universo quantico

Multiverso, una moltitudine di Universi che sono vissuti in epoche diverse, che stanno vivendo parallelamente. Oppure universo che produce come figlio un altro universo che a sua volta ne produce un altro e così via.

Multiverso: una realtà ormai! Fino a pochi decenni fa l’astrofisica e la cosmologia si limitavano a descrivere cosa era successo dopo il Big-Bang 13,8 miliardi di anni fa. Tutto per comprendere l’origine all’intero universo. Oggi vediamo che la scienza – grazie al cielo – sta invadendo un campo fino ad ora riservato alla religione. In effetti, sta cercando di capire che cosa ci fosse prima di quella esplosione, prima cioè della nascita stessa di questo nostro universo.

Diverse le ipotesi, ma tutte lasciano intravedere la possibilità che prima del nostro ci siano stati molti altri Big Bang e, in conseguenza, molti altri universi, ognuno con una realtà fisica diversa. Realtà diversa, leggi della fisica diverse, vita diversa, insomma diversità per noi inimmaginabili, tuttavia facenti parte di questo grande Progetto.

Come si arriva al multiverso quantistico

Secondo alcuni studiosi di meccanica quantistica, la nostra stessa realtà si sdoppia ogniqualvolta una particella ha la possibilità di comportarsi in modi diversi, dando vita a due universi paralleli: in uno la particella si comporta in un modo, nell’altro nel modo opposto. Di sdoppiamento in sdoppiamento si creano tutte le possibili varianti. Da questo è facilmente comprendere quante possibilità di sdoppiamento esistono per ogni piccola cosa che accade nel nostro mondo.
Agli scienziati il dubbio era sorto dalla constatazione che le costanti fisiche naturali (la velocità della luce nel vuoto (c), la carica dell’elettrone (qe), la costante di Planck (h), la costante gravitazionale (G), il rapporto della circonferenza di un cerchio rispetto al suo diametro (π), la base dei logaritmi naturali (e), ecc.) fissate all’epoca del Big Bang, sembrano straordinariamente calibrate per favorire la nascita di un universo come il nostro.

Se la gravità fosse stata leggermente più forte, le stelle avrebbero avuto una vita molto più breve. Se la forza nucleare che tiene uniti gli atomi fosse stata più debole, gli astri non sarebbero neanche esistiti. Quindi, la vita, come la intendiamo noi, è il risultato di circostanze così specifiche e di condizione così restrittive da essere considerato un evento di per sé altamente improbabile.
C’è però un modo per spiegare una serie tanto impressionante di coincidenze: ammettere che si formino di continuo interi universi, ognuno con caratteristiche del tutto casuali. Ciò aumenterebbe la probabilità statistica che, tra i tanti, possa nascere un universo con le condizioni giuste per generare la vita che conosciamo.

Questa è l’idea del multiverso, che tanto successo sta riscuotendo tra i cosmologi.

L’idea dell’evoluzione degli universi

Lee Smolin, docente di fisica all’università di Pennsylvania addirittura ha azzardato una teoria sull’origine e l’evoluzione degli universi in termini di selezione naturale. Secondo questa teoria, ogniqualvolta che da un universo ne nasce un altro le leggi fisiche si modificano un po’, come avviene per gli esseri viventi. Così ci sono universi (multiverso) che nascono con leggi ostili e finiscono per estinguersi.
Questa idea originale è basata su una constatazione della meccanica quantistica che ci sono fenomeni microscopici in cui una particella si comporta come se interferisse con una controparte, invisibile, ma reale, dislocata in un qualsiasi punto dell’universo vicino o lontano. Se queste piccole particelle hanno tutte una controparte, ne deriva che anche oggetti più grossi hanno a loro volta una controparte.

Per i sostenitori di questa teoria queste due realtà non sono alternative, ma si verificano entrambe. Anche il minimo cambiamento nello stato di una particella subatomica crea una biforcazione nella storia dell’universo. Questo fatto genera una rete pressoché infinita di mondi, tutti dotati di una propria concretezza.

Cosmologia quantistica

In fisica teorica la cosmologia quantistica tenta di studiare l’effetto della meccanica quantistica sui modelli di formazione ed evoluzione dell’Universo a partire dal Big Bang, tentando di risolvere il problema teorico della singolarità gravitazionale iniziale (punto adimensionale a densità e curvatura infinite) che emergerebbe da tali modelli secondo la relatività generale.

Essa fornirebbe la possibilità che il tempo sia limitato nel passato, oppure che lo spazio sia finito, ma il tempo illimitato, giungendo ad evitare la singolarità, anche introducendo nozioni matematiche come il tempo immaginario. In questo ambito assumono importanza fondamentale i concetti di vuoto quantistico e di falso vuoto. Tuttavia, nonostante i molti tentativi di fornire fondamenta matematicamente consistenti, come la recente la cosmologia quantistica a loop, la cosmologia quantistica rimane un ramo piuttosto speculativo della gravità quantistica.

La teoria quantistica indica che l’Universo potrebbe essere preordinato

La teoria quantistica, una delle fondamenta della fisica moderna, presenta un affascinante insieme di principi che hanno rivoluzionato il nostro modo di comprendere l’universo. Uno degli aspetti più intriganti di questa teoria è la sua potenziale implicazione che l’universo possa essere, in qualche modo, preordinato.

Fondamenti della Teoria Quantistica

La meccanica quantistica si basa sull’idea che a livelli submicroscopici (atomi e particelle subatomiche), la materia e l’energia si comportano in modi anomalo. Le particelle possono esistere in uno stato di sovrapposizione, dove le loro proprietà sono definite solo probabilisticamente fino a quando non vengono misurate.

Concetto di Preordinazione nell’Universo

L’idea di un universo preordinato emerge dalla natura probabilistica della meccanica quantistica. Invece di un universo deterministico, dove gli eventi futuri sono predeterminati e calcolabili, la teoria quantistica suggerisce che ci possa essere un ordine intrinseco guidato da leggi probabilistiche. Questo ordine non è prevedibile nel dettaglio, ma segue schemi e regole a livello fondamentale.

In un articolo di Eddy Keming Chen, pubblicato su Nature, è descritta la complessa relazione tra teoria quantistica e universo preordinato. La concezione tradizionale che la fisica quantistica implica un universo completamente casuale e indefinito è sfidata da recenti sviluppi e interpretazioni. Chen discute come, contrariamente all’opinione popolare, un universo governato dalla meccanica quantistica potrebbe in realtà essere più deterministico di uno basato su leggi fisiche classiche.

James Hartle, fisico statunitense, ha contribuito significativamente a questa ipotesi, suggerendo che l’universo quantistico potrebbe essere più deterministico di quanto si pensasse. Per tale motivo la teoria quantistica potrebbe spiegare meglio perché l’universo è come lo osserviamo.

Dalla fisica classica a quella quantistica

Nella fisica classica, il determinismo implicava che lo stato dell’universo e le leggi della fisica determinassero completamente la sua storia passata e la sua evoluzione futura. Tuttavia, con l’emergere della meccanica quantistica, questo concetto di determinismo è stato messo in discussione, dato che le leggi quantistiche forniscono solo probabilità di risultati piuttosto che certezze.

Teorie sulla gravità quantistica sono stateideate con lo scopo di eliminare le singolarità e ripristinare un certo grado di determinismo.

Hartle, insieme a Murray Gell-Mann, ha sviluppato l’approccio delle decoherent histories nella teoria quantistica. Questo approccio tenta di spiegare l’utilità delle dichiarazioni probabilistiche nella fisica quantistica e la comparsa di un regno classico dall’intreccio di stati quantistici superposti. Questo approccio suggerisce che la funzione d’onda obbedisce sempre a una legge deterministica data dall’equazione di Schrödinger, caratterizzando così un’evoluzione continua e liscia degli stati quantistici.

Secondo il fisico inglese Roger Penrose, un universo che specifica leggi deterministiche sia per l’evoluzione temporale che per la condizione iniziale esatta soddisfa il concetto di “strong determinism”. In questo quadro, la storia cosmica dell’universo è fissata in modo univoco dalle leggi fisiche.

Per riassumere l’articolo di Chen presenta una visione rivoluzionaria dell’universo e della teoria quantistica, sfidando le percezioni tradizionali e suggerendo un quadro più deterministico dell’esistenza.

Interpretazioni

Ci sono diverse interpretazioni della meccanica quantistica e ognuna offre una prospettiva diversa sulla questione della preordinazione. L’interpretazione di Copenaghen, ad esempio, sottolinea il ruolo dell’osservatore e la natura probabilistica degli eventi quantistici. Altre interpretazioni, come la teoria dei molti mondi (multiverso), suggeriscono un universo in cui tutte le possibilità esistono simultaneamente in universi paralleli.

Molti progressi sono stati fatti, abbiamo sfatato certe credenze che si sono mostrate errate a favore di nuove ipotesi più stimolanti e più aderenti alla nuova realtà che in questi ultimi tempi si sta svelando ai nostri occhi grazie ad una sofisticata tecnologia. Il concetto di multiverso dovrà ancora essere approfondito perché, anche se molto considerato, è ancora soggetto a molti interrogativi.

Abbiamo ancora bisogno di risposte davanti a tutti gli interrogativi che le nuove scoperte hanno portato con sé. Dobbiamo attendere le nuove scoperte e i nuovi dati comunicati dai telescopi spaziali che già sono al lavoro, viaggiatori del cosmo, e da quelli in progetto e costruzione che verranno lanciati nei prossimi mesi.

fonte immagine: A technique that relies on quantum entanglement (illustrated) expands the realm of mathematical problems for which the solution could (in theory) be verified. INKOLY/ISTOCK/GETTY IMAGES PLUS. https://www.sciencenews.org/article/how-quantum-technique-highlights-math-mysterious-link-physics