Il multiverso è una teoria che postula l’esistenza contemporanea di più universi, l’uno esterno all’altro, spesso denominati dimensioni parallele. È una teoria antica (greci) che ha avuto fortuna alterna. Oggi se ne riparla nuovamente anche alla luce delle straordinarie scoperte del telescopio spaziale James Webb.
Multiverso: il concetto di multiverso fu proposto in modo rigoroso per la prima volta dal fisico statunitense Hugh Everett III nel 1957 con l’interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica.
Teoria non presa eccessivamente sul serio dal mondo accademico. Si prestava più per un film di fantascienza che per una teoria attendibile che potesse spiegare il nostro Universo.
Tuttavia, successivamente, con l’affermarsi della teoria delle stringhe, il multiverso risultò una delle possibili conseguenze che potevano spiegare la realtà cosmica.
Non solo, anche i fautori della teoria delle bolle prevedono – per la stessa consistenza della loro teoria – l’esistenza di più universi.
Qualche cenno storico
Le prime idee risalgono ai tempi degli atomisti greci (fine del VII secolo a.C.). L’affermazione della teoria però si ebbe solo nel secolo successivo grazie all’opera di Leucippo che fu il maestro di Democrito. Costui portò a considerazioni avanzate la cosiddetta teoria atomica.
Anche a quei tempi, come nei tempi attuali, vi furono tenaci oppositori alla teoria come Platone ed i suoi seguaci.
L’atomismo si diffuse nel mondo romano grazie soprattutto al De rerum natura di Lucrezio. Alla fine del I secolo a.C. la potenza romana è enorme, ma il suo livello culturale è piuttosto basso. Di filosofia, di scienza e di matematica Roma è tributaria della Grecia. La cultura alta è greca e greci sono gli intellettuali immigrati che insegnano a chi se lo può permettere.
Nel Medioevo assistiamo a un quasi completo abbandono delle teorie atomistiche, poiché sono considerate forme intollerabili e demoniache di materialismo e di ateismo. Per queste credenze ne fece le spese Giordano Bruno (rogo) che era un fautore dell’atomismo.
Solo nel XV secolo, grazie a Poggio Bracciolini (1417) che ritrova nell’abbazia di San Gallo, in Svizzera, un manoscritto del De rerum natura di Lucrezio, si rigenera un nuovo interesse per l’atomismo. Nei secoli successivi, più volte questa teoria è stata abbandonata, ripresa, variata, commentata e arricchita dalle nuove scoperte scientifiche che man mano si andavano a realizzare e che si potevano adattare a tale dottrina.
Attualmente, ancora una volta, tale teoria è stata di nuovo fatta riesumare dalla sua nicchia. Ancora esisteva per il piacere di pochi e per un po’ di fantascienza, per riaffermarsi come conseguenza dei vari attuali modelli maggiormente accettati.
Situazione attuale: dalla definizione del termine al disaccordo di oggi
L’ipotesi è fonte di disaccordo nella comunità dei fisici, che la collocano ai confini della scienza ufficialmente riconosciuta. Tra i sostenitori di almeno uno dei modelli del multiverso ci sono, tra i tantissimi: Steven Weinberg, Stephen Hawking, Michio Kaku, Lee Smolin. Tra coloro (sono di meno) che non accettano l’ipotesi così com’è formulata o che la criticano ci sono: David Gross, Paul Steinhardt, Roger Penrose (che propone una sua versione differente detta cosmologia ciclica conforme) e Paul Davies.
Il termine Multiverso fu coniato nel 1895 dal filosofo e psicologo americano William James.
L’idea di universi paralleli fu ripresa dallo scrittore di fantascienza statunitense Murray Leinster nel 1934. In seguito molti altri seguirono l’esempio di Leinster formando il genere fantastico.
Ultimamente, grazie alle sorprendenti scoperte cosmologiche del telescopio spaziale James Webb, il mondo scientifico è abbastanza smarrito. Per tamponare le falle che si stanno aprendo in ciò che si credeva ormai certo e incrollabile, gli scienziati stanno producendo pensieri e teorie in grande quantità. A parte le possibili variazioni di pensiero quelle più accreditate sono:
- modello a bolle;
- modello a membrane (o brane);
- modello quantistico.
Modello a bolle

La teoria delle bolle è la teoria del multiverso solitamente più accreditata, perché più aderente ai dati e alle misurazioni.
Andrej Linde negli anni ’80 propose la formazione del nostro universo da una bolla. Oggi è nota come teoria dell’universo a bolle.
Il concetto dell’universo a bolle comporta la creazione di universi derivanti dalla schiuma quantistica di un universo genitore. Alle scale più piccole (quantistiche), la schiuma ribolle a causa di fluttuazioni di energia, come le bolle di vapore acqueo che si formano quando l’acqua bolle. Queste fluttuazioni possono creare piccole bolle e wormhole. Se la fluttuazione di energia non è molto grande, un piccolo universo a bolla può formarsi, sperimentare una qualche espansione (come un palloncino che si gonfia) ed in seguito contrarsi. Comunque, se la fluttuazione energetica è maggiore rispetto ad un certo valore critico, dall’universo genitore si forma un piccolo universo a bolla che va incontro ad un’espansione a lungo termine e permette la formazione sia di materia che di strutture galattiche a grandissima scala.
Modello a membrane

Nell’ambito della teoria delle superstringhe, troviamo un particolare tipo di multiverso, quello a membrane. Secondo la teoria delle stringhe, la materia è composta da minuscole corde vibranti in uno spazio di 9-11 dimensioni (10+1), 5-7 in più dello spazio tridimensionale a noi noto (più la dimensione temporale).
Le stringhe potrebbero essere aggregate a membrane tridimensionali (o più-dimensionali) immerse in uno spazio molto più ampio (iperspazio): ogni membrana è un universo distinto.
Un esempio didattico per meglio comprendere la teoria. Possiamo paragonare il multiverso ad un libro con un numero imprecisato (ma comunque molto grande) di pagine. Ogni pagina è un universo:
Gli infiniti universi paralleli potrebbero coesistere nello stesso continuum di dimensioni, vibrando a frequenze differenti. Il numero di dimensioni necessarie è indipendente dal numero di universi ed è quello richiesto per definire una stringa. Questi universi potrebbero estendersi da un minimo di 4 a tutte le dimensioni in cui è definibile una stringa (in alcune teorie 26). Se occupano 4 dimensioni, queste sono il continuo spazio-temporale: nel nostro spazio-tempo, coesisterebbero un numero infinito o meno di universi paralleli di stringhe, che vibrano entro un intervallo di lunghezze d’onda/frequenze caratteristico per ogni universo. Coesistendo nelle stesse nostre 4 dimensioni, tali universi sarebbero soggetti a leggi con significato fisico analogo a quelle del nostro universo.
La novità di questa teoria è che gli infiniti universi non vivono in dimensioni parallele e non è necessario postulare l’esistenza di più di 4 dimensioni di spazio-tempo.
Modello quantistico

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 così ad evitare la singolarità, anche introducendo nozioni matematiche come il tempo immaginario.
Nonostante i molti tentativi di fornire basi matematicamente consistenti, la cosmologia quantistica rimane un ramo piuttosto speculativo della gravità quantistica, ovvero le idee non sono chiare soprattutto per la mancanza sperimentale di dati.
Tutti sperano nelle sorprendenti comunicazioni di James Webb e dei futuri telescopi spaziali che saranno sempre più sofisticati e scrutatori approfonditi di uno spazio che ancora non conosciamo.
Conclusioni
Questo non è un articolo semplice. Racchiudere in poche pagine concetti per i quali sono stati scritti centinaia di libri non è una cosa semplice. Tuttavia questo articolo rappresenta una base, intanto per sollecitare una certa curiosità nel lettore, ma anche per informarlo in modo elementare dell’attività scientifica nel campo della cosmologia.
Anche presso lo IAC di La Palma ci sono lavori e studi collegati con tali teorie. Insomma nel mondo attuale si osserva un’attività scientifica molto intensa. La similitudine con quella che si è avuta in molti campi tra la fine dell’ottocento e il primo trentennio del novecento è sorprendente.
Continuando a parlare di multiverso, cercherò di affrontare un modello per volta. Per darne una descrizione più approfondita, ma sempre alla portata della comprensione dei non addetti ai lavori.