L’ultimo studio di Stephen Hawking, morto lo scorso 14 marzo 2018, è stato pubblicato ed è disponibile online: universo finito e più semplice di quanto pensiamo, queste le teorie dello scienziato già divulgate prima della sua scomparsa. Ma cosa significa?

Il Big Bang e le teorie sull’universo. Le teorie più moderne riguardanti il Big Bang sostengono che il nostro universo è nato da un’esplosione breve, in pratica una frazione di secondo dopo il Big Bang, l’universo si sarebbe espanso a ritmo esponenziale. È opinione diffusa però che una volta che l’inflazione ha avuto inizio, in alcune regioni non si ferma mai: gli effetti quantistici potrebbero infatti mantenere l’inflazione in eterno in alcuni punto dell’universo rendendo eterna l’inflazione anche per quest’ultimo nella sua totalità. La parte osservabile del nostro universo sarebbe solo un ospitale universo tascabile, una regione in cui l’inflazione è finita e le stesse e le galassie si sono formate.

Parola di Hawking. “La teoria dell’eterna inflazione predice che globalmente il nostro universo è come un frattale infinito, con un mosaico di differenti universi tascabili separati da un oceano che si gonfia” ha dichiarato Hawking in una vecchia intervista “Non sono mai stato un fan del multiverso”.

Einstein e l’universo. Secondo quanto si legge nel nuovo studio di Hawking e Thomas Hertog, è sbagliato considerare l’eterna inflazione una teoria del Big Bang. “Il problema con l’attuale idea dell’inflazione è che si dà per scontata l’esistenza di universo di fondo che si evolve secondo la teoria della relatività di Einstein e tratta dli effetti quantistici come piccole fluttuazioni interno a questo” spiega Hertog. “Tuttavia, le dinamiche dell’eterna inflazione spazzano via la separazione tra la fisica classica e quella quantistica. Di conseguenza la teoria di Einstein si romperebbe di fronte all’inflazione eterna”. “Prevediamo che il nostro universo, su larga scala, sia liscio e finito. Quindi non è una struttura frattale” ha dichiarato Hawking.

Stringhe e universo. La teoria dell’inflazione eterna proposta da Hawking e Hertog si basa sulla teoria delle stringhe: un ramo della fisica teorica che tenta di riconciliare la gravità e la relatività con la fisica quantistica, in parte descrivendo i costituenti fondamentali dell’universo come minuscole stringhe vibranti. Il loro approccio utilizza il concetto di teoria delle stringhe dell’olografia, che postula che l’universo sia un ologramma ampio e complesso: la realtà fisica in alcuni spazi 3D può essere ridotta matematicamente a proiezioni 2D su una superficie.

Olografia e varianti. Hawking e Hertog hanno sviluppato una variante di questo concetto di olografia per proiettare la dimensione temporale dell’inflazione eterna. Ciò ha permesso loro di descrivere l’inflazione eterna senza dover fare affidamento sulla teoria di Einstein. Nella nuova teoria, l’inflazione eterna si riduce a uno stato senza tempo definito su una superficie spaziale all’inizio del tempo. “Quando tracciamo l’evoluzione del nostro universo indietro nel tempo, ad un certo punto arriviamo alla soglia dell’inflazione eterna, dove la nostra nozione familiare del tempo cessa di avere alcun significato”, ha detto Hertog.

Nuova idea dell’universo. Dal nuovo studio emerge un nuova teoria sull’universo. I ricercatori sostengono che l’universo che emerge dall’inflazione eterna sul confine passato è finito e molto più semplice della struttura infinita e frattale prevista dalla vecchia teoria dell’inflazione eterna. I loro risultati, se confermati da ulteriori lavori, potrebbero avere implicazioni di vasta portata per il paradigma del multiverso. “Non sosteniamo un unico universo, ma i nostri risultati implicano una significativa riduzione del multiverso, a una gamma molto più piccola di possibili universi”, ha affermato Hawking.

Lo studio, intitolato “A smooth exit from eternal inflation?”, è stato pubblicato sul Journal of High Energy Physics.

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