La teoria del multiverso

Il concetto di multiverso ci viene sia dalla meccanica quantistica e dai nostri tentativi di comprendere le molteplici possibilità di ramificazione che si trovano negli esperimenti subatomici che dalle nostre teorie sulla nascita dell’universo.

Per arrivare al multiverso, però, dobbiamo iniziare con l’universo in cui viviamo. Per definizione, l’universo è “tutte le cose“: la somma totale dell’esistenza fisica completa. Se una cosa esiste, è nell’universo. Ma anche con questa definizione, possiamo iniziare a sondare il concetto di “altri” universi. Un modo per farlo è comprendere che l’universo è molto vecchio e che la luce può viaggiare solo a una velocità finita. Quindi c’è un limite a ciò che possiamo osservare nell’universo (quel limite è a circa 45 miliardi di anni luce di distanza).

Tuttavia, questa spiegazione dà una visione molto debole del multiverso. In realtà, c’è di più nell’universo di quello che possiamo osservare, quindi c’è più “roba” là fuori – più stelle, più galassie, forse anche creature più intelligenti – di quante potremmo mai contattare. Tutte queste cose sono nell’universo, ma sicuramente non fanno parte del nostro mondo.

Quelle regioni al di fuori della nostra bolla osservabile dell’universo hanno ancora lo stesso aspetto e si comportano come al suo interno. È tutta la stessa fisica in gioco, solo con varie altre combinazioni. Ma non finisce qui.

Dopo il Big Bang, lo spazio si è espanso a un ritmo esponenziale. Questa espansione esplosiva, o inflazione, è durata da 10 ⁻³⁶ secondi a un periodo compreso tra 10 ⁻³³ e 10 ⁻³² secondi, quindi è rallentata. Tuttavia, lo spazio si sta ancora espandendo a una velocità di circa 73 chilometri al secondo per megaparsec, come stimato dal telescopio spaziale Hubble nel 2022.

È nato un universo

Al momento non abbiamo una solida comprensione dei primi momenti del Big Bang. Conosciamo lo schema generale: il nostro universo una volta era molto più piccolo e più caldo e, al giorno d’oggi, non è così piccolo, ed è molto più freddo. Abbiamo testato questa idea di base con una varietà di esperimenti. Ma mentre riavvolgiamo l’orologio fino al Big Bang, raggiungiamo una scala in cui la nostra fisica semplicemente crolla. Quando l’universo aveva meno di un secondo di età, le condizioni del cosmo erano così estreme che non abbiamo alcuna teoria della fisica che ci guidi.

Detto questo, sospettiamo che nei suoi primi istanti l’universo abbia subito un radicale evento di trasformazione, noto come inflazione. Risulta da tutte le prove disponibili che quando il nostro cosmo aveva solo una frazione di secondo di età, si espanse rapidamente a proporzioni enormi, crescendo di almeno un fattore 10⁶⁰.

Questo evento inflazionistico pose le basi per il resto del Big Bang, quando il nostro universo fu inondato di particelle e radiazioni che sarebbero poi cresciute fino a diventare galassie, stelle e pianeti.

Ecco dove otteniamo un multiverso: forse l’inflazione non è mai finita. Forse l’intero universo è costantemente sottoposto a questa rapida espansione fuori controllo, ma pezzi di esso si diramano e si sistemano in qualcosa di più tranquillo. Pertanto, ciò che chiamiamo “l’universo” è solo una minuscola bolla all’interno del vero, enorme universo in continua espansione.

Creare un multiverso

In questa visione dell’inflazione, l’intero universo non smette mai di gonfiarsi. Continua a crescere a un ritmo accelerato (più veloce anche della velocità della luce). Ciò che fa sì che una bolla rallenti e si blocchi è semplicemente una fluttuazione quantistica casuale. La nostra porzione di universo ha smesso casualmente di gonfiarsi (rispetto all’universo più grande), ma il resto dell’universo al di fuori della nostra bolla continua a fare quello che stava facendo prima e quello che farà sempre.

La nostra bolla non sarebbe la sola. Altre bolle possono essersi stabilizzate in modo casuale e sono diventate un normale universo in espansione non inflattiva. Gli osservatori in una qualsiasi di queste zone, vedranno un Big Bang nel loro passato (proprio come noi); avranno un cosmo pieno di materia e radiazioni (proprio come noi); e avranno un limite a ciò che possono osservare pèer via della distanza (proprio come noi).

In questo scenario di inflazione senza fine, ognuna di queste macchie (o bolle, o sacche, o qualunque metafora abbia più senso per te) appare come il proprio universo a chi ci vive dentro, con ogni universo separato da una vasta e sempre crescente distesa di assolutamente niente. Questo è un multiverso motivato fisicamente, e forse molto reale: una raccolta di universi indipendenti e separati, pieni di entità (stelle, pianeti, persone), ognuno che fa le proprie cose.

Nel multiverso, il nostro universo non è stata la prima bolla a sorgere, ma semplicemente una di una catena infinita di universi. Immagina una schiuma gigante, come la parte superiore di un bagnoschiuma. Il multiverso è la schiuma stessa, che cresce sempre e crea sempre nuove bolle, con ogni bolla che agisce come il proprio cosmo indipendente.

Tutti questi universi a bolle esistono all’interno della stessa struttura dello spaziotempo. Se punti il ​​dito in qualsiasi direzione casuale, da qualche parte là fuori, oltre una distanza insondabilmente enorme, c’è un altro universo, e oltre quello, un altro, e oltre quello, un altro.

Se davvero questo tipo di inflazione non finisce mai, allora ci sono un numero infinito di universi là fuori nel multiverso. Ciascuno di quegli universi avrebbe potuto terminare la propria inflazione locale allo stesso modo, ma è anche possibile che quando ogni universo si è staccato, abbia ottenuto in dotazione un nuovo set di leggi della fisica, con diverse raccolte di forze e particelle.

Alcuni di quegli universi sembrerebbero incredibilmente simili al nostro. Altri potrebbero aver fallito, pieni di nient’altro che di vuoto. Alcuni potrebbero essere molto più strani di quanto possiamo immaginare.

Testare la realtà

Alcuni potrebbero essere repliche esatte del nostro. Se – e questo è un grande se – ci sono solo un numero finito di modi per disporre tutte le particelle in un dato universo, allora con un numero infinito di universi sei destinato a ottenere copie ripetute. Ciò significa non solo che, da qualche parte, c’è un altro universo, ma che se segui quella linea abbastanza lontano, incontrerai un duplicato di te che fa esattamente la stessa cosa, proprio ora, in questo momento presente.

Tutto questo rappresenta un’idea piuttosto spregiudicata, ma difficile da testare. Il problema è che tutte le bolle del multiverso sono completamente inaccessibili l’una dall’altra. Esistono, ma non sono connesse tra loro. Quindi non possiamo semplicemente salire su un razzo e volare verso il nostro vicino più vicino.

Ma potrebbero esserci stati alcuni incidenti cosmici nel nostro antico passato. Quando il nostro universo era più giovane, si era appena staccato dal più ampio flusso guidato dall’inflazione. Se è capitato che un altro universo bolla si sia nucleato vicino al nostro, allora c’è una piccola possibilità che i nostri universi si siano brevemente intersecati prima di essersi definitivamente allontanati l’uno dall’altro.

Le possibilità che ciò accada sono incredibilmente piccole, ma non pari a zero, il che fornisce un modo per testare il multiverso. Sfortunatamente, ad oggi, nessuna osservazione ha rivelato alcuna indicazione che abbiamo subito una tale collisione. Sebbene questi esperimenti non escludano l’idea del multiverso, non danno alcuna conferma.

L’unica cosa che ci resta è continuare a studiare l’universo primordiale, di cui al momento non capiamo molto. Abbiamo solo una vaga idea di cosa sia l’inflazione; non sappiamo cosa l’abbia alimentata, perché avesse le energie che aveva, o perché si sia spenta nel nostro cosmo. Non sappiamo nemmeno se l’inflazione porta automaticamente a un multiverso, o se stiamo fraintendendo la nostra stessa matematica.