Una vista a infrarossi della costellazione di Carina presa dal telescopio WISE.
(Immagine: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter è un astrofisico a La Ohio State University, ospite di "Chiedi a un astronauta" e "Space Radio, "e autore di"Il tuo posto nell'universo"Sutter ha contribuito a questo articolo Voci degli esperti di Space.com: Op-Ed & Insights.
È un favorito di fantascienza perenne: altri mondi, altri universi, altre possibilità, proprio oltre i confini del cosmo noto o solo un tocco di un dispositivo magico di distanza. Forse gli altri mondi sono stranamente simili ai loro, tranne che per qualche bizzarro piccolo cambiamento nella storia. Forse sono radicalmente diversi, con tipi di vita nuovi, strani e meravigliosi. Forse sono così diversi che le regole di base della fisica non si applicano nemmeno lì.
Sto parlando, ovviamente, del multiverso - la possibilità che ci siano altri universi distinti da qualche parte là fuori.
Ma esistono?
Soffiando bolle
L'idea del multiverso emerge in diverse aree della scienza, della filosofia e persino della religione. All'interno della fisica stessa, la possibilità di altri mondi appare nella meccanica quantistica (specialmente attraverso l'interpretazione dei "molti mondi", in cui ogni risultato casuale in un'interazione si ramifica in nuovi universi in cui si realizza ogni risultato) e teoria delle stringhe (in cui disposizioni diverse di piccole dimensioni extra arrotolate portano a una fisica diversa nei loro universi).
Queste idee sono divertenti di cui parlare, ma forse la via più allettante per il multiverso è attraverso la nostra comprensione dei primi momenti dell'universo stesso: il periodo dell'inflazione.
Come meglio possiamo dire, l'universo estremamente precoce ha subito un periodo di espansione incredibilmente rapida: inflazione. Gli scienziati teorizzano che questa epoca sia stata guidata da un campo quantico esotico - un'energia gorgogliante e schiumosa infornata nel vuoto dello spazio-tempo stesso - che ha causato l'universo quasi a sgretolarsi con l'intensità della sua espansione. Ma presto, quel campo perse la sua verve e decadde nello sciame di particelle che ora abitano l'universo attuale.
Ed è stato in questa epoca di inflazione che un multiverso aveva una possibilità praticabile di apparire. Immagina l'universo primordiale, dominato dall'inflazione, come una pagnotta gigante di pane in crescita. La storia che ho appena raccontato presuppone che l'inflazione inizi e si fermi uniformemente in tutto il cosmo; l'intera pagnotta smette di sollevarsi nello stesso preciso istante.
Ma qualunque cosa abbia guidato l'inflazione era un campo quantico, il che significa che non possiamo supporre che le cose siano così semplici. Alcune parti del campo erano casualmente più energiche di altre, mentre altre macchie erano più tranquille. Questa è solo la natura casuale della vita in un mondo quantistico.
Quindi la nostra pagnotta non è esattamente uniforme. Alcune parti potrebbero smettere di sollevarsi, pizzicandosi e isolandosi, mentre il resto della pagnotta continua a sollevarsi. E poiché ci sarà sempre una parte della pagnotta che sale più velocemente della media, ora puoi immaginare una pagnotta che continua a lievitare per l'eternità, con piccoli pezzi e tasche qua e là che catturano casualmente una porzione lenta e si pizzicano.
Ognuno di quei pezzi pizzicati è il suo universo unico, solo una bolla di molti nel multiverso. Inoltre, i dettagli della fine dell'inflazione determinano un mucchio di importanti proprietà fisiche, come la forza delle forze della natura e le masse delle particelle (i dettagli dipendono dal particolare modello di inflazione). Stiamo parlando di cose come la massa dell'elettrone e il numero di specie di particelle. Roba davvero importante.
E poiché ciascuno di questi universi bolla interrotti pone fine all'inflazione nel suo modo unico e speciale, ciascuno degli universi bolla ottiene il proprio insieme unico di fisica.
Intersezione di risposte
Poiché l'intera pagnotta di pane continua a salire (poiché ne esiste sempre una parte con un tasso di inflazione superiore alla media), molto rapidamente, ci sono un sacco di universi tutti gorgoglianti l'uno attorno all'altro. Un multiverso. Ogni universo è essenzialmente per sempre chiuso dagli altri. Tuttavia, ci sono alcuni casi in cui possono intersecarsi.
Se due universi si pizzicano relativamente presto uno dopo l'altro e relativamente vicini, potrebbero intersecarsi brevemente prima di gonfiarsi l'uno dall'altro per il resto dell'eternità. E se lo fanno, quell'intersezione potrebbe lasciare un'impronta nel sfondo cosmico a microonde di quegli universi, il rimanente guscio di luce fossile di quando l'universo aveva un bambino di 380.000 anni.
Immagina due bolle di sapone che si sfregano l'una contro l'altra; questa impronta prenderà la forma di un cerchio dall'aspetto strano sul cielo (dove la "stranezza" dipende dal tipo di universo che potremmo incrociare). Naturalmente, non abbiamo trovato tracce di questo multiverso.
Senza prove dirette, è difficile giudicare la fattibilità dell'idea di multiverso dall'inflazione. Potrebbe essere un risultato generico di tutte le teorie sull'inflazione, quindi se siamo in grado di trovare prove più forti dell'inflazione, potremmo anche dimostrare l'esistenza del multiverso. Ma in questo momento, non comprendiamo appieno i meccanismi dell'inflazione, quindi non c'è molto da fare.
Ed ecco un'altra domanda su cui riflettere. Se cambiassi un po 'la fisica del nostro universo, allora la vita come la conosciamo sarebbe impossibile. Perché ci troviamo in un universo così speciale, in cui il nostro tipo di vita può sopravvivere? È forse a causa di tutte le bolle nel multiverso, naturalmente ci troveremmo in uno dei pochi capaci di suscitare intelligenza? (Altrimenti non ne saremmo consapevoli.) O è qualcosa di molto più profondo? È forse una domanda per la scienza?
Forse un altro universo ha tutte le risposte.
Scopri di più ascoltando l'episodio "Viviamo nel multiverso?" sul podcast "Chiedi a un astronauta", disponibile suiTunes e sul web all'indirizzohttp://www.askaspaceman.com. Grazie a @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. e Slinkerdeer per le domande che hanno portato a questo pezzo! Poni la tua domanda su Twitter usando #AskASpaceman o seguendo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter.
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