Stato stazionario vs Big Bang

Einstein nel 1916 formula la teoria della Relatività Generale e le soluzioni alle equazioni indicano che lo spazio-tempo non può fare a meno di espandersi o precipitare su se stesso, ma, non essendo pronto per questa verità, modifica le equazioni ottenute inserendo la costante cosmologica che permette al modello del cosmo di restare immobile per l'eternit,à in equilibrio fra il collasso e l'espansione.
Solo A. Friedmann decide di risolvere le equazioni di Einstein così come sono e prevede nel 1922, ignorato da tutti, un cosmo in espansione.
Sette anni più tardi Edwin Hubble annuncia al mondo l'allontanamento delle galassie: l'Universo non è immobile.

Nel 1927 un altro insegnante di matematica il belga Georges Lemaitre riscopre le soluzioni di Friedman e negli anni successivi, forte del risultato sperimentale di Hubble, si spinge un passo avanti fino a pensare che, se l'Universo si espande allora tutte le galassie all'inizio dei tempi dovevano trovarsi raggruppate in un punto piccolissimo, una specie di atomo primordiale. Era nata la teoria del Big Bang, ma passano quasi 20 anni prima che il Modello Standard per l'origine del cosmo trovi la sua forma compiuta.

Nel 1948 George Gamow decide di studiare cosa accade alla materia alle densità altissime dell'universo primordiale. Se nelle stelle - ipotizza - vengono costruiti elementi chimici a partire dai nuclei di idrogeno, anche il cosmo giovanissimo, caldo e denso, deve essere stato in grado di sintetizzare i nuclei dei primi elementi chimici. Gamow mette a punto insieme ad un suo studente, Ralph Alpher, i calcoli per prevedere l'entità di questa nucleo sintesi primordiale. E con un'ironia frequente fra i fisici, per rendere l'evento solenne, invita il fisico nucleare Hans Bethe a firmare l'articolo. Il 10 aprile 1948 esce su Physical Review questa sorta di ABC delle origini. Firmato appunto con le prime tre lettere dell'alfabeto greco: alfa, beta, gamma.
Alpher e Gamow non si limitano a prevedere la sintesi dei nuclei atomici leggeri nei primi minuti di vita del cosmo. Assieme ad Herman, un altro studente di Gamow, intuiscono che la radiazione termica di quell'epoca rovente deve vagare ancora per l'Universo. Attenuata, raffreddata, ma presente.
Ma l'idea del Big Bang piace ancora a pochi. E poi, l'idea che lo spazio e il tempo abbiano avuto un'origine sa troppo di genesi divina. Non a caso Lemaitre esulta, fiero del matrimonio perfetto fra la sua vocazione di matematico e quella di sacerdote. E nel 1951 la Chiesa Cattolica dichiara il Big Bang in accordo con la Bibbia.

E' a questo punto che appare sulla scena il grande avversario del Big Bang. Nel 1948 vede infatti la luce anche la Teoria dello Stato Stazionario. A proporla sono tre scienziati: Fred Hoyle, Thomas Gold e Herman Bondi.
L'idea è attraente dal punto di vista fisico ed elegante sul piano concettuale; l'universo non solo è identico da qualunque punto lo si guardi (Principio Cosmologico) ma anche in qualunque istante sia osservato (Principio Cosmologico Perfetto). Non c'è evoluzione, se non localmente. Si crea cioè in continuazione materia dal nulla che si frappone fra stella e stella, fra galassia e galassia. Niente espansione e niente inizio del tempo e dello spazio.
La guerra delle origini era ufficialmente aperta. Ed è proprio Hoyle che in un trasmissione radiofonica faccia a faccia con Gamow definisce sarcasticamente la teoria dell'avversario come la teoria del "grande botto”: il Big Bang era stato quindi battezzato dal suo peggior nemico.
Nel 1965 Arno Penzias e Robert Wilson scoprono la radiazione cosmica di fondo a microonde (CBMR). La teoria di Hoyle, Bondi e Gold regge a stento al colpo: è molto difficile spiegare il perché di una radiazione diffusa e omogenea nel cosmo, se essa non si è originata da una "palla di fuoco”. E altrettanto difficile è spiegare la sintesi degli elementi leggeri: secondo il Modello Standard l'elio viene costruito nei primi minuti di vita del cosmo, mentre nella Teoria dello Stato Stazionario l'unica fabbrica di elio possibile si trova all'interno delle stelle, ma questa sembra in grado di fornire al massimo il 2 o 3 per cento dell'elio presente nell'Universo.
Il Principio Cosmologico perfetto è violato, ma se l'Universo non è eterno resta da spiegare la sua origine. E il Big Bang non può farlo: l'istante iniziale nel Modello Standard è una singolarità nello spazio-tempo. Un luogo evento inspiegabile dove l'energia, la densità, la materia e la temperatura sono infinite. Insomma, non c'è modo di scoprire il momento iniziale.