Le strutture presenti nell’universo sono fatte di materia, ma la materia di cosa è fatta? Una domanda complicata alla quale molti hanno cercato di rispondere. Molti pensano che la materia sia composta da particelle o da onde, ma gli ingegneri ritengono sia semplicemente composta da frammenti di energia.
Secondo la filosofia greca la materia era composta da cinque elementi: terra, acqua, aria, fuoco ed etere. L’etere era la materia che colmava i cieli e spiegava la rotazione della volta celeste dove erano incastonate le stelle. Questi erano gli elementi fondamentali che combinati creavano il mondo. Questa concezione è rimasta immutata per oltre 2000 anni.
Fu Sir Isaac Newton 300 anni fa a introdurre una nuova idea, tutta la materia esistente era riconducibile a punti che chiamò particelle.
Dopo 150 anni James Clerk Maxwell introdusse il concetto di onda elettromagnetica per spiegare il magnetismo, i fenomeni elettrici e la luce. La particella serviva alla meccanica, mentre l’onda spiegava i fenomeni elettromagnetici.
Questo passaggio è stato un notevole passo avanti rispetto ai cinque elementi postulati nell’antica Grecia, ma può essere migliorato ulteriormente.
Negli esperimenti a doppia fenditura, la luce può agire come una particella o comportarsi come un’onda. E mentre le teorie e la matematica delle onde e delle particelle consentono di predire in maniera accurata diversi comportamenti della materia, queste predizioni cadono a scale troppo grandi o a scale infinitamente piccole.
Albert Einstein propose una soluzione nella sua teoria della relatività generale. Utilizzando gli strumenti matematici a disposizione all’epoca, il geniale fisico fu in grado di spiegare meglio alcuni fenomeni risolvendo un paradosso di vecchia data relativo all’inerzia e alla gravità. Ma invece di migliorare il dualismo onda – particella, lo eliminò proponendo la deformazione dello spazio e del tempo che divenne un unicum chiamato spaziotempo.
Oggi, grazie a nuovi strumenti matematici hanno dimostrato una teoria che può descrivere accuratamente l’universo. Invece di basare la teoria sulla deformazione dello spazio e del tempo, hanno considerato che potrebbe esserci un elemento costitutivo più fondamentale della particella e dell’onda.
Sappiamo che onde e particelle hanno comportamenti opposti. La particella è una fonte di materia che esiste in un unico punto e le onde invece esistono ovunque tranne in quei punti che le creano. Secondo i due scienziati deve esistere una connessione più profonda tra loro.
La nuova teoria esprime un’idea fondamentale: l’energia “fluisce” sempre attraverso le regioni dello spazio e del tempo.
Partendo dall’idea di un universo di linee di energia che fluiscono, i due ricercatori hanno cercato un singolo elemento costitutivo per l’energia che fluisce. Trovare e definire una cosa del genere, permetterebbe di fare previsioni accurate sull’universo sia a grande scala che a scala infinitamente piccola.
Tra le scelte matematiche possibili, i due scienziati ne hanno cercato una che avesse le caratteristiche sia della particella che dell’onda: concentrata come la particella ma diffusa nello spaziotempo come l’onda. La risposta è stata un elemento costitutivo che assomiglia a una concentrazione di energia, una specie di stella, avente energia più alta al centro e che diminuisce allontanandosi dal centro.
Hanno scoperto che c’erano solo un numero limitato di modi per descrivere una concentrazione di energia che scorre, e solo uno che funziona in accordo con la definizione matematica di flusso definita dai due ricercatori.
Questa soluzione è stata chiamata “frammento di energia“. Usando il frammento di energia come elemento costitutivo della materia, hanno costruito la matematica necessaria per risolvere i problemi di fisica.
Più di 100 fa, Einstein risolvendo due vecchi problemi della fisica convalidò la sua teoria della relatività generale, la precessione nell’orbita di Mercurio e la piccola deflessione della luce mentre passa davanti al Sole.
Questi problemi erano ai due estremi dello spettro delle dimensioni. Né le teorie delle onde né quella delle particelle potrebbero risolverli, ma la relatività generale sì. La teoria della relatività generale spiega la traiettoria di Mercurio esattamente nella quantità osservata dalle osservazioni astronomiche.
Se la nuova teoria avesse la possibilità di sostituire la particella e l’onda con il frammento di energia fondamentale, potrebbe risolvere anche questi problemi, almeno questo è quello che hanno affermato i due scienziati.
Per il problema della precessione di Mercurio, hanno modellato il Sole come un enorme frammento stazionario di energia e Mercurio come un frammento di energia più piccolo. Per il problema della deflessione della luce, il Sole è stato modellato allo stesso modo, ma il fotone è stato modellato come un minuscolo frammento di energia che si muove alla velocità della luce. In entrambi i problemi i due scienziati hanno calcolato le traiettorie dei frammenti in movimento ottenendo le stesse risposte di quelle previste dalla teoria della relatività generale.
