Un solo universo o infiniti universi?

Ricollegandomi al precedente post sul tema degli universi multipli, dove ho discusso il concetto di multiverso, volevo segnalare oggi l’interessante libro di Alex Vilenkin, Un solo mondo o infiniti? Alla ricerca di altri universi, edito da Cortina Raffaello .

Vilenkin è uno dei cosmologi di fama mondiale. Egli ha scritto una lunga serie di articoli che riguardano il modello dell’espansione inflazionistica che si basano sull’idea secondo cui l’Universo potrebbe contenere alcuni difetti topologici dovuti a transizioni di fase, così come vengono descritte dalla teoria delle particelle  e dalla cosmologia quantistica. Oggi il modello inflazionistico mette in risalto una serie di domande quali: Perché lo stato fisico primordiale era così caldo e denso? Come e perché l’Universo si è espanso? Cosa c’era prima del Big Bang? “Il nostro orizzonte cosmico è di 13,7 miliardi di anni-luce e oltre questo orizzonte ci potrebbero essere, forse, altri universi con leggi fisiche completamente diverse dal nostro“, dice Vilenkin. A differenza dei suoi predecessori, egli promuove il concetto d’inflazione eterna e le sue implicazioni che essa determina per il principio antropico. L’idea di Vilenkin è che l’inflazione abbia avuto un inizio ma rimane eterna, producendo in continuazione universi paralleli come vere e proprie “bolle cosmiche”. “Si ritiene che l’inflazione sia quasi terminata nella nostra regione di Universo mentre invece continua in altre regioni dello spaziotempo dando luongo ad un numero infinito di bolle“, aggiunge Vilenkin. Quasi metà del libro è dedicato alla descrizione del modello cosmologico standard e la sua estensione all’espansione inflazionistica. In molti modelli inflazionistici c’è un argomento associato alle fluttuazioni quantistiche di un campo scalare, l’inflatone, per cui ci saranno sempre regioni dello spaziotempo che sono soggette all’inflazione e altre in cui essa non avviene e, in un sottoinsieme di queste, esisteranno universi che hanno proprietà piuttosto simili al nostro Universo. Dunque, date le assunzioni basi della teoria quantistica dei campi, l’inflazione eterna sembra quel processo più ragionevole rispetto ai tanti modelli inflazionistici proposti anche se non è del tutto assodato. Se l’inflazione eterna ha luogo, allora Vilenkin è convinto che esisteranno infinite configurazioni di universi ognuno dei quali saranno caratterizzate da proprie costanti fisiche della natura. Se tutto questo poi sia vero oppure no dipenderà dal modello, dalla natura stessa del campo inflatone e dai dettagli della teoria quantistica della gravità. A tal proposito, Vilenkin affronta una parte del libro dando una breve descrizione della teoria delle stringhe. Ma a mio parere, non ci dobbiamo dimenticare che la Fisica è una disciplina osservativa, basata sul metodo sperimentale. Oggi non siamo in grado di osservare altri big bang o regioni di spazio soggette ad una eventuale inflazione. Se queste esistono, si troveranno comunque al di fuori del nostro orizzonte osservativo, perciò sarà difficile verificare la loro presenza.

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L’Universo raccontato dal professor Frè

Sin dagli albori delle antiche civiltà, l’uomo ha sempre rivolto lo sguardo verso il cielo allo scopo di trovare, forse, una relazione che collegasse gli eventi terreni e gli astri attraverso gli dei. Con il solo ausilio dell’occhio nudo, gli antichi edificavano edifici o enormi strutture in pietra per osservare i movimenti del Sole, dei pianeti e delle stelle, e seguire l’alternarsi delle stagioni. Insomma per gli antichi il cielo era una sorta di gigantesco orologio sopra le teste che serviva per studiare e prevedere il movimento delle stelle, spesso legato al destino degli uomini e della storia. Ma dall’epoca in cui Galileo puntò il suo cannocchiale verso il cielo sono passati quattro secoli di osservazioni e di scoperte che ci hanno permesso di comprendere, almeno in gran parte, come funziona l’Universo. Nel libro del professor Pietro Frè che voglio segnalare oggi, Il fascino oscuro dell’inflazione. Alla scoperta della storia dell’Universo, edito da Springer-Verlag, viene raccontata la storia dell’astronomia, partendo dalle idee dell’Universo di Aristotele , che erano limitate ad un mondo statico, eterno e di dimensioni finite, fino alla visione più moderna di un Universo dinamico, immenso ed in espansione accelerata, creato non più da una singolarità iniziale, bensì da una piccolissima fluttuazione quantistica, così come vuole la cosmologia di stringa. Il progresso compiuto nel secolo scorso non ha paragoni rispetto ai secoli precedenti, basti pensare alla formulazione della teoria generale della relatività, che spiega la struttura dell’Universo su grande scala, e alla nascita della meccanica quantistica, l’altro modello matematico che invece ci descrive il mondo degli atomi e delle particelle. La scoperta dell’espansione dell’Universo, assieme alla rivelazione, per caso, della radiazione cosmica di fondo, cioè l’eco della grande esplosione iniziale, costituiscono i due pilastri fondamentali su cui si basa il modello cosmologico standard, o del Big Bang, che, però, presenta delle lacune. Oggi, l’inflazione rappresenta il modello teorico che meglio descrive l’evoluzione dell’Universo subito dopo le primissime fasi iniziali e permette di rivelare i misteri delle leggi fisiche su scale atomiche e in condizioni estreme di temperatura ed energia che sono caratteristiche del mondo delle stringhe e della gravità quantistica .