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L’idea del multiverso: quali evidenze?

La storia dell’umanità può essere considerata come una sorta di viaggio verso la conoscenza, nonostante il nostro pianeta sia stato declassato dal centro dell’Universo a un corpo celeste roccioso che orbita attorno ad una stella di classe media che si trova, a sua volta, in una delle tante miliardi di galassie che popolano il cosmo. Tutto questo fa senso anche a molti fisici i quali ritengono oggi più di prima che anche il nostro Universo possa essere considerato come una minuscola porzione di una struttura più grande. L’idea è che ci potrebbero essere tantissimi universi che come “bolle” sono venuti all’esistenza e stanno crescendo esponenzialmente: stiamo parlando di una ipotesi o meglio di un modello noto come multiverso.

Una delle migliori evidenze sul multiverso venne scoperta nel 1998 quando i fisici si resero conto che l’Universo si sta espandendo in maniera accelerata. Essi introdussero un termine, “energia scura”, per indicare una misteriosa forza responsabile dell’accelerazione cosmica. Tuttavia, il valore della sua densità di energia, noto anche come costante cosmologica, è incredibilmente piccolo, ossia 120 ordini di grandezza più piccolo del valore predetto dal modello. Per decenni, i fisici hanno tentato di trovare una soluzione a questa discrepanza. “La migliore evidenza è che molto probabilmente la densità di energia deve essere molto piccola nel nostro Universo”, dice Yasunori Nomura, un fisico teorico dell’Università della California a Berkeley. In altre parole, ci potrebbero essere altri universi dove questo parametro assume un valore differente, ed è solo qui che il tasso di espansione dello spazio è proprio quello giusto per permettere alle stelle e alle galassie di formarsi e persino ai pianeti di ospitare la vita permettendo così agli essere viventi, come noi, di fare le dovute osservazioni. “Solo se questo valore dell’energia del vuoto rimane molto piccolo, noi possiamo esistere”, continua Nomura. “Non ci sono altre teorie che descrivono il perché misuriamo questo valore specifico”. Una ulteriore evidenza a favore dell’ipotesi del multiverso riguarda la teoria delle stringhe secondo cui le leggi fondamentali della fisica sono caratterizzate da determinate “fasi”, un po’ come la materia esiste nelle tre fasi solido, liquido e gas. Se ciò è vero, ci sarebbero altri universi dove le leggi della fisica si trovano in fasi differenti rispetto alle nostre, il che influenzerebbe i valori fondamentali delle costanti fisiche che osserviamo qui nel nostro Universo, come ad esempio la famosa costante cosmologica. “In questa situazione, avremo un insieme di regioni, alcune delle quali si trovano in una certa fase rispetto alle altre”, dice Matthew Kleban, un fisico teorico della New York University. Queste regioni potrebbero avere la forma di “bolle” da cui emergono continuamente nuovi universi. Una di queste potrebbe collidere con la nostra “bolla-universo” lasciando così delle “tracce” che, se rivelate, proverebbero, forse, l’esistenza di altri universi. Ma finora non abbiamo osservato queste collisioni, anche se i fisici sperano di poter trovare delle evidenze in un futuro non molto lontano (post). “Il cambiamento di fase di cui stiamo parlando è una sorta di versione ad altissima energia del cambiamento di fase, ad esempio, dell’acqua a vapore. In teoria, potremmo verificare il fatto che il nostro Universo non sia l’unico se si potesse produrre sperimentalmente una transizione di fase in termini energetici, anche se si correrebbe il rischio di andare fuori controllo distruggendo la Terra”, dice Kleban. “Se quelle transizioni di fasi esistono davvero, cioè se possono essere prodotte da qualche tipo di esperimento, allora essere devono esistere certamente in qualche parte dell’Universo”. Al momento, però, nessuno sta cercando di verificare questa ipotesi.

Tuttavia, ci sarebbe un modo relativamente più semplice. La teoria della relatività generale implica che il nostro Universo abbia una “forma” o meglio una geometria: potrebbe essere positiva, come una sfera, o negativa, come la forma di una sella. “Un universo a curvatura negativa sarebbe una chiara evidenza dell’esistenza di un multiverso”, dice Nomura. “Un universo a curvatura positiva mostrerebbe invece che c’è qualcosa di sbagliato con il nostro attuale modello di multiverso, anche se non proverebbe necessariamente che ne esista uno”. Ma verificare tutto ciò è qualcosa di (quasi) impossibile. Se esistono altri universi là fuori che non interagiscono con il nostro in alcun modo, non potremo mai provare la loro esistenza. Negli anni più recenti, i fisici hanno scoperto che l’Universo appare quasi interamente piatto. Ma c’è ancora una possibilità che sia leggermente curvo in una direzione o nell’altra e secondo Nomura entro i prossimi anni le misure della geometria dell’Universo saranno abbastanza precise per rivelare la minima curvatura dello spazio. Forse, ciò darebbe agli scienziati una nuova evidenza sulla natura e l’esistenza del multiverso. “Infatti, questa evidenza potrebbe essere ragionevolmente forte dato che non conosciamo alcuna altra teoria che possa in maniera naturale portare ad una curvatura non-nulla in termini osservativi”, dice Nomura. Se la curvatura fosse positiva, i teorici dovrebbero affrontare molte problematiche. Intanto non avrebbero alcuna spiegazione del perché il tasso di espansione dell’Universo è quello che viene misurato oggi. Le transizioni di fase all’interno della teoria delle stringhe dovrebbero anch’esse essere riviste. “Affronteremo problemi complicati”, aggiunge Nomura. “La nostra teoria dell’energia scura salterebbe se ci trovassimo di fronte alla curvatura sbagliata”. Ma con la curvatura giusta, un tale universo potrebbe portare i fisici a riguardare i valori delle costanti fisiche che, al momento, appaiono essere fondamentali. Se ci fossero davvero tanti universi differenti ognuno dei quali caratterizzato da diverse fasi delle leggi fisiche, potremmo non avere la necessità di cercare delle spiegazioni fondamentali in merito ad alcune proprietà che mostra il nostro Universo. Naturalmente, ciò vorrebbe dire che siamo ancora più piccoli di quanto possiamo aver mai immaginato. “E’ come fare un altro passo in questa crisi esistenziale. Avrebbe un grosso impatto nell’immaginario collettivo”, conclude Kleban.

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