titolo=Eternal Chaotic Inflation|rivista=Modern Physics Letters A|volume=A1|p=81|anno=1986}}</ref><ref>
{{cita pubblicazione|cognome=Linde|nome=A.|titolo=Eternally Existing Self-Reproducing Chaotic Inflationary Universe|rivista=Physics Letters B|volume=B175|pp=395-400|anno=1986}}</ref>
Molte di queste ipotesi si basano sulle tre principali teorie proposte in cosmologia, non verificate sperimentalmente: l'[[inflazione (cosmologia)|inflazione]], la [[teoria delle stringhe]] e la [[gravità quantistica a loop]] (queste ultime due teorie non prettamente cosmologiche); ognuna di esse ha un proprio modo di concepire il Big Bang. In alcune di queste ipotesi esso viene proposto come un evento in un universo più grande e più vecchio (o come un [[multiverso]], risolvendo anche la questione del [[principio antropico]]) e non come l'inizio letterale di tutta la realtà.
=== Problema dell'universo piatto ===
{{vedi anche|forma dell'universo}}
[[File:End of universe.jpg|thumb|upright=1.3|La [[Forma dell'universo|geometria dell'universo]] è determinata da quanto il [[
{{cita web|url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/9911445|titolo=A measurement of Omega from the North American test flight of BOOMERANG|accesso=24 gennaio 2009}}</ref>]]
Il ''problema dell'universo piatto'' (conosciuto anche come il ''problema dell'universo vecchio'') è un problema osservativo, associato alla [[metrica di Friedmann - Lemaître - Robertson - Walker]].<ref name="kolb_c8"/> L'universo può avere una [[curvatura]] spaziale positiva, negativa o nulla in funzione della sua densità totale di energia. Avrà curvatura negativa se la sua densità è inferiore alla [[Equazioni di Friedmann|densità critica]], positiva se è maggiore e nulla se la densità coincide con quella critica (nel qual caso lo spazio viene definito ''piatto''). Il problema è che ogni minima divergenza dalla densità critica aumenta con il tempo e ancora oggi l'universo rimane molto vicino all'essere piatto.<ref>In senso stretto, l'energia oscura nella forma della costante cosmologica porta l'universo ad una geometria piatta; ma il nostro universo rimase vicino all'essere piatto per molti miliardi di anni, prima che la densità dell'energia oscura diventasse significativa.</ref> Dato che una scala naturale dei tempi per l'inizio della deviazione dalla piattezza potrebbe essere il [[tempo di Planck]], 10<sup>−43</sup> secondi, il fatto che l'universo non abbia raggiunto né la [[Morte termica dell'universo|morte termica]] né il [[Big Crunch]] dopo miliardi di anni, richiede una spiegazione. Per esempio, anche all'epoca relativamente "vecchia" di pochi minuti (il tempo della nucleosintesi), la densità dell'universo deve essersi trovata entro circa una parte su 10<sup>14</sup> dal suo valore critico, altrimenti l'universo non esisterebbe così com'è oggi.<ref>
{{cita|R.H. Dicke e P.J.E. Peebles|pp. 504-517|Dicke}}.</ref>
Dal punto di vista matematico, il problema della piattezza scaturisce dall'equazione di [[Aleksandr Aleksandrovič Fridman|Fridman]], scritta nella forma con <math> \Lambda = 0 </math>
:<math>
{\left(\dfrac{\dot{R}}{R} \right)}^2 = \dfrac{8 \pi G}{3c^2} \rho - \dfrac{kc^2}{R^2}
</math>
Assumendo che l'Universo sia piatto, e che quindi <math> k = 0 </math>, e ricordando che la [[Legge di Hubble|costante di Hubble]] è data da <math> H = \dfrac{\dot{R}}{R} </math>, la densità critica dell'Universo è
:<math>
\rho_c = \dfrac{3H^2 c^2}{8 \pi G}
</math>
Introducendo questo risultato nell'equazione di Fridman, si ha
:<math>
H^2 = \dfrac{H^2}{\rho_c} \rho - \dfrac{kc^2}{R^2}
</math>
e definendo il parametro di densità <math> \Omega </math> come
:<math>
\Omega = \dfrac{\rho}{\rho_c}
</math>
si ottiene la seguente equazione
:<math>
\Omega (t) - 1 = \dfrac{kc^2}{H^2 R^2}
</math>
che indica come varia la geometria dell'universo in funzione della sua densità. Infatti in base al fatto che la densità dell'universo sia uguale, maggiore e minore di quella critica, il parametro di curvatura <math> k </math> assume i seguenti valori
:<math>
\begin{cases}
k = 0 & \mbox{se} & \Omega = 1 \\ \\
k > 0 & \mbox{se} & \Omega > 1 \\ \\
k < 0 & \mbox{se} & \Omega < 1
\end{cases}
</math>
A questo punto è necessario scrivere l'equazione di Fridman per un Universo dominato da materia e radiazione. In questo caso l'equazione ha la forma
:<math>
\dfrac{H^2}{H_0^2} = \dfrac{\Omega_{m_0} R + \Omega_{r_0}}{R^4}
</math>
dove <math> H_0 </math> è la [[Legge di Hubble|costante di Hubble]] valutata al tempo <math> t_0 </math>, mentre <math> \Omega_{m_0} </math> e <math> \Omega_{r_0} </math> sono, rispettivamente, la densità della materia e della radiazione valutate anch'esse al tempo <math> t_0 </math>. L'equazione per <math> \Omega (t) </math> valutata al tempo <math> t_0 </math> diventa
:<math>
\Omega_0 - 1 = \dfrac{kc^2}{H_0^2}
</math>
dove il fattore di scala <math>R^2</math> vale <math>1</math>. Riscriviamo tale equazione nella seguente forma
:<math>
H_0^2 \left(\Omega_0 - 1 \right) = kc^2
</math>
e sostituendola nell'equazione di partenza, si ottiene
:<math>
\Omega (t) - 1 = \dfrac{H_0^2 \left(\Omega_0 - 1 \right)}{H^2 R^2}
</math>
Facendo uso dell'equazione di Fridman valida per un Universo con materia e radiazione, l'espressione precedente diventa
:<math>
\Omega (t) - 1 = \dfrac{ \left(\Omega_0 - 1 \right) R^2}{\Omega_{m_0} R + \Omega_{r_0}}
</math>
Questa equazione ci dice come varia la curvatura in funzione del fattore di scala <math> R </math>. La condizione di equivalenza tra materia e radiazione è la seguente
:<math>
R \Omega_{m_0} = \Omega_{r_0}
</math>
e ci consente di studiare la curvatura nelle diverse epoche. Consideriamo dapprima un Universo dominato dalla materia, in tal caso si ha <math> R \Omega_{m_0} \gg \Omega_{r_0} </math>, quindi dall'equazione precedente, e ricordando che <math> R \propto t^{2/3} </math>, si ha
:<math>
{\left. \Omega (t) - 1 \right|}_{\mathrm{Mat}} \propto t^{2/3}
</math>
Considerando invece un universo dominato dalla radiazione, si ha <math> \Omega_{r_0} \gg R \Omega_{m_0}</math> e <math> R \propto t^{1/2} </math>, quindi la curvatura segue un andamento del tipo
:<math>
{\left. \Omega (t) - 1 \right|}_{\mathrm{Rad}} \propto t
</math>
Ciò significa che sia nell'epoca della materia che nell'epoca della radiazione la curvatura cresce con il tempo. Dato che la curvatura attuale è dell'ordine di
:<math>
\left | \Omega_0 - 1 \right| \lesssim 0,2
</math>
Le equazioni precedenti indicano che in passato l'universo doveva essere ancora più piatto. Infatti nell'epoca di equilibrio tra radiazione materia il parametro di scala vale
:<math>
R_{\mathrm{RM}} = \dfrac{\Omega_{r_0}}{\Omega_{m_0}} = 2,8 \cdot 10^{-4}
</math>
e quindi la curvatura in tale epoca è dell'ordine di
:<math>
{\left. \Omega (t) - 1 \right|}_{R_{\mathrm{RM}}} \simeq 10^{-4}
</math>
Ciò è in netta contraddizione col fatto che l'universo in passato dovesse essere molto curvato. Sembra invece che più si torni indietro nel tempo più l'universo risulta piatto. Sempre in base alle formule precedenti infatti, l'universo doveva essere piatto entro 10<sup>−14</sup> al tempo della nucleosintesi, al tempo di Planck entro 10<sup>−60</sup> e così via. Il problema maggiore sorge quando si considera il fatto che se l'universo non avesse avuto una curvatura così ben calibrata, sarebbe collassato su se stesso o si sarebbe espanso in maniera estremamente rapida se la sua curvatura fosse stata differente anche solo di una minuscola frazione. Di conseguenza sarebbe stato molto più probabile osservare un universo estremamente curvato e quindi molto diverso dall'universo attuale, piuttosto che un universo estremamente piatto come sembrano indicare le osservazioni.
Una soluzione a questo problema è fornita dall'[[Inflazione (cosmologia)|inflazione]]. Durante il periodo inflazionario, lo [[spaziotempo]] si espanse, fino al punto che la sua [[curvatura]] sarebbe stata resa piatta. Pertanto, si ritiene che l'inflazione portò l'universo ad uno stato spaziale sostanzialmente piatto, con all'incirca l'esatta densità critica.<ref name="HawkBB"/>
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Una soluzione al problema dell'orizzonte, della geometria piatta e del monopolo magnetico alternativa all'inflazione cosmica è data dall'[[ipotesi di curvatura di Weyl]].<ref>
{{cita|R. Penrose|pp. 581-638|Penrose}}.</ref><ref>
{{cita|R. Penrose|pp. 249-264|New York}}.</ref>
=== Asimmetria barionica ===
{{vedi anche|Asimmetria barionica}}
Non si conosce ancora il motivo per cui nell'universo attuale sia presente solo [[materia (fisica)|materia]] e non [[antimateria]].<ref name="kolb_c6"/> È generalmente accettato il fatto che l'universo, quando era giovane e caldo, era in equilibrio e conteneva un egual numero di [[Barione|barioni]] e antibarioni. Ciò nonostante, le osservazioni indicano che l'universo, incluse le sue regioni più distanti, è fatto quasi esclusivamente di materia. Un processo sconosciuto chiamato [[bariogenesi]] creò questa asimmetria. Affinché questo processo accadesse, dovevano essere soddisfatte le [[condizioni di Sakharov]]. Queste richiedono che il [[numero barionico]] non fosse conservato, che la [[simmetria C]] e la [[simmetria CP]] fossero violate e che l'universo avesse perso il suo [[equilibrio termodinamico]].<ref name="sakharov">
{{Cita pubblicazione|lingua=ru|nome=A.D.|cognome=Sakharov|titolo=Violation of CP Invariance, C Asymmetry and Baryon Asymmetry of the Universe|rivista=Zhurnal Eksperimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki, Pisma|volume=5|p=32|anno=1967}}<br />
:(Traduzione inglese in ''Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters'' '''5''', 24 (1967).)
</ref> Tutte queste condizioni sono verificate nel [[Modello
===Problematiche sull'età dell'universo===
{{vedi anche|Età dell'universo}}
==== Età degli ammassi globulari ====
Alla metà degli [[Anni 1990|anni novanta]], le osservazioni riguardanti gli [[Ammasso globulare|ammassi globulari]] sembravano essere in contraddizione con il Big Bang. Le [[simulazione|simulazioni]] al [[computer]], che confrontavano le osservazioni delle varie popolazioni stellari dei vari ammassi, indicarono che essi avessero un'età di circa 15 miliardi di anni (che era in contrasto con l'età dell'universo, circa 13,7 miliardi di anni). Questo problema fu risolto alla fine degli anni novanta, quando nuove simulazioni al computer, che includevano gli effetti della massa persa a causa del [[vento stellare]], indicarono un'età molto più giovane per gli ammassi globulari.<ref>
{{cita pubblicazione|nome=A.A.|cognome=Navabi|coautori=Riazi, N.|titolo=Is the Age Problem Resolved?|rivista=Journal of Astrophysics and Astronomy|volume=24 |p=3|anno=2003|doi=10.1007/BF03012187}}</ref> Restano aperte alcune questioni, su come misurare accuratamente l'età di questi ammassi, ma si pensa che questi oggetti siano tra i più vecchi dell'intero universo<ref>
{{cita web|url = http://www.lswn.it/astronomia/articoli/quanto_e_vecchia_la_via_lattea|titolo = Quanto è vecchia la Via Lattea|accesso = 9 febbraio 2009|editore = Le Scienze|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090327141116/http://www.lswn.it/astronomia/articoli/quanto_e_vecchia_la_via_lattea}}</ref>.
====Stelle e galassie molto antiche====
Una simile controversia sorse sulla contestata età della stella [[HD 140283]], che risalirebbe a poche centinaia di migliaia di anni dopo la nascita dell'universo, più presto di qualunque altra. Le prime misurazioni facevano intendere che la stessa avesse più di 14 miliardi, ma anche con la successiva datazione si sarebbe formata troppo rapidamente, in un'età in cui tutte le altre stelle conosciute non erano ancora comparse.<ref name=Bond>{{Cita pubblicazione|titolo=HD 140283: A star in the solar neighborhood that formed shortly after the big bang|autore=Howard E. Bond|etal=si|rivista=The Astrophysical Journal Letters|volume=765|numero=L12|data=marzo 2013|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/765/1/L12/pdf}}</ref>
Il 22 febbraio 2023 un gruppo di astronomi annuncia la scoperta da parte del [[telescopio spaziale James Webb]] di sei massicci oggetti cosmici, probabilmente galassie molto antiche, che si sono formate da 500 a 700 milioni di anni dopo il Big Bang, ossia troppo presto secondo il [[Modello Lambda-CDM|modello standard]], per cui la formazione di galassie così massicce sarebbe più recente. Si pensa che le galassie abbiano una massa simile alla [[Via Lattea]], ma siano 30 volte più dense; secondo il gruppo di ricerca questa scoperta mette in discussione le teorie cosmologiche sull'origine dell'universo, che per alcuni astrofisici andrebbe raddoppiata fino a 26,7 miliardi di anni perché si avvenuta la formazione di questo tipo di oggetti<ref>{{cita web|url=https://edition.cnn.com/2023/02/22/world/webb-telescope-massive-early-galaxies-scn/index.html|titolo=Webb telescope makes a surprising galactic discovery in the distant universe|data=23 febbraio 2023}}</ref><ref name="Sei pesi massimi all’alba dell’universo - MEDIA INAF">{{Cita web|url=https://www.media.inaf.it/2023/02/22/galassie-primordiali-massicce-jwst/|titolo=Sei pesi massimi all’alba dell’universo|autore=Giuseppe Fiasconaro|curatore=media.inaf|data=22 febbraio 2023}}</ref><ref>{{cita web|url=https://www.sci.news/astronomy/universe-age-12085.html|titolo=Our Universe is 26.7 Billion Years Old, Astrophysicist Claims|accesso=24 luglio 2023}}</ref>; le discordanze con le precedenti osservazioni dello [[spostamento verso il rosso]] effettuate ad esempio dal [[telescopio Hubble]] sono spiegate con una nuova ripresa del modello della [[luce stanca]], scenario [[Cosmologia non standard|non standard]] per cui solo una parte del ''redshift'' è di [[Spostamento verso il rosso cosmologico|natura cosmologica]].<ref name="Sei pesi massimi all’alba dell’universo - MEDIA INAF" /><ref>[https://www.passioneastronomia.it/luniverso-potrebbe-davvero-avere-il-doppio-delleta-calcolata/ L’Universo potrebbe davvero avere il doppio dell’età calcolata?]</ref>
Lo stesso problema sull'età dell'universo si presenta con la scoperta da parte di Webb di tracce di [[carbonio]] nel primo miliardo di vita del cosmo, un'epoca in cui non poteva ancora esistere essendo effetto di nucleosintesi stellare, secondo il modello del Big Bang non ancora avvenuta in maniera sufficiente in quell'epoca cosmica.<ref>{{cita web|url=https://www.cam.ac.uk/research/news/webb-sees-carbon-rich-dust-grains-in-the-first-billion-years-of-cosmic-time|titolo=Webb sees carbon-rich dust grains in the first billion years of cosmic time|sito=University of Cambridge}}</ref> Il [[consenso scientifico]] maggioritario considera di non mettere in dubbio il modello Lambda-CDM e che queste galassie siano molto antiche ma compatibili col modello standard, al netto di problemi di calibrazione del telescopio.
=== Interazioni tra galassie e quasar ===
Durante degli studi effettuati negli [[Anni 1960|anni sessanta]], l'[[astronomo]] [[Halton Arp]] individuò dei possibili collegamenti tra alcune galassie con dei quasar e si riteneva che entrambi questi oggetti, essendo vicini a causa di queste interazioni, avessero avuto un redshift simile per via della [[legge di Hubble]].<ref>
{{cita web|titolo=Halton Arp e il mistero dei quasar|url=http://www.gruppoastronomicotradatese.it/arp/arp01.htm|accesso=7 marzo 2009}}</ref> Al contrario di quanto atteso, si calcolò un'estrema diversità tra i valori dei due redshift, come nel caso della galassia NCG 4319, e questo dato sembrava mettere in crisi l'idea dell'espansione dell'universo, poiché due oggetti vicini devono avere un simile spostamento verso il rosso dovuto all'espansione del cosmo.<ref name=NGC-4319>{{cita web|titolo=NGC 4319 and Markarian 205|url=http://heritage.stsci.edu/2002/23/supplemental.html|accesso=7 marzo 2009|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090217180048/http://heritage.stsci.edu/2002/23/supplemental.html|urlmorto=sì}}</ref> Per risolvere questo problema, che avrebbe colpito le basi della teoria del Big Bang, si è ipotizzato che la differenza nei redshift sia dovuta al fatto che queste due galassie, generalmente molto attive, abbiano "espulso" il quasar; a questo punto la differenza dei redshift non sarebbe da attribuire a cause cosmologiche, ma a caratteri locali del sistema considerato.<ref name=NGC-4319 />
=== Materia oscura ===
{{vedi anche|Materia oscura}}
[[File:Cosmological composition.jpg|thumb|upright=1.7|Un [[Diagramma a torta|grafico a torta]] mostra le percentuali di composizione dei vari componenti della densità di energia dell'universo, in base al [[Modello Lambda-CDM|modello ΛCDM]]. All'incirca il 95% della densità di energia è costituita da forme esotiche, come la [[materia oscura]] e l'[[energia oscura]].]]
Durante gli [[Anni 1970|anni settanta]] e [[anni 1980|ottanta]] numerose osservazioni hanno mostrato che non c'è abbastanza materia visibile nell'universo per spiegare l'apparente forza di attrazione gravitazionale fra le galassie e al loro interno. Ciò ha portato l'idea che circa il 90% della materia dell'universo sia [[materia oscura]], che non emette luce e non interagisce con la normale materia barionica. Inoltre, l'ipotesi che l'universo sia costituito principalmente da materia ordinaria porta a previsioni in forte contrasto con le osservazioni; in particolare
L'ipotesi della materia oscura viene suggerita da numerose osservazioni: le anisotropie della radiazione di fondo, la dispersione delle velocità degli [[Gruppi e ammassi di galassie|ammassi di galassie]], le distribuzioni della struttura a larga scala, gli studi sulle [[Lente gravitazionale|lenti gravitazionali]] e le misure degli ammassi di galassie attraverso i [[Astronomia a raggi X|raggi X]].<ref>
{{cita web|cognome=Keel|nome=B.|url=http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/darkmatter.html|titolo=Dark Matter|accesso=28 maggio 2007}}</ref>
Le evidenze della materia oscura derivano dall'influenza gravitazionale sulla materia ordinaria, anche se nessuna sua particella è mai stata osservata in [[laboratorio]]. Sono state proposte molte particelle come appartenenti a questo tipo di materia e molti progetti per studiarle direttamente sono in corso.<ref name="pdg">
{{cita pubblicazione|cognome=Yao|nome=W.M., ''et al.''|anno=2006|titolo=Review of Particle Physics|rivista=[[Journal of Physics]] G|volume=33|pp=1-1232|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001}} {{cita testo|url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/darkmatrpp.pdf|titolo=Chapter 22: Dark matter articolo in PDF}}</ref>
=== Energia oscura ===
{{vedi anche|Energia oscura}}
Le misure sulla relazione tra il [[Spostamento verso il rosso|redshift]] e la [[Magnitudine apparente|magnitudine]] delle [[Supernova di tipo Ia|supernovae di tipo Ia]] hanno mostrato che l'espansione dell'universo sta [[Universo in accelerazione|accelerando]] da quando il cosmo aveva all'incirca metà della sua attuale età. Per spiegare questa accelerazione, la [[relatività generale]] richiede che la maggior parte dell'energia dell'universo sia costituita da una componente con un'alta [[Equazione di stato (cosmologia)|pressione negativa]], soprannominata "[[energia oscura]]". Questo tipo di energia viene suggerita da molti tipi di prove: le misure della radiazione di fondo indicano che l'universo è molto piatto dal punto di vista spaziale e quindi, in base alla relatività generale, esso deve avere quasi esattamente la [[Equazioni di Friedmann|densità critica]] del rapporto tra massa ed energia; invece la densità di massa del cosmo, che può essere misurata dai raggruppamenti gravitazionali, raggiunge solamente il 30% circa della densità critica.<ref name="peebles" /> Poiché l'energia oscura non si raggruppa nel modo ordinario, quest'ultima è la migliore spiegazione per completare la parte mancante di densità di energia. L'energia oscura è inoltre richiesta da due misure geometriche della curvatura totale dell'universo: una utilizzando la frequenza delle [[Lente gravitazionale|lenti gravitazionali]] e l'altra utilizzando il modello caratteristico della struttura a larga scala del cosmo come un [[regolo calcolatore|regolo]].
La pressione negativa è una proprietà dell'[[energia del vuoto]], ma l'esatta natura dell'energia oscura rimane uno dei grandi misteri del Big Bang. Alcuni possibili candidati per spiegare quale sia l'esatta forma di tale energia sono la [[costante cosmologica]] e la [[Quintessenza (fisica)|quintessenza]]. I risultati dal satellite WMAP (forniti nel [[2008]]), che combinano i dati ricevuti dalla radiazione di fondo e da altre sorgenti, indicano che l'attuale universo è costituito dal 72% di energia oscura, dal 23% di materia oscura, dal 4,6% di materia ordinaria e da meno dell'1% di [[Neutrino|neutrini]].<ref name="wmap5year" /> La densità di energia dovuta alla materia diminuisce con l'espansione dell'universo, ma la densità dovuta all'energia oscura rimane all'incirca costante durante l'espansione cosmica. Pertanto la materia costituì una parte più importante della densità di energia nel passato rispetto ad oggi, ma il suo contributo continuerà a diminuire nel futuro, poiché l'energia oscura diventerà sempre più dominante.
Nel [[Modello Lambda-CDM|modello ΛCDM]], l'attuale miglior modello del Big Bang, l'energia oscura viene spiegata tramite la presenza di una [[costante cosmologica]], introdotta nella relatività generale; tuttavia la dimensione della costante, che spiega correttamente l'energia oscura, è più piccola di circa 120 [[Ordine di grandezza|ordini di grandezza]] rispetto alle stime basate sulla [[gravità quantistica]].<ref>
{{cita web|url = http://physics.infis.univ.trieste.it/~monaco/node30.html|titolo = Le supernove lontane e la costante cosmologica|accesso = 17 aprile 2009|urlmorto = sì|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090520134610/http://physics.infis.univ.trieste.it/~monaco/node30.html}}
</ref> La distinzione tra la costante cosmologica e le altre forme per spiegare l'energia oscura è un'area molto attiva dell'attuale ricerca.
== Il futuro secondo la teoria del Big Bang ==
{{vedi anche|Destino ultimo dell'universo}}
Prima delle osservazioni dell'[[energia oscura]], i cosmologi ritenevano possibili
* Una prima ipotesi
* Una seconda ipotesi
* Una terza ipotesi è il cosiddetto [[universo oscillante]] o ciclico.
Le moderne osservazioni riguardanti l'[[Universo in accelerazione|espansione accelerata]] hanno aggiunto nuovi possibili scenari, poiché implicano che una parte sempre maggiore dell'universo visibile passerà oltre l'[[orizzonte degli eventi]] e non potrà più essere in contatto con noi. Il risultato finale è per il momento sconosciuto. Il [[Modello Lambda-CDM|modello ΛCDM]] definisce l'[[energia oscura]] nella forma della [[costante cosmologica]]. Questa teoria suggerisce che solo i sistemi legati gravitazionalmente, come le galassie, si conserverebbero e sarebbero soggetti alla morte termica durante l'espansione e il raffreddamento del cosmo. Un'altra forma di energia oscura, conosciuta come [[energia fantasma]], implica che gli ammassi di galassie, stelle, pianeti, atomi, nuclei e la stessa materia sarebbero distrutti dal continuo aumento della velocità di espansione, in un processo noto come [[Big Rip]].<ref>
{{cita pubblicazione|titolo=Phantom Energy and Cosmic Doomsday|url=https://archive.org/details/arxiv-astro-ph0302506|rivista=Physical Review Letters|volume=91|p=071301|anno=2003|id=[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/astro-ph/0302506 astro-ph/0302506]|nome=R.R|cognome=Caldwell|coautori=Kamionkowski, M.; Weinberg, N.N.|doi=10.1103/PhysRevLett.91.071301}}</ref>
Attualmente le teorie più diffuse sono quelle legate al [[inflazione eterna|modello inflazionario di multiverso]] in continua espansione (maggioritario fra i cosmologi) e quelle del [[universo oscillante|modello ciclico]].<ref>Helge Kragh, ''Higher Speculations: Grand Theories and Failed Revolutions in Physics and Cosmology'', Oxford University, 2011, p.206</ref>
== Limiti della teoria ==
La principale critica alla teoria da parte dei fautori della teoria dello stato stazionario era che non rispettasse una regola inviolabile nel mondo naturale, la [[Legge della conservazione della massa (chimica)|legge di Lavoisier]] (la quale tuttavia, come la relatività, pare perdere di validità a livello quantistico).<ref>{{cita testo|url=http://scienzapertutti.lnf.infn.it/index.php?option=com_content&view=article&id=1860:0411-il-postulato-di-lavoisier-e-valido-nei-momenti-precedenti-del-big-bang&catid=142&Itemid=347|titolo=Il postulato di Lavoisier è valido nei momenti precedenti al Big Bang?|accesso=24 novembre 2015|dataarchivio=25 novembre 2015|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20151125041325/http://scienzapertutti.lnf.infn.it/index.php?option=com_content&view=article&id=1860:0411-il-postulato-di-lavoisier-e-valido-nei-momenti-precedenti-del-big-bang&catid=142&Itemid=347|urlmorto=sì}}</ref> In questo caso fu fondamentale stabilire che il Big Bang non creò nuova massa, ma espanse massa già esistente nel punto compresso della singolarità.<ref>{{cita testo|url=https://www.quora.com/Doesnt-the-Big-Bang-Theory-violate-the-Law-of-Conservation-of-Mass-postulate|titolo=Doesn't the Big Bang Theory violate the "Law of Conservation of Mass" postulate?}}</ref> Il modello cosmologico del Big Bang è stato sviluppato estrapolando le conoscenze fisiche attuali sino ad energie molto più grandi di quelle studiate sperimentalmente e a scale di distanza immense. La possibilità, quindi, di trovare conferme alla teoria del Big Bang è sottoposta a limiti teorici e osservativi. Il modello standard della fisica delle particelle dovrebbe essere valido sino a energie di circa 250 miliardi di elettronvolt, un livello corrispondente a circa 10<sup>−12</sup> secondi dopo il Big Bang. Ogni affermazione relativa ad epoche antecedenti è fondata su teorie scientifiche non sufficientemente consolidate<ref>[[Amedeo Balbi]], ''I limiti della cosmologia'', Le Scienze, agosto 2011, pp.46-51.</ref>.
Anche l'osservazione diretta non può coprire le prime fasi del Big Bang. Infatti le onde elettromagnetiche non potevano essere trasmesse prima della formazione dell'idrogeno neutro, quando fu emessa la radiazione cosmica di fondo. L'osservazione dell'universo prima di tale evento potrebbe in linea di principio essere condotta rilevando le onde gravitazionali o i neutrini emessi, ma non esiste ancora alcuna tecnologia in grado di eseguire queste misure.
Quindi la teoria del Big Bang risulta fondata su teorie sicuramente affidabili e confermate da osservazioni solo per la descrizione dell'evoluzione dell'universo dalla nucleosintesi primordiale in poi. Particolarmente incerte sono le affermazioni sulla forma globale dell'universo e sulla sua evoluzione nel lontano futuro. Infatti l'osservazione è limitata dalla finitezza della velocità della luce che determina un orizzonte invalicabile. Ogni estrapolazione oltre tale orizzonte è fondata su assunzioni più o meno implicite sulle proprietà topologiche dello spaziotempo e sulla sua regolarità ed è perciò puramente ipotetica. Localmente l'universo sembra essere piatto (euclideo), ma è impossibile escludere la presenza di una piccola curvatura che determinerebbe una forma globale completamente diversa.
La scoperta dell'accelerazione dell'espansione dell'universo e la conseguente ipotesi dell'esistenza di una energia oscura ha creato ulteriori motivi di incertezza. Il modello di energia oscura adottato è utilizzato nella misura della curvatura dell'universo tramite le osservazioni della radiazione cosmica di fondo, benché i vincoli osservativi sull'energia oscura siano stati determinati nell'ipotesi che l'universo sia piatto.
Per cercare di rispondere almeno ad alcuni di questi interrogativi è in corso di sviluppo la [[cosmologia quantistica]].
== Riflessioni filosofiche e teologiche ==
{{vedi anche|Cosmogonia}}
{{Citazione|Se l'universo non è sempre esistito, la scienza si trova di fronte alla necessità di spiegarne l'esistenza.|[[Arno Penzias]], 1979<ref>
{{cita web|lingua=en|cognome=Bergman|nome=Jerry|url=http://www.asa3.org/ASA/PSCF/1994/PSCF9-94Bergman.html|titolo=Arno A. Penzias: Astrophysicist, Nobel Laureate|accesso=11 novembre 2016}}</ref>}}
Il Big Bang è una teoria scientifica e come tale la sua validità, o il suo abbandono, dipende dal suo accordo con le osservazioni. Essendo una teoria che tratta dell'origine della realtà, spesso è stata spunto per riflessioni teologiche e filosofiche. Sino agli [[anni 1930|anni trenta]] quasi tutti i maggiori cosmologi ritenevano che l'universo fosse eterno e secondo molti ciò rendeva l'esistenza di un Dio creatore un'ipotesi superflua.<ref>Ad esempio: «La materia esiste. Dal nulla non nasce nulla: per conseguenza la materia è eterna. Noi non possiamo ammettere la creazione della materia», Ludwig Plate, in Erich Wasmann-Ludwig Plate, ''Ultramontane Weltanschauung und moderne Lebenskunde Orthodoxie Und Monismus'', 1907, pag. 55.</ref><br />Con la proposta della teoria del Big Bang, di cui il principale autore era il sacerdote cattolico [[Georges Lemaître]] (assieme a [[Aleksandr Aleksandrovič Fridman]] e [[George Gamow]]), molti obiettarono che l'origine finita del tempo implicita nel Big Bang introduceva concetti teologici all'interno della fisica; questa obiezione fu più tardi ripetuta da [[Fred Hoyle]] e da altri sostenitori della [[teoria dello stato stazionario]].<ref>{{cita|H. Kragh|1996|Princeton}}.</ref> Invece nel 1951, durante l'incontro annuale con la [[Pontificia accademia delle scienze]], [[papa Pio XII]] si felicitò che sembrasse superato un ostacolo alla concordanza fra scienza e fede:{{citazione|Pare davvero che la scienza odierna, risalendo d'un tratto milioni di secoli, sia riuscita a farsi testimone di quel primordiale «Fiat lux», allorché dal nulla proruppe con la materia un mare di luce e di radiazioni, mentre le particelle degli elementi chimici si scissero e si riunirono in milioni di galassie. È ben vero che della creazione nel tempo i fatti fin qui accertati non sono argomento di prova assoluta, come sono invece quelli attinti dalla metafisica e dalla rivelazione, per quanto concerne la semplice creazione, e dalla rivelazione, se si tratta di creazione nel tempo. I fatti pertinenti alle scienze naturali, a cui Ci siamo riferiti, attendono ancora maggiori indagini e conferme, e le teorie fondate su di essi abbisognano di nuovi sviluppi e prove, per offrire una base sicura ad un'argomentazione, che per sé è fuori della sfera propria delle scienze naturali. Ciò nonostante, è degno di attenzione che moderni cultori di queste scienze stimano l'idea della creazione dell'universo del tutto conciliabile con la loro concezione scientifica, e che anzi vi siano condotti spontaneamente dalle loro indagini; mentre, ancora pochi decenni or sono, una tale «ipotesi» veniva respinta come assolutamente inconciliabile con lo stato presente della scienza.|Discorso di Pio XII alla Pontificia Accademia delle Scienze del 22 novembre 1951<ref>{{cita testo|url=https://w2.vatican.va/content/pius-xii/it/speeches/1951/documents/hf_p-xii_spe_19511122_di-serena.html|titolo=Testo del discorso}}</ref>}}
Il collaboratore che aveva preparato questo discorso di circostanza mescolò, sia pure in modo ipotetico, la teoria scientifica del Big Bang con il concetto teologico di "creazione dal nulla", intrecciando quindi [[fisica]] e [[metafisica]], un concetto che Lemaitre aveva accuratamente evitato nel suo articolo, in cui la descrizione del Big Bang comincia con un "[[uovo cosmico]]" o "atomo primitivo" di dimensioni arbitrariamente piccole, ma sempre finite, e contenente già tutta la massa dell'universo. Data l'incertezza dei dati cosmologici allora disponibili per tarare i parametri delle equazioni del suo modello, Lemaitre sviluppò esplicitamente solo il caso limite in cui il Big Bang era infinitamente remoto nel tempo, in modo da non essere attaccato neppure per aver ipotizzato una durata finita dell'universo. La vaghezza del discorso papale, mai tradotto in lingua inglese, è all'origine della diceria molto diffusa nel mondo anglosassone che il papa intendesse strumentalizzare la nuova scoperta a fini apologetici; tale posizione fu principalmente espressa ad esempio da [[Fred Hoyle]] e [[Halton Arp]] (contrari al Big Bang) e più tardi da [[Stephen Hawking]]. Secondo Hawking: {{Citazione|La Chiesa cattolica, d'altra parte, si impadronì del modello del ''big bang'' e nel 1951 dichiarò ufficialmente che esso è in accordo con la Bibbia.|''Dal Big Bang ai buchi neri'', XVI edizione, Rizzoli 1989, p.65}} Hawking probabilmente ignorava la differenza fra una dichiarazione dogmatica e un discorso di circostanza e probabilmente conosceva solo per sentito dire il discorso papale, in cui ci si limita a rallegrarsi del fatto che alcuni moderni cosmologi "stimano l'idea della creazione dell'universo del tutto conciliabile con la loro concezione scientifica".<ref>Così come nello stesso testo parla di un'affermazione di [[Giovanni Paolo II]] alla Pontificia Accademia delle Scienze come incitante a non indagare le cause ultime dell'universo</ref>
Ne ''[[Il grande disegno (Hawking)|Il grande disegno]]'' il fisico inglese assume la posizione [[Positivismo|positivista]] affermando che la fisica ha ormai preso il posto della metafisica, ma questo pensiero venne criticato anche da fisici e pensatori non credenti (come [[Roger Penrose]] e [[Umberto Eco]]).<ref>{{Cita web|url=http://www.uaar.it/news/2011/04/18/filosofia-morta-eco-replica-hawking/|titolo =La filosofia è morta? Eco replica ad Hawking|autore=Stefano Marullo |data =18 aprile 2011|editore =UAAR|accesso=2 maggio 2015}}</ref><ref>{{Cita news|lingua = en|autore=Roger Penrose |url = https://www.ft.com/cms/s/2/bdf3ae28-b6e9-11df-b3dd-00144feabdc0.html#axzz1CSIgPlwa|titolo=The Grand Design|pubblicazione =[[The Financial Times]]|data =4 settembre 2010|accesso=2 maggio 2015}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=3141|titolo =Hawking Gives Up|autore=Peter Woit |data =7 settembre 2010|lingua = en|editore =Department of Mathematics Columbia University|accesso=2 maggio 2015}}</ref>
Lo stesso Hawking puntualizzerà poi, quasi rispondendo a Penzias e alle "interpretazioni religiose": {{Citazione|Non ha senso parlare di un tempo prima della nascita dell'Universo, perché il tempo è stato sempre presente, sebbene in una forma diversa da quella che noi umani siamo abituati a misurare. [Lo spaziotempo] si avvicinava a raggiungere il niente, ma non è mai stato il niente, non c'è mai stato un Big Bang che ha prodotto qualcosa dal nulla. Sembra così soltanto da una prospettiva umana.|Stephen Hawking<ref name=hawking1>{{cita web|titolo=Che cosa c'era prima del Big Bang? Una volta Hawking rispose così|sito=Focus.it|url=https://www.focus.it/scienza/spazio/prima-del-big-bang-la-versione-di-hawking}}</ref>}}
Ribadì che il concetto di creazione dal nulla applicato alla cosmologia è solamente una convenzione scientifica, non un evento in senso metafisico: {{Citazione|Gli eventi precedenti al Big Bang sono semplicemente non definiti, perché non c'è modo di misurare che cosa sia successo a tali eventi. Poiché gli eventi avvenuti prima del Big Bang non hanno conseguenze osservazionali, si possono anche tagliare fuori dalla teoria, e dire che il tempo è iniziato con il Big Bang.|ibidem<ref name=hawking1/>}}
Secondo questa interpretazione non ha senso porsi la domanda di cosa ci fosse prima del Big Bang; e a livello di [[filosofia della scienza]], per dirla con le parole di [[Claude Lévi-Strauss]] "più che dare risposte sensate, una mente scientifica formula domande sensate".
La fisica può attualmente, comunque, risalire [[Fisica matematica|matematicamente]] all'indietro nel tempo solo fino al "[[tempo di Planck]]", pochi istanti dopo l'inizio dello spaziotempo, quando cioè le dimensioni dell'universo erano così piccole che le leggi fisiche conosciute perdono validità. Retrocedere oltre non è possibile se non per via ipotetica. La gravità classica inclusa nella [[relatività generale]] non descrive più quei momenti (altrimenti l'universo sarebbe collassato in un [[buco nero]], né è possibile identificare attualmente il Big Bang come un [[buco bianco]]), e non esiste un modello di [[gravità quantistica]] verificato e accettato che spieghi energia oscura e repulsività delle particelle a livello infinitamente piccolo. Attualmente la fisica ha esplorato diversi modelli teorici per mostrare che l'ipotesi di una creazione dal nulla può essere evitata e sostituita con altre che non presuppongono un Dio creatore. Fra queste, le più note sono l'ipotesi del [[multiverso]] che ha l'inconveniente di dover ipotizzare l'esistenza di una molteplicità infinita di universi, quella di un [[universo oscillante|universo ciclico]] e il modello di Hawking in cui l'universo è illimitato, ma privo di un istante iniziale a cui possa eventualmente essere associato l'intervento creatore ([[stato di Hartle-Hawking]]).
[[Lawrence Krauss]] nel suo testo ''[[L'universo dal nulla]]'' tenta di rispondere ad alcune domande [[ontologia|ontologiche]], come quella posta da [[Leibniz]]: {{citazione|Perché c’è qualcosa piuttosto che [[nulla]]? (...) Quello che abbiamo imparato è che questo tipo di “nulla” è instabile. Dunque lo [[falso vuoto|spazio vuoto]] è instabile.|Lawrence M. Krauss<ref>{{Cita web |url=http://www.gruppomacro.com/blog/nuove-scienze/dal-nulla-al-nulla-quattro-chiacchiere-cosmiche-con-l-astrofisico-lawrence-kraus |titolo=''Dal nulla al nulla. Quattro chiacchiere cosmiche con l’astrofisico Lawrence Krauss'' |accesso=30 dicembre 2015 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20181203055447/https://www.gruppomacro.com/blog/nuove-scienze/dal-nulla-al-nulla-quattro-chiacchiere-cosmiche-con-l-astrofisico-lawrence-kraus |urlmorto=sì }}</ref>}}
[[Margherita Hack]], sostenendo il modello del multiverso in [[inflazione eterna]] ha invece dichiarato l'impossibilità di trovare un significato ultimo anche di tipo scientifico nel suo saggio ''Il perché non lo so''.
D'altro canto non mancano nemmeno attualmente scienziati credenti, come [[Antonino Zichichi]], [[Michael G. Strauss]] e [[Frank Tipler]]<ref>{{cita testo|url=https://www.uccronline.it/2017/02/15/il-fisico-del-cern-la-causa-delluniverso-devessere-trascendente/|titolo=Fisico del CERN: "La causa dell'universo deve essere trascendente"}}, Unione Cristiani Cattolici Razionali</ref><ref>[[Frank Tipler]], ''Fisica del cristianesimo''</ref><ref>A. Zichichi, ''Perché io credo in Colui che ha fatto il mondo'', Milano, Il Saggiatore, 1999</ref> che utilizzano la teoria del Big Bang o la [[Fine-tuned Universe|perfezione delle leggi fisiche]] come supporto a forme di [[creazionismo]] (specialmente negli [[Stati Uniti d'America|Stati Uniti]]), o al [[disegno intelligente]] e come integrazione della propria fede cristiana nella propria vita di uomini di scienza, vedendo nel Big Bang e in un ipotetico [[Big Crunch]] o [[Big Rip]] concetti affini all'[[escatologia cristiana]]. Gli stessi teologi cattolici però hanno spesso messo in guardia da un eccessivo [[sincretismo]] fisico-religioso attuato sia da credenti che da noncredenti, ad esempio confondendo la [[prova ontologica]] (come le Cinque Vie di [[Tommaso d'Aquino]]) con il Big Bang, o con l'uso ateologico del [[rasoio di Occam]] applicato all'universo (com'era d'uso dal [[materialismo]] settecentesco in poi), spesso reso tutt'uno col concetto filosofico di "[[Mondo (filosofia)|mondo]]" (si vedano le teorie di [[Paul Henri Thiry d'Holbach]]); riferendosi a idee avanzate della teoria del Big Bang come lo stato di Hartle-Hawking, e implicitamente a Zichichi e agli scienziati credenti, padre Juan José Sanguineti (professore all'Ateneo Romano della [[Pontificia Università della Santa Croce|Santa Croce]]) scrive che «l'idea di creazione divina non trova un posto nell'indagine fisica per [[Scetticismo metodologico|motivi metodologici]], innanzitutto perché non spetta alla fisica occuparsi degli interventi di Dio sul mondo, visto che il suo ambito di ricerca resta limitato alle cause sensibili e sperimentabili (...) le cosmologie quantistiche, anche se privano di valore gli argomenti teologici che si basavano troppo direttamente sulla teoria del Big Bang classico (il quale non sarebbe “creato da Dio” poiché emerso da un quadro quantistico), tuttavia non sono incompatibili con la dottrina metafisica della creazione divina dell'universo (...) La fisica non può arrivare da sola alla concezione di un Dio Creatore ma, senza l'ostacolo di premesse [[Positivismo|positiviste]], la cosmologia fisica fornisce un quadro molto naturale e atto alla riflessione filosofica sul senso e sull'origine dell'essere finito».<ref>Juan José Sanguineti, ''La creazione nella cosmologia contemporanea'', ACTA PHILOSOPHICA, vol. 4 (1995), fasc. 2 -PAGG. 285-313, Ateneo Romano della Santa Croce</ref>
Gli schieramenti attuali nelle discussioni filosofiche sul Big Bang non seguono comunque lo spartiacque atei/credenti: molti esponenti del [[materialismo]] hanno accettato il Big Bang e molti sostenitori del [[creazionismo]] e della religione lo rifiutano. Questi dibattiti avvengono principalmente nell'ambito di ambienti in cui la cultura predominante è stata quelle delle religioni monoteiste creazioniste, infatti come avviene per la maggiore accettazione dell'[[evoluzionismo]], in altre religioni che prevedano [[Kalpa|cicli]] infiniti come [[buddhismo]] e [[induismo]] (o l'[[eterno ritorno]] presente come credenza diffusa nel [[neopaganesimo]] o in certa [[Naturalismo (religione)|religiosità naturalistica]] basata sui cicli delle [[Stagione|stagioni]]), si tendono ad accettare le implicazioni del Big Bang come una fase di espansione nella vita dell'universo, dal cui il consenso che le teorie di [[Big Bounce]] e in generale tutti i [[Universo oscillante|modelli ciclici]] hanno nel retroterra culturale da cui provengono scienziati indiani, dove le scritture induiste ([[Veda]], [[Upanishad]] e [[Bhagavadgītā]]<ref>"Al termine di un ciclo (kalpa), o Figlio di Kunti, tutti gli esseri ritornano allo stato non manifesto della Mia Natura Cosmica (Prakriti). All'inizio del ciclo seguente Io li proietto di nuovo fuori. ([[Krishna]] in ''Bhagavadgītā'', IX: 7)</ref>) si concentrano appunto su universi eterni che si distruggono e si ri-espandono (si vedano [[cosmologia buddhista]] e [[cosmologia induista]]).<ref name="huffingtonpost">{{cita news|url=http://www.huffingtonpost.com/gadadhara-pandit-dasa/hinduism-science-spirituality-intersect_b_967628.html?ir=India|titolo=Hinduism: Where Science and Spirituality Intersect | Gadadhara Pandit Dasa|editore=huffingtonpost.com|accesso=20 agosto 2015|data=20 settembre 2011}}</ref><ref name="huffingtonpost2">{{cita news|url=http://www.huffingtonpost.com/philip-goldberg/are-eastern-religions-mor_b_628533.html?ir=India|titolo=Are Eastern Religions More Science-Friendly? | Philip Goldberg|editore=huffingtonpost.com|accesso=20 agosto 2015|data=5 luglio 2010}}</ref>
Concludendo, la [[scienza]] in quanto tale studia solo i fenomeni osservabili, mentre la creazione dell'Universo è, per definizione, un evento irripetibile non osservabile direttamente. La capacità degli scienziati di analizzare eventi unici del passato remoto, come quello della creazione dell'universo, è limitata, perché questi non possono essere osservati direttamente e non sono ripetibili in laboratorio. La scienza può tuttavia misurare gli effetti di questi eventi (ad esempio la [[radiazione cosmica]] di [[microonde]], il cosiddetto "eco del Big Bang") e interpretare queste osservazioni con degli strumenti scientifici. Dall'estrapolazione gli scienziati possono costruire un accurato quadro del passato. Secondo gli aderenti al [[naturalismo (filosofia)|naturalismo filosofico]] in questa maniera è possibile conoscere ogni elemento del passato, ma quest'idea non è universalmente accettata e alcuni propongono dei mezzi per conoscere il passato che vanno al di là della ricerca scientifica.
La continua ricerca scientifica e cosmogonica per capire l'origine dell'Universo si è arricchita, dal febbraio del [[2009]], di un significativo strumento scientifico localizzato nelle montagne [[Svizzera|svizzere]], al confine con la [[Francia]]. In questa zona è situato il ''[[Large Hadron Collider]]'' (LHC), un [[acceleratore di particelle]] che ha, come compito fondamentale, quello di indagare sull'esistenza del [[bosone di Higgs]], mattone fondamentale per la spiegazione [[Meccanica quantistica|quantistica]] dell'origine dell'Universo.<ref>Joanne Baker, ''50 grandi idee fisica quantistica'', pag. 130, Dedalo, 2014.</ref>
È invece definito da alcuni ricercatori di ispirazione religiosa "scienza della creazione" il tentativo di integrare la scienza e la fede [[religione abramitica|abramica]] prendendo spunto dalle cause sovrannaturali della creazione descritte nella [[Bibbia]] nel [[Libro della Genesi]] e applicando il [[metodo scientifico]] nell'interpretazione dei fenomeni osservabili. Ad esempio, la teoria del Big Bang, da cui tutto avrebbe avuto inizio solo [[tempo lineare|da un certo punto in avanti]], è sembrata accordarsi con l'idea di una creazione dal nulla, come sostenuto da [[papa Pio XII]].<ref>Pio XII, ''Le prove dell'esistenza di Dio alla luce della scienza naturale moderna'', discorso alla Pontificia Accademia delle Scienze, 22 novembre 1951, in Pio XII, ''Discorsi agli intellettuali'' (1939-1954), pp. 97-110, Roma, Studium, 1955.</ref><ref>Sergio Rondinara, ''Interpretazione del reale tra scienza e teologia'', pp. 62-67, Città Nuova, 2007.</ref> D'altra parte, altre teorie come quella di un'espansione dell'universo e di un suo successivo collasso, ritenute in accordo coi modelli di gravità quantistica necessari per spiegare il periodo precedente al tempo di Planck dove la gravità macroscopica perde valore, a cui seguirebbe un nuovo big bang, sembrano più in accordo con la [[tempo ciclico|visione ciclica]] delle cosmogonie orientali.<ref>Mario Rigutti, ''Storia dell'astronomia occidentale'', pag. 252, Giunti Editore, 1999.</ref>
=== Interpretazioni religiose ===
Dall'emergere della teoria del Big Bang come paradigma cosmologico fisico dominante, ci sono state una varietà di reazioni da parte di gruppi religiosi riguardo alle sue implicazioni nelle varie cosmologie. Alcuni hanno cercato di armonizzare il Big Bang con i loro principi religiosi, altri hanno rifiutato o ignorato le prove della teoria del Big Bang.<ref>
{{cita web|cognome=Wright |nome=E.L|data=24 maggio 2009|titolo=Cosmology and|url=http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmo-religion.html|opera=Ned Wright's Cosmology Tutorial|accesso=15 ottobre 2009}}
</ref>
Molti filosofi atei si sono opposti all'idea che l'Universo abbia avuto un inizio: l'universo secondo loro potrebbe semplicemente essere esistito da sempre, ma con l'emergente evidenza della teoria del Big Bang, sia teisti che fisici hanno pensato che fosse possibile spiegarlo con il teismo<ref>
{{Cita libro|nome=J.F. |cognome=Harris|titolo=Analytic Philosophy of Religion|url=https://books.google.com/books?id=Rx2Qf9ieFKYC&pg=PA129|data=2002|isbn=978-1-4020-0530-5|citazione=Both theists and physicists have seen the big bang theory as leaving open such an opportunity for a theistic explanation.|editore=Springer Press}}</ref><ref name="Lerner - Theological Implications">{{Cita libro|url=https://books.google.com/books?id=IwNVDMOgQRQC&pg=PT469 |titolo=The Big Bang Never Happened: A Startling Refutation of the Dominant Theory of the Origin of the Universe|autore=Eric J. Lerner|editore=Vintage Books|citazione=From theologians to physicists to novelists, it is widely believed that the Big Bang theory supports Christian concepts of a creator. In February 1989, for example, the front-page article of the ''New York Times Book Review'' argued that scientists argued that scientists and novelists were returning to God, in large part through the influence of the Big Bang.|accesso=16 marzo 2012|isbn=978-0307773548|data=2010}}</ref>.
L'Encyclopædia dell'induismo, riferendosi alla Katha Upanishad 2:20, afferma che la teoria del Big Bang ricorda all'umanità che tutto si è originato dal [[Brahman]] e consiste in diversi "Big Bang" e "Big Crunches" che si susseguono ciclicamente.<ref name="huffingtonpost"/>
<ref name="huffingtonpost2"/>
Il fatto che secondo la teoria del Big Bang, l'Universo ha avuto origine assieme allo spazio-tempo 13,7 miliardi di anni fa, porta a pensare all'esistenza di una realtà priva di spazio-tempo da cui l'Universo si sarebbe originato e che potrebbe essere il Dio cristiano in quanto per definizione esso è eterno e onnipresente cioè privo di spazio-tempo infatti nel Salmo 139, Davide afferma: "Se salgo in cielo, tu vi sei; se mi trovo negli abissi, eccoti" mentre nel Salmo 90:2 si legge "Prima che nascessero le montagne e che tu generassi il mondo intero, da sempre e per sempre tu sei Dio". Anche alcune denominazioni cristiane protestanti conservatrici hanno accolto con favore la teoria del Big Bang come supporto ad una interpretazione storica della dottrina della creazione; tuttavia alcuni sostengono un'interpretazione molto letterale del libro della Genesi e respingono la teoria.
== Note ==
== Bibliografia ==
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* {{cita libro|nome=Amedeo|cognome=Balbi|wkautore=Amedeo Balbi|titolo=La musica del Big Bang. Come la radiazione cosmica di fondo ci ha svelato i segreti dell'universo|editore=Springer|anno=2007|isbn=978-88-470-0612-6}}
* {{cita libro|nome=Igor|cognome=Bogdanov|coautori=Grichka Bogdanov; Arkadiusz Jadczyk|titolo=Prima del Big Bang. L'origine dell'universo|editore=Longanesi|anno=2008|isbn=88-304-2257-6}}
* {{Cita libro|nome=Gale E.|cognome=Christianson|titolo=Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae|url=https://archive.org/details/edwinhubblemarin0000chri|anno=1996|editore=University of Chicago Press|cid=Chicago|isbn=0-226-10521-0|lingua=en}}
* {{Cita libro|cognome=Dicke|nome=Robert Henry|coautori=Peebles, P.J.E.|titolo=The big bang cosmology — enigmas and nostrums|editore=Cambridge University Press|cid=Dicke|lingua=en}}
* {{cita libro|nome=Maurizio|cognome=Gasperini|titolo=l'Universo prima del Big Bang: cosmologia e teoria delle Stringhe|editore=Franco Muzzio|anno=2002|isbn=88-7413-052-X}}
* {{Cita libro|cognome=Guth|nome=Alan|wkautore=Alan Guth|titolo=The Inflationary Universe: the quest for a new theory of cosmic origins|url=https://archive.org/details/inflationaryuniv0000alan|editore=Vintage Books|anno=1998|cid=Vintage|isbn=0-201-32840-2|lingua=en}}
* {{cita libro|nome=Margherita|cognome=Hack|wkautore=Margherita Hack|coautori=Pippo Battaglia; Walter Ferrari|titolo=Origine e fine dell'Universo|editore=UTET libreria|anno=2002|isbn=88-7750-944-9}}
* {{cita libro|nome=Margherita|cognome=Hack|titolo=L'Universo alle soglie del duemila|editore=Rizzoli BUR supersaggi|anno=1997|isbn=88-17-11664-5}}
* {{Cita libro|cognome=Hawking|nome=Stephen|wkautore=Stephen Hawking|titolo=[[Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo]]|annooriginale=1988|anno=1998|editore=Rizzoli|città=Milano|cid=Rizzoli|isbn=88-17-11521-5}}
* {{cita libro|nome=Stephen|cognome=Hawking|titolo=Buchi neri e universi neonati|editore=Rizzoli BUR supersaggi|anno=1997|isbn=88-17-25900-4}}
* {{Cita libro|cognome=Hawking|nome=Stephen|coautori=George Francis Rayner Ellis|titolo=The Large-Scale Structure of Space-Time|url=https://archive.org/details/largescalestruct0000hawk|città=Cambridge (UK)|editore=Cambridge University Press|anno=1973|cid=Hawking|isbn=0-521-20016-4|lingua=en}}
* {{Cita libro|cognome=d'Inverno|nome=Ray|titolo=Introducing Einstein's Relativity|url=https://archive.org/details/introducingeinst0000dinv|città=Oxford (UK)|editore=Oxford University Press|anno=1992|cid=Inverno|isbn=0-19-859686-3|lingua=en}}
* {{Cita libro|nome=Edward|cognome=Kolb|coautori=Michael Turner|titolo=The Early Universe|url=https://archive.org/details/bwb_P8-AUR-945|editore=Addison-Wesley|anno=1988|cid=Addison|isbn=0-201-11604-9|lingua=en}}
* {{Cita libro|cognome=Kragh|nome=Helge|titolo=Cosmology and Controversy|editore=Princeton University Press|città=Princeton (NJ)|anno=1996|cid=Princeton|isbn=0-691-02623-8|lingua=en}}
* {{Cita libro|nome=Edward Arthur|cognome=Milne|titolo=Relativity, Gravitation and World Structure|url=https://archive.org/details/dli.ernet.7948|editore=Oxford University Press|città=Oxford (UK)|anno=1935|
* {{Cita libro|nome=John|cognome=Peacock|titolo=Cosmological Physics|url=https://archive.org/details/cosmologicalphys0000peac|editore=Cambridge University Press|anno=1999|cid=Cambridge|isbn=0-521-42270-1|lingua=en}}
* {{Cita libro|nome=Roger|cognome=Penrose|wkautore=Roger Penrose|titolo=Singularities and Time-Asymmetry|url=https://archive.org/details/generalrelativit0000unse_w9v5|editore=Cambridge University Press|anno=1979|cid=Penrose|isbn=0-521-22285-0|lingua=en}}
* {{Cita libro|nome=Roger|cognome=Penrose|titolo=Difficulties with Inflationary Cosmology|editore=New York Academy of Sciences|anno=1989|doi=10.1111/j.1749-6632.1989.tb50513.x|cid=New York|lingua=en}}
* {{cita libro|nome=Gerald L.|cognome=Schroeder|titolo=Genesi e Big Bang|editore=Tropea Editore|anno=1991|isbn=88-438-0015-9}}
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=== Pubblicazioni scientifiche ===
<div class="references-small" style="-moz-column-count: 2; column-count: 2;">
* {{Cita pubblicazione|titolo=A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae|nome=E.|cognome=Hubble|linkautore=Edwin Hubble|rivista=[[Proceedings of the National Academy of Sciences]]|volume=15|
* {{Cita pubblicazione|titolo=Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results|nome=G., ''et al.''|cognome=Hinshaw|rivista=[[Astrophysical Journal]]|anno=2008|url=
* {{
* {{
* {{Cita pubblicazione|nome=P.J.E.|cognome=Peebles|coautori=Ratra, B.|titolo=The Cosmological Constant and Dark Energy|anno=2003|rivista=Reviews of Modern Physics|volume=75|doi=10.1103/RevModPhys.75.559|id=[[arXiv]]:[
* {{Cita pubblicazione|nome=A.A.|cognome=Penzias|coautori=Wilson, R.W.|titolo=A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s|rivista=[[Astrophysical Journal]]|volume=142|anno=1965|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1965ApJ...142..419P|doi=10.1086/148307|cid=Penzias}}
* {{Cita pubblicazione|nome=N.W., ''et al.''|cognome=Boggess|coautori=([[Cosmic Background Explorer|COBE]] collaboration)|anno=1992|titolo=The COBE Mission: Its Design and Performance Two Years after the launch|rivista=[[Astrophysical Journal]]|volume=397|doi=10.1086/171797|cid=COBE-NASA}}
* {{Cita pubblicazione|nome=D.N., ''et al.''|cognome=Spergel|coautori=([[WMAP]] collaboration)|titolo=Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology|url=
</div>
* {{en}} Narlikar, Jayant V. and T. Padmanabhan, ''
* {{en}} Morrison, Philip, and Phylis Morrison, "''
* {{en}} Marmet, Paul, "''
== Voci correlate ==
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* [[Cosmogonia]]
* [[Cronologia del Big Bang]]
* [[Modello Lambda-CDM|Modello standard della cosmologia]]
* [[Ontologia (fisica)]]
* [[Singolarità gravitazionale]]
* [[Origine
* [[Big Crunch]]
* [[Big Rip]]
* [[Big Bounce]]
* [[Inflazione (cosmologia)]]
== Altri progetti ==
{{Interprogetto|
{{Interprogetto/notizia|Il Big Bang in laboratorio|data=10 settembre 2008}}
*[[b:Calcoli scientifici con Julia/Big Bang|Wikibooks - Calcoli sul Big Bang in Julia]]
== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
* ''{{cita
* {{cita web | url = http://www.galileonet.it/news/8648/il-gran-rimbalzo-delle-origini | titolo = Il gran rimbalzo delle origini | accesso = 22 febbraio 2008 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20090209063141/http://www.galileonet.it/news/8648/il-gran-rimbalzo-delle-origini | urlmorto = sì }}
* {{cita web | url = http://www.lswn.it/astronomia/articoli/la_teoria_loop_quantum_gravity_ed_il_bouncing_universe | titolo = La teoria Loop Quantum Gravity ed il Bouncing Universe | accesso = 22 febbraio 2008 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20081014094650/http://www.lswn.it/astronomia/articoli/la_teoria_loop_quantum_gravity_ed_il_bouncing_universe | urlmorto = sì }}
;Siti di carattere divulgativo
* {{en}} Wright, Edward L., "''
* {{cita web|url=http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html|titolo=Prove del Big Bang|lingua=en}}
* {{en}} "''
* {{en}} [[Public Broadcasting Service|PBS]].org, "''
* {{en}} D'Agnese, Joseph, "''
* {{cita web|url=http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm|titolo=Ned Wright's Cosmology Tutorial|lingua=en}}
* {{cita web|url=http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm|titolo=What Happened Before the Big Bang?|lingua=en|accesso=22 febbraio 2008|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090608081808/http://www.science.psu.edu/alert/Bojowald6-2007.htm|urlmorto=sì}}
* {{Cita testo|lingua=en
* {{Cita testo|lingua=en
{{Universo}}
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[[Categoria:Cosmologia]]
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