Speculazioni della fisica contemporanea sull’universo
di Paolo Di Sia
Introduzione: La fisica è sempre stata interessata alle questioni inerenti la nascita e l’esistenza dell’universo, sia a livello tecnico (matematico), sia a livello di pensiero (anche in relazione alla filosofia).
Negli ultimi anni sono stati considerati e sviluppati interessanti concetti e idee, che coinvolgono le ultime teorie unificate quanto-relativistiche in fase di studio. Analizziamo in questo lavoro gli elementi fondamentali dei principali filoni di pensiero e ricerca sull’argomento [1,2].
Il principio antropico
Il “principio antropico” è un principio cosmologico basato sulla considerazione che tutte le osservazioni scientifiche sarebbero soggette al “vincolo” di avere gli esseri umani come osservatori [3]; le osservazioni dell’universo fisico dovrebbero pertanto “essere compatibili” con la vita e la realtà di esseri viventi che osservano questo universo. Alcuni tra i proponenti questo principio sottolineano che il principio antropico spiega come mai l’universo avrebbe i requisiti fisici fondamentali per consentire l’esistenza della vita al suo interno. Il principio andrebbe letto anche come ipotesi che cerca di spiegare le caratteristiche dell’universo in relazione a noi esseri umani che ci troviamo qui e vediamo quello che accade.
L’enunciato originale del principio viene fatto risalire a Brandon Carter e successivamente reinterpretato da alcuni sostenitori del cosiddetto “disegno intelligente”, chiamato anche “creazionismo scientifico” [4]. Il principio non deve essere confuso con le argomentazioni di tipo para-scientifico, sviluppatesi a partire al 9° e 10° secolo, periodo in cui la cosmologia era vista e letta da un punto di vista prevalentemente fideista, quindi estraneo alle attuali argomentazioni della scienza moderna e contemporanea.
Il principio è stato pubblicato da Carter nel 1974 in due versioni:
a1) Principio antropico “debole”, che afferma: “La nostra posizione nello spazio e nel tempo è necessariamente privilegiata, in quanto è compatibile con la nostra esistenza come osservatori”.
b1) Principio antropico “forte”, che afferma: “L’universo, e di conseguenza i parametri di base che lo caratterizzano, deve essere tale da consentire la creazione di osservatori al suo interno, in una data fase della sua esistenza”.
Queste dichiarazioni sono state successivamente reinterpretate, in particolare da John D. Barrow e Frank J. Tipler attorno al 1986. Essi hanno enunciato tre nuove versioni del principio antropico, con alcune divergenze rispetto alle dichiarazioni originarie di Carter:
a2) Principio antropico “debole”: “I valori osservati di tutte le grandezze fisiche e cosmologiche non hanno la stessa probabilità, ma assumono valori limitati dal presupposto che ci sono posti dove la vita basata sul carbonio può evolvere e dal presupposto che l’universo ha abbastanza anni da aver già permesso questo”.
b2) Principio antropico “forte”: “L’universo deve avere le caratteristiche che permettono alla vita di svilupparsi al suo interno ad un certo punto della sua storia”.
c) Principio antropico “ultimo”: “Si deve necessariamente sviluppare un processo intelligente di informazioni nell’universo e, una volta apparso, esso non morirà mai”.
Alcuni scienziati hanno derivato il terzo principio dal secondo, poiché sembra essere privo di senso un universo che ha la capacità di produrre vita intelligente e non è sufficientemente lungo perché essa si sviluppi. Le dichiarazioni di Carter, Barrow e Tipler hanno anticipato molti contributi e controversie di molti scienziati, tra cui Stephen Hawking, Paul Davies, John Archibald Wheeler, Leonard Susskind, Steven Weinberg [5].
L’universo dal “nulla”
Questo modello è basato sull’idea che l’universo si sia formato spontaneamente come conseguenza di fluttuazioni quantistiche in cui è entrato in esistenza dal nulla. Ciò risulta plausibile considerando le conoscenze attuali sulla meccanica quantistica. L’idea è nata considerando un particolare insieme di soluzioni di un’equazione, conosciuta con il nome di equazione di “Wheeler-DeWitt”, relativa agli sforzi della fisica teorica di combinare i due pilastri della fisica moderna, cioè la meccanica quantistica e la relatività generale, per una descrizione unificata dell’universo [6].
Intorno al 1960 i fisici John Wheeler e Bryce DeWitt combinarono le equazioni fondamentali delle due precedenti teorie (relatività e meccanica quantistica) in un’equazione, un particolare tipo di equazione differenziale funzionale, che emerge dalla quantizzazione della teoria della relatività generale. Il nucleo del loro pensiero si basa su principio di indeterminazione di Heisenberg [7]; questo principio può permettere ad un piccolissima porzione di spazio vuoto di venire probabilisticamente in esistenza “dal nulla”, a causa di fluttuazioni quantistiche. Si crea cioè una piccolissima “bolla di spazio”; circa il suo futuro, ci sono due possibilità:
a) la bolla non si espande rapidamente, e scompare quasi immediatamente;
b) se c’è invece un’espansione sufficientemente rapida e forte, può essere creato un piccolo universo; la bolla si espande esponenzialmente, cresce rapidamente, raggiungendo una dimensione in cui un universo può formare un big-bang [8].
Universo come simulazione al computer
Questa proposta considera che il nostro universo potrebbe essere una simulazione numerica al computer. L’idea di fondo è “bizzarra” ed è la seguente: i nostri discendenti molto evoluti possono aver costruito (dal futuro) un programma per simulare il passato e ricreare le condizioni dei loro antenati remoti (cioè noi). I nostri discendenti, dal futuro, avrebbero le capacità informatiche di eseguire una enorme quantità di simulazioni complesse, milioni di universi virtuali con miliardi di cervelli simulati. E’ uno scenario che ricorda il film “Matrix” [9].
Uno dei punti chiave di questa argomentazione riguarda il fatto che, se l’umanità continua a procedere nella ricerca e la tecnologia informatica continua ad avanzare, arriveremo inevitabilmente alla possibilità di simulare l’intero pianeta e tutti gli esseri umani. C’è una teoria fisico-matematica ben consolidata, basata sul cosiddetto “principio olografico”, secondo cui noi stiamo vivendo in un “ologramma”, ossia in una proiezione [10,11].
Cosmologia “cospirativa”
Questa idea si basa sul fatto che tutti i parametri che descrivono l’universo possono essere derivati e prodotti da un piccolo insieme di numeri noti. Questa potenziale origine “cospirativa” dell’universo si mostrerebbe appunto attraverso i suoi parametri fondamentali rilevanti, costruiti mediante operazioni matematiche complesse da un piccolo gruppo di “numeri cospirativi”.
I modelli cosmologici non danno particolari vincoli a questa piccola quantità di numeri-base, ma non è escluso che questo piccolo insieme possa cambiare opportunamente alcuni parametri fisici dell’universo, con possibili conseguenze anche drammatiche. Da qui il nome che collega ad una cospirazione.
Uno degli elementi che accomuna la cosmologia a questa teoria “cospirativa” è “l’amore per i numeri”. Del resto, l’intera conoscenza della cosmologia moderna relativa all’universo è legata ad una serie di numeri, i “parametri cosmologici”; la cosmologia sperimentale cerca di confermarli. La teoria ritiene che questi “numeri particolari” sono stati e sono comunicati all’umanità intera attraverso alcuni “iniziati”, come i matematici, gli autori di fantascienza, alcuni uomini considerati “strani” [12].
Il biocentrismo
Le leggi della fisica e della chimica sono in grado di spiegare la biologia dei sistemi viventi, ma una completa comprensione della vita non può essere determinata solo osservando al microscopio cellule e molecole.
Il “biocentrismo” guarda il mondo attraverso gli “occhiali dell’esperienza soggettiva”, mediante la “coscienza”. La maggior parte delle teorie relative all’universo non tengono infatti in considerazione questo fattore cruciale; in questo processo la biologia ha un ruolo determinante, come prima e ultima disciplina scientifica.
I modelli alla base della coscienza definiscono la percezione umana di tutta la realtà. Questo modello è stato sviluppato attorno al 2007 dal pioniere della ricerca sulle cellule staminali Robert Lanza [13]; essa postula che il tempo, lo spazio e tutta la nostra realtà sono differenti da quello che abbiamo sempre creduto. La realtà è un processo che coinvolge profondamente la nostra coscienza; senza di essa, tutta la materia è in uno stato indeterminato di probabilità e il tempo non ha un’esistenza “reale”.
Considerando la meccanica quantistica, esistono “stati quantizzati” di coscienza; la realtà è un mare infinito di informazioni statistiche, in cui esistono contemporaneamente tutte le possibili probabilità; la nostra realtà “soggettiva” è la più probabile tra tutte queste innumerevoli probabilità. Il modello offre anche una prova incredibile, e difficile da contestare, ossia che statisticamente una “vita dopo la morte” sembra essere inevitabile. La nozione di “realtà esterna” cede il posto all’attività della coscienza, derivante dalla nostra biologia, che “crea il mondo”. L’esperienza globale è un vortice organizzato di informazioni nel nostro cervello. Il mondo sembra essere progettato per la vita non solo a scala microscopica, ma a livello universale [14,15].
Conclusioni
Le idee e i modelli presentati possono sembrare davvero bizzarre e strane, al punto da apparire più vicine alla fantascienza piuttosto che alla scienza. Del resto la storia della scienza ci insegna che molte teorie apparentemente paradossali (la teoria della relatività è un lampante esempio) si sono poi rivelate vere e confermate da innumerevoli esperimenti. La fisica speculativa procede sempre al confini della realtà, avanzando ipotesi azzardate e spesso totalmente lontane dalle logiche della vita quotidiana dell’uomo. E’ proprio questo uno dei suoi grandi punti di forza.
Indicazioni bibliografiche:
[1] http://it.wikipedia.org/wiki/Universo
[2] P. Di Sia, About the existence of the universe among speculative physics, metaphysics and theism: an interesting overview, International Letters of Social and Humanistic Sciences (ILSHS), Vol. 9(1), pp. 36-43 (2015).
[3] http://it.wikipedia.org/wiki/Principio_antropico
[4] http://it.wikipedia.org/wiki/Creazionismo
[5] J. D. Barrow, F. J. Tipler, The Anthropic Cosmological Principle, Oxford University Press, Oxford, 1st Ed., 738 pp., ISBN-13: 978-0192821478 (1988).
[6] http://it.wikipedia.org/wiki/Equazione_Wheeler-DeWitt
[7] http://it.wikipedia.org/wiki/Principio_di_indeterminazione_di_Heisenberg
[8] L. M. Krauss, A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing, Free Press, New York, 240 pp., ISBN-13: 978-1451624465 (2013).
[9] http://it.wikipedia.org/wiki/Matrix_%28trilogia%29
[10] N. Bostrom, Are You Living In a Computer Simulation?, Philosophical Quarterly, Vol. 53, N. 211, pp. 243-255 (2003).
[11] P. Di Sia, Extreme Physics and Informational/Computational Limits, Journal of Physics: Conference Series 306, p. 012067 (8 pp.), doi:10.1088/1742-6596/306/1/012067 (2011).
[12] J. P. Rachen, U. G. Gahlings, Conspiratorial cosmology – the case against the Universe, Journal of Comparative Irrelevance (Letters), Vol. 23, p. 966 (4 pp.) (2013).
[13] http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Lanza
[14] R. Lanza, B. Berman, Biocentrism: How Life and Consciousness Are the Keys to Understanding the True Nature of the Universe, Benbella Books, Dallas, 213 pp., ISBN-13: 978-1935251743 (2010).
[15] P. Di Sia, Looking at the Dimension of Time among Science, Psychology and Everyday Reality, International Letters of Social and Humanistic Sciences (ILSHS), N. 1(2), pp. 146-153 (2015).
Paolo Di Sia
Paolo Di Sia è attualmente professore aggiunto presso l’università degli studi di Padova e l’università degli studi di Bolzano. Ha conseguito una laurea (bachelor) in metafisica, una laurea (master) in fisica teorica, un dottorato di ricerca in fisica teorica applicata alle nano-bio-tecnologie e un dottorato di ricerca in matematica “honoris causa”. Si interessa del rapporto tra filosofia e scienza, di fisica alla scala di Planck, di nanofisica classica e quantistico-relativistica, di nano-neuroscienza, di fisica transdisciplinare e di divulgazione scientifica. È autore di 276 lavori distribuiti tra riviste nazionali e internazionali, capitoli di libri, libri, interventi accademici su web scientifici, pubblicazioni accademiche interne, lavori in stampa. È reviewer di vari international journals, membro di molte società scientifiche internazionali e international advisory/editorial boards, gli sono stati attribuiti vari riconoscimenti internazionali.
Paolo Di Sia
Università di Padova (Italy) & Libera Università di Bolzano (Italy)
E-mail: paolo.disia@libero.it
Webpage: www.paolodisia.com
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