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Le leggi fisiche potrebbero ‘variare’ nell’Universo

L’immagine illustra la direzione dell’asse di dipolo proiettata nel cielo in coordinate equatoriali secondo i dati di Webb e collaboratori. La regione di color verde corrisponde alla direzione di dipolo derivata dagli spettri dei quasar osservati con il telescopio Keck. La regione in blu mostra la direzione del dipolo ottenuta con i soli spettri del VLT. La regione in rosso mostra la direzione del dipolo combinando i due insiemi di dati. Infine, la regione grigio chiara rappresenta la Via Lattea proiettata sul sistema equatoriale il cui nucleo è mostrato come un rigonfiamento.

Secondo uno studio condotto da alcuni ricercatori delle Università di New South WalesSwinburne e Cambridge è stato trovato che una delle leggi della natura, che riguarda le costanti della fisica, potrebbe variare nell’Universo.

Pare che una delle quattro forze fondamentali, l’elettromagnetismo, misurato mediante la cosiddetta costante di struttura fine alpha, vari da una parte all’altra dello spazio cosmico. In realtà, i primi segnali del fatto che alpha può essere considerata una *non costante* risalgono a circa una decina di anni fa quando John WebbVictor Flambaum e altri avevano analizzato i dati di un campione di quasar osservate con il telescopio Keck, anche se erano limitate ad una piccola porzione di cielo. Oggi, grazie al VLT, Webb e colleghi hanno raddoppiato il numero delle osservazioni e hanno misurato il valore di alpha in quasi 300 galassie che si trovano ad una enorme distanza dalla Terra e sono distribuite in una porzione di cielo più ampia. “I risultati sono sorprendenti a dir poco“, afferma il professor Webb, “ciò che osserviamo è che, rispetto alla nostra posizione, il valore di alpha sembra diminuire gradualmente verso una direzione piuttosto che in quella opposta“. Questi dati, se confermati, possono avere delle implicazioni importanti sulla natura e le proprietà dello spazio e del tempo dato che violano uno dei principi fondamentali della relatività generale. “Forse, questa variazione del valore di alpha suggerisce che l’Universo è molto più grande rispetto alla nostra porzione osservabile, magari infinito“, dichiara il professor Flambaum. Un’altra intepretazione si basa sull’ipotesi dei molti universi ognuno dei quali è caratterizzato da leggi fisiche proprie. Insomma, le leggi della fisica possono dipendere dal proprio “indirizzo cosmico” e da dove,  accade che emerge la vita nell’Universo.

Ma la domanda è: perchè le leggi della fisica sono tali da permettere l’esistenza della vita? “La risposta potrebbe derivare dal fatto che altre regioni dell’Universo non sono adatte alla vita, almeno come noi la conosciamo, e che le leggi della fisica che sperimentiamo nella nostra parte di Universo sono puramente ‘locali’ e in tal caso non è particolarmente sorprendente trovare forme di vita intelligenti” conclude Webb.

ArXiv: Evidence for spatial variation of the ne structure constant

Alla ricerca della vita in altri universi

Da oltre cinquant’anni una delle domandi più affascinanti a cui gli astronomi cercano di rispondere riguarda il fatto se siamo soli nell’Universo, se c’è qualcuno lì fuori che attende di essere trovato. In alcuni precedenti post ho parlato del programma SETI e di pianeti extrasolari intendendo la ricerca della vita nell’Universo come noi la conosciamo, o meno, sia in termini dell’esistenza di civiltà intelligenti che di forme di vita più elementari. Ma oggi ci spingiamo oltre e ci chiediamo se questo problema si possa estendere al di fuori dell’Universo in cui viviamo, cioè se ha senso domandarsi che la vita può esistere, in qualche modo, in altri universi.

La necessità di rispondere a questa domanda nasce dal problema di capire il significato più intrinseco della costante cosmologica per cui alcuni scienziati, come Steven Weinberg e Martin Rees, hanno preso in considerazione il cosiddetto principio antropico. Infatti, se assumiamo che il nostro Universo è uno dei tanti infiniti multiversi che sono disconnessi dal nostro, ognuno dei quali è caratterizzato da proprie costanti della natura e dove l’energia del vuoto assume valori diversi, ci si chiede quale dovrebbe essere il valore della costante cosmologica affinchè in uno dei tanti universi evolva la vita. Di recente, Alejandro Jenkins ,dell’Università Statale della Florida, e Gilad Perez, del Weizmann Institute of Science in Israele, hanno introdotto una ipotesi provocativa in base alla quale l’esistenza di forme di vita intelligenti, cioè capaci di studiare i processi fisici, impone dei limiti sulle possibili leggi fisiche. “La nostra vita qui sulla Terra, e tutto ciò che conosciamo dell’Universo intorno a noi, dipende da un preciso insieme di condizioni che ci permettono di esistere“, dice Jenkins. “Per esempio, se le forze fondamentali della natura fossero state leggermente diverse, con ogni probabilità gli atomi non si sarebbero formati”, continua Jenkins. “Dunque come mai deve essere così?

Il modello dell’espansione inflazionaria, sviluppato negli anni ’80 allo scopo di risolvere alcuni problemi della cosmologia osservativa, ci dice che il nostro Universo è uno dei tanti che è emerso dal vuoto primordiale. Anche se non abbiamo modo di vedere gli altri universi è plausibile ritenere che questi abbiano proprie leggi fisiche. Dunque non sarebbe un mistero il fatto che noi viviamo in un universo, diciamo, “raro” dove le condizioni fisiche sono quelle ideali per permettere l’esistenza della vita. E’ un po’ come cercare la vita su altri mondi alieni e chiedersi come mai sul nostro pianeta esistano le condizioni giuste per lo sviluppo di forme organiche. In questo senso, Jenkins e Perez hanno provato a modificare le leggi fondamentali della fisica assumendo di “togliere”, per così dire, l’elettromagnetismo o la gravità e vedere cosa succede. In alcuni casi i risultati permettono, sia pure ipoteticamente e con condizioni decisamente differenti da quelle presenti nel nostro Universo, la possibilità che la vita possa esistere in altri universi anche se essi sono caratterizzati da complicate e differenti strutture fisiche. Il fatto poi di capire che tipo di vita ci dobbiamo aspettare è un’altra storia. Questo ci porta a chiedersi se effettivamente il principio antropico sia o meno utile quando pensiamo a ciò che il multiverso potrebbe in definitiva contenere.

Naturalmente si tratta di idee speculative, sebbene alquanto intriganti, che i cosmologi cercano di portare avanti per avere una visione più grande così come l’idea, in particolare, dell’esistenza di universi parallelirisulta a molti scienziati alquanto affascinante. Ritornando alla costante cosmologica, possiamo concludere dicendo che gli universi in cui l’energia del vuoto è molto più grande sono comuni ma si espandono troppo rapidamente per formare stelle, pianeti e la stessa vita, mentre invece gli universi il cui valore dell’energia del vuoto è troppo piccolo sarebbero rari, dunque il nostro Universo sarebbe quello ottimale dove la costante cosmologica assume un valore compatibile con quello attuale. Ma allora siamo soli? Forse i risultati di Jenkins e Perez potrebbero indicare il fatto che il nostro Universo non sia abbastanza “regolato”, per così dire, per permettere lo sviluppo della vita come si è creduto in precedenza.