Era Futura: L'universo di tanto in tanto

Una disciplina che lega l'estremamente grande all'estremamente piccolo: la cosmologia quantistica.

La cosmologia è la scienza che si occupa dell’universo fisico considerato come un singolo oggetto di studio e cerca di conoscerne la sua struttura e la sua storia. Tale scienza include anche lo studio delle origini e dei tristi scenari terminali del cosmo: il Big Crunch e il Big Bounce. L’attuale cosmologia scientifica prende avvio nel 1917 quando Albert Einstein, dopo aver formulato nell’anno precedente, la Teoria della Relatività generale applicò le equazioni di campo gravitazionale ad un modello di universo curvo.
In base ad evidenze sperimentali, oggi, i cosmologi ci dicono che se ripercorriamo a ritroso il tragitto compiuto dal nostro universo, andando indietro nello spazio-tempo, incontreremo stati dell’universo sempre più densi e caldi.
Nel Big Bang i valori di densità e temperatura divergono all’infinito. È questa la singolarità iniziale alla quale i cosmologi assegnano il tempo t=0, ma che non va confuso con l’origine dell’universo.
Questo modello può essere raffigurato a mo’ di cono, come si vede dall'immagine sottostante (molto conosciuta).

Rappresentazione dello sviluppo dell'universo dal Big Bang ad oggi.

Prima Edward Tryon, nel 1973, e poi Stephen Hawking e James Hartle, nel 1983, hanno utilizzato i principi della meccanica quantistica per cercare di spiegare la nascita e lo sviluppo dell’universo. Secondo il modello quantistico la realtà fisica sarebbe potuta emergere spontaneamente dal vuoto (si parla di "Creazione senza Creazione"). In questo modello l’universo può sempre essere rappresentato come una sorta di cono in espansione, ma senza un vero e proprio vertice; la semisfera inferiore rappresenta la nascita del cosmo dal "nulla", per fluttuazione quantistica.

La nascita dell'universo dal "nulla" quantistico.

Le fluttuazioni quantistiche, dette anche "schiuma quantistica", sono il guazzabuglio che salta fuori osservando lo spazio di trama ultramicroscopica. Il concetto può essere riassunto in questa semplice immagine:

La bolla in primo piano rappresenta l'emergere di un universo con il suo kit di leggi fisiche

Quindi, l'universo è una fluttuazione quantistica?
Secondo le leggi della meccanica quantistica, particelle virtuali possono apparire nello spazio vuoto; e fin dalla metà del XX secolo ripetuti esperimenti hanno dimostrato che accada realmente. Tryon si chiese se l'universo potesse essere il risultato di una simile "esplosione quantistica". L'argomentazione diventa meno stravagante se si considera che nella teoria dei quanti tutto è questione di probabilità. Pertanto, tutto è possibile. Specifici eventi possono avere una probabilità irrisoria di avvenire: per esempio, la creazione di un universo dal nulla del vuoto. Ma non sono impossibili. E, nel corso dell'eternità, perchè non dovrebbe verificarsi un evento irrisoriamente improbabile? L'universo, scrisse, Tryon, "è semplicemente una di quelle cose che accadono di tanto in tanto". O, come diceva spesso Guth, "l'universo è il pranzo a sbaffo per antomasia" (tradotto: Universo del pranzo gratuito).*

Fonti:

*: passaggio fondamentale tratto dal libro L'universo oscuro, di Richard Panek

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