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di Eugene Lim 02 Settembre 2015 dal Sito Web TheConversation traduzione di Nicoletta Marino
Gli scienziati stanno cercando collisioni tra diverse "bolle universali" sullo sfondo cosmico a microonde. Geralt
L'esistenza di universi paralleli può sembrare qualcosa inventato dagli scrittori di fantascienza, dando scarsa importanza alla fisica teorica moderna.
Ma l'idea che viviamo in un "multiverso" costituito da un numero infinito di universi paralleli è stata a lungo considerata una possibilità scientifica - sebbene sia ancora una questione di intenso dibattito tra i fisici.
La corsa è ora alla ricerca di un modo per testare la teoria, inclusa la ricerca nel cielo di segni di collisioni con altri universi.
È importante tenere presente che la visione del multiverso non è in realtà una teoria, è piuttosto una conseguenza della nostra attuale comprensione della fisica teorica.
Questa distinzione è cruciale.
Non abbiamo alzato le mani e detto:
Invece l'idea che l'universo sia forse uno tra numerosi e infiniti universi deriva da teorie attuali come la meccanica quantistica e la teoria delle stringhe.
L'interpretazione di molti mondi
Potreste aver sentito dell'esperimento mentale del gatto di Schrödinger, un animale spettrale che vive in una scatola chiusa.
L'atto di aprire la scatola ci consente di seguire una delle possibili storie future del nostro gatto, inclusa una in cui è sia vivo che morto. La ragione per cui questo sembra così impossibile è semplicemente perché la nostra intuizione umana non ci è familiare.
Ma è del tutto possibile secondo le strane regole della meccanica quantistica.
La ragione per cui ciò può accadere è che lo spazio delle possibilità nella meccanica quantistica è enorme. Matematicamente, uno stato di meccanica quantistica è una somma (o sovrapposizione) di tutte le possibili stat es.
Nel caso del gatto di Schrödinger, il gatto è la sovrapposizione di stati "morti" e "vivi".
Ma come possiamo interpretarlo per dare un senso pratico?
Un modo popolare è pensare a tutte queste possibilità come a dispositivi per la contabilità in modo che l'unico stato del gatto "oggettivamente vero" sia quello che osserviamo.
Tuttavia, si può anche scegliere di accettare che tutte queste possibilità sono vere e che esistono in "universi diversi" (...o dimensioni diverse?) di una molteplicità di universi.
Miaaaaultiverse. Robert Couse-Baker / Flickr CC BY-SA L'architettura delle stringhe
La teoria delle stringhe è una delle nostre molte strade, se non la più promettente, per riuscire a unificare la meccanica quantistica e la gravità.
Ciò è notoriamente difficile perché la forza gravitazionale è così difficile da descrivere su piccole scale come quelle di atomi e particelle subatomiche - che è la scienza della meccanica quantistica.
Ma la teoria delle stringhe, che afferma che,
...può descrivere contemporaneamente tutte le forze conosciute della natura:
Tuttavia, affinché la teoria delle stringhe funzioni matematicamente, richiede almeno dieci dimensioni fisiche.
Dal momento che possiamo osservare solo quattro dimensioni:
...le dimensioni extra della teoria delle stringhe devono quindi essere nascoste in qualche modo per essere validate.
Per poter usare la teoria per spiegare i fenomeni fisici che vediamo, queste dimensioni extra devono essere " ristrette " essendo rannicchiate in modo tale da essere troppo piccole per essere viste.
Forse per ogni punto nelle nostre quattro grandi dimensioni, esistono sei direzioni extra indistinguibili?
Un problema, o alcuni direbbero, una caratteristica della teoria delle stringhe è che ci sono molti modi per fare questa rilevazione: 10500 possibilità è un numero che è solitamente propagandato.
Ognuna di queste compactificazioni si tradurrà in un universo con diverse leggi fisiche - come diverse masse di elettroni e diverse costanti di gravità.
Tuttavia, vi sono anche forti obiezioni alla metodologia di conteggio, quindi la questione non è del tutto risolta.
Ma la domanda ovvia è:
La stessa teoria delle stringhe non fornisce un meccanismo per prevederlo, il che lo rende inutile in quanto non possiamo testarlo.
Ma per fortuna, un'idea del nostro studio sulla cosmologia dei primi universi ha trasformato questo difetto in una caratteristica.
L'universo primordiale
Durante il primissimo universo, subito dopo il Big Bang, l'universo subì un periodo di espansione accelerazione chiamato "rigonfiamento".
Il rigonfiamento è stato originariamente evocato per spiegare perché l'attuale universo che osserviamo ha una temperatura quasi uniforme.
Tuttavia, la teoria ha anche previsto uno spettro di fluttuazioni di temperatura attorno a questo equilibrio che è stato successivamente confermato da diversi veicoli spaziali come, Mentre i dettagli esatti della teoria sono ancora oggetto di accesi dibattiti, il rigonfiamento è ampiamente accettato dai fisici.
Tuttavia, una conseguenza di questa teoria è che ci devono essere altre parti dell'universo che stanno ancora in accelerazione. Tuttavia, a causa delle fluttuazioni quantistiche dello spazio-tempo, alcune parti dell'universo non raggiungono mai effettivamente lo stato finale del rigonfiamento
Ciò significa che l'universo, almeno secondo la nostra attuale comprensione, si sta gonfiando eternamente.
Questo meccanismo genera un numero infinito di universi.
Combinando questo scenario con la teoria delle stringhe, esiste la possibilità che ciascuno di questi universi possieda un diverso compattamento delle dimensioni extra e quindi abbia leggi fisiche diverse.
Lo sfondo cosmico di microonde. solcato dalle onde gravitazionali e da segni di collisioni con altri universi. NASA / WMAP Science Team / wikimedia
Testare la teoria
Gli universi previsti dalla teoria delle stringhe e dal riognfiamento vivono nello stesso spazio fisico (a differenza dei molti universi della meccanica quantistica che vivono in uno spazio matematico), possono sovrapporsi o scontrarsi.
Anzi, inevitabilmente devono scontrarsi, lasciando possibili strie nel cielo cosmico che possiamo tentare di cercare.
I dettagli esatti delle strie dipendono dai modelli, che vanno dai punti freddi o caldi dello sfondo cosmico di microonde ai vuoti anomali nella distribuzione delle galassie.
Tuttavia, poiché le collisioni con altri universi devono avvenire in una direzione particolare, un'aspettativa generale è che qualsiasi firma rompa l'uniformità del nostro universo osservabile.
Queste strie sono attivamente seguite dagli scienziati.
Alcuni le cercano direttamente attraverso le impronte sullo sfondo cosmico di microonde, il bagliore finale del Big Bang. Tuttavia, tali strie non sono ancora state viste.
Altri sono alla ricerca di supporto indiretto come le onde gravitazionali, che sono,
Tali ondate potrebbero provare direttamente l'esistenza del rigonfiamento, che alla fine rafforza la teoria del multiuniverso. È difficile prevedere se saremo mai in grado di dimostrare la loro esistenza.
Ma date le enormi implicazioni di una tale scoperta, merita sicuramente la ricerca.
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