Una nuova teoria cosmologica indica un universo finito più piccolo e più semplice

Le attuali teorie sul Big Bang prevedono che esso abbia dato luogo non a uno ma a molti universi, chiamati il multiverso. La percezione comune del multiverso è che sia come un frattale infinito costituito da piccoli universi tascabili diversi. Ma il multiverso contiene un numero illimitato di possibilità. Ed è qui che sta il problema. Visto che qualsiasi cosa è possibile da qualche parte in questa collezione di universi, la teoria non è in grado di prevedere molto sul nostro universo.

In un articolo pubblicato nel «Journal of High Energy Physics», il defunto Stephen Hawking e Thomas Hertog dalla KU Leuven presentano un modello che riduce il multiverso sconfinato a una gamma più gestibile di possibili universi. L’articolo è stato inviato per la pubblicazione pochi giorni prima della morte di Hawking a marzo.

Il nuovo modello dei fisici, sviluppato con il parziale supporto del progetto HoloQosmos, finanziato dall’UE, parla di un concetto chiamato inflazione eterna. Secondo la teoria dell’inflazione eterna, per una frazione di secondo dopo il Big Bang, lo spaziotempo deve aver subito un’espansione a una velocità enorme. Si ritiene che una volta iniziata, questa rapida espansione – chiamata inflazione – vada avanti per sempre. Ma in alcune regioni l’inflazione si blocca, formando locali universi tascabili con stelle e galassie. Secondo questa teoria, ogni cosa nel nostro universo osservabile è contenuta all’interno di una di queste tasche.

Nel loro articolo, gli autori ora suggeriscono che il modello attuale dell’inflazione eterna del Big Bang sia sbagliato. Questo accade perché esso basa l’evoluzione dell’universo esistente sulla teoria della relatività generale di Einstein, che collassa al Big Bang.

«Prevediamo che il nostro universo, sulle scale più grandi, sia ragionevolmente tranquillo e globalmente finito. Quindi non è una struttura frattale», ha affermato Hawking in una intervista con l’Università di Cambridge l’anno scorso.

Hawking e Hertog hanno usato la teoria delle stringhe come base per il loro nuovo modello. Il loro approccio all’inflazione eterna ruota attorno a un principio della teoria delle stringhe chiamato principio olografico. In base a questo principio, la realtà fisica che percepiamo in tre dimensioni può essere scritta su una superficie bidimensionale, come un ologramma.

I ricercatori hanno sviluppato una variante del principio olografico per proiettare la dimensione del tempo in inflazione eterna. Questo approccio ha consentito loro di descrivere l’inflazione eterna senza utilizzare la relatività generale. Essi l’hanno invece ridotta matematicamente a uno stato senza tempo su una superficie spaziale all’inizio del tempo.

La loro nuova teoria implica «una struttura globale molto più gestibile dell’universo, in cui le regioni possono differire tra loro, ma nulla in confronto a quanto avveniva nella vecchia teoria del multiverso», ha spiegato Hertog in una intervista concessa al Consiglio europeo della ricerca. «Ritengo che il punto fondamentale riguardo al nostro modello non sia tanto che le superfici con densità costante nell’universo siano finite, quanto piuttosto che la variazione nel multiverso sia limitata. In altre parole, che la gamma di differenti universi tascabili sia molto più piccola. Questo rende la cosmologia basata sulla nostra nuova teoria molto più predittiva, molto più robusta come teoria scientifica e di conseguenza alla fine, speriamo, testabile». Il prossimo passo per Hertog è quello di testare la teoria cercando onde gravitazionali che potrebbero essere state generate nel Big Bang.

Sviluppando una struttura olografica per la cosmologia quantistica, HoloQosmos (Holographic Quantum Cosmology) sta cercando di rivoluzionare l’attuale prospettiva sulla cosmologia.

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