C’e’ differenza tra Scienza e Fantascienza? …

L’unica differenza sta nel linguaggio: il parlato corrente per la fantascienza e la matematica per la scienza … Nessuna delle due conosce l’universo, entrambe ne possono solo … parlare.

Nell’antichità ogni popolo aveva i suoi miti per descrivere la natura dell’universo e di tutto ciò che vi è contenuto. L’unico merito della scienza – se così si può dire – è che sta riuscendo a eliminare la concorrenza, propinandoci una nuova moda, che cambia ogni anno e che non smetterà mai di confonderci le idee, senza darci niente di meglio che fiumi di parole: UN GIORNO SCOPRIREMO CHE LA SCIENZA STESSA NON E’ CHE UN ALTRO MITO.

La Luna non esiste se non la guardo. Perché? … Perché “Luna” è solo una descrizione soggettiva di qualcosa che di per sé non ha vita autonoma ma fa parte di un insieme indistinto di vibrazioni energetiche. Queste vibrazioni appaiono diversamente a occhi diversi (animali, umani, alieni, ecc.) e non necessariamente solo a “occhi”: l’universo appare diverso a seconda dei punti di vista, a seconda dei soggetti, a seconda dei possibili strumenti e via dicendo. L’universo, uno o molti che siano, non è stato creato per noi e non ha particolari risposte per noi … Esso ci include, come include ogni altra cosa e non ha risposte per nessuno, saggio o somaro che sia, raffinato o tamarro, ricco o povero, sano o malato, savio o folle, umano o alieno ...

Dopo millenni di ricerca teologica, filosofica e scientifica siamo al punto di partenza, anzi no! … Oggi sappiamo che la nostra ignoranza è aumentata a dismisura, grazie proprio alla scienza … Beh, non è poi una tragedia, in fondo … un passatempo vale l’altro.

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Vatti a fidare della spiegazione …

Quando si parla di cronologia storica, siamo tutti abituati a vedere un tipo di rappresentazione lineare, che per esempio parta da un anno o da un secolo ben definito e poi elenchi delle date con gli eventuali episodi da evidenziare ed infine si concluda con l’indicazione della data di fine periodo.

Questo metodo è molto diffuso sia per eventi storici che per varie altre occorrenze, ma lo è anche quando si tratti di scienza? …

Vediamo …

Secondo alcuni, questa illustrazione sarebbe una rappresentazione verosimile (rinunciando a un paio di dimensioni spaziali, per poter includere il tempo) del processo che ha portato l’universo fino ai nostri giorni, in pratica una cronologia cosmologica; ma cosa ci dice questa immagine e cosa no?

Premesso che noi non siamo alla ricerca della “verità” dei filosofi e dei poeti, bensì ci interessiamo alla completezza e alla coerenza scientifiche dei fatti in gioco … è veramente questo ciò che otteniamo da essa?

Il primo dubbio sorge immediatamente riflettendo sullo sfondo: che cosa significa rappresentare l’universo con dietro uno sfondo (non importa quale, né la tinta)? … Per potersi sviluppare linearmente, come rappresentato, occorrerebbe una dimensione spaziale aggiuntiva con un tempo preesistente ad essa associato … ma questo è in contrasto con la Relatività Speciale e il suo concetto di spaziotempo. Pensiamoci bene: ogni sezione rappresentata nello schema o sparisce al passare del tempo per lasciare campo a quella successiva (sì ma come?) oppure persiste e allora ci deve essere una speciale dimensione spaziale in grado di contenere tutta la storia dell’universo! …

Già alla prima considerazione, lo schema suddetto appare assurdo, ma andiamo avanti, prima di tirare le somme.

Secondo questo schema, il BigBang (rappresentato dal flash luminoso a sinistra) sarebbe un evento temporale collocato al tempo zero, che genererebbe poi l’inflazione cosmica (un periodo di rapida espansione necessario per spiegare l’uniformità della distribuzione dei contenuti) e, dopo l’Età oscura, darebbe corso alla formazione delle prime stelle e a tutte le fasi successive fino ai giorni nostri. Questa visone idilliaca non tiene conto, per esempio del fatto che noi non abbiamo affatto certezze circa il contenuto, forma e dimensioni dell’universo, come ci dice la prospettiva suggerita dalla seguente figura:

Che cosa vediamo in questa rappresentazione? Quello che ci dice in numeretto in basso a destra (10²⁷: smisuratamente grande!!), per cominciare, è che le dimensioni di cui si parli superano ogni immaginazione e non sono ancora abbastanza!

La zona blu scuro, al centro della quale si intravvede una scritta minuscola tanto da essere illeggibile, richiama l’infima dimensione di ciò che possiamo osservare dal nostro pianeta (il primo cerchio bianco), la parte blu più esterna sta a indicare quella parte di universo che possiamo inferire solo logicamente (ma non osservare, nemmeno coi migliori strumenti) in quanto confinante con la parte che osserviamo e che difficilmente potrebbero essere diverse senza una ragione. Oltre la parte in blu, non sappiamo cosa possa esistere, né possiamo escludere alcunché.

Come si potrebbe mai conciliare la prima con la seconda raffigurazione? … ma andiamo ancora avanti, prima di tirare le somme.

E se prendessimo in esame qualche altro modo di schematizzare il nostro universo? … Vediamo altri esempi …

Tempo fa, insoddisfatto del lavoro altrui ho provato a costruire a mo’ di puzzle un mio personale modo di pensare alle stesse cose:

E’ chiaramente uno schema rozzo e casereccio, in cui al “confine” del cosmo troviamo la CMB (radiazione cosmica di fondo a microonde) così come appare in realtà, ovvero come una sfera che circondi chiunque osservi il cielo (sia dalla terra, che da ogni altro luogo nell’universo!!) …Al suo “interno” si trovano tutte le strutture cosmiche a noi note, COMPRESO IL TEMPO! … la famosa cronologia.

Continuando a pensarci, ho provato a far di meglio ed è venuto fuori ciò che segue:

Qui vediamo qualcosa di simile, ma con qualche dettaglio in più. L’idea è quella di rappresentare il telescopio Hubble al centro mentre osserva il cosmo a 360° (sottintendendo che va pensato in 3D + tempo). All’esterno le strisce di colore rappresentano la CMB e tutto introno la SINGOLARITA’  originaria, in tutta la sua paradossale impossibilità: può un punto adimensionale inglobare/circondare l’intero universo (e tutti i suoi miliardi e miliardi di anni luce di spaziotempo)? …

Per meglio apprezzare lo stesso schema, ecco di seguito il lavoro molto più dettagliato di un artista, che in qualche modo mi conferma nelle mie idee:

Anche qualche scienziato ha voluto seguire una strada più consona per rappresentare l’universo, e nell’esempio qui di seguito si è servito di simulazioni al computer (DEUS) per ottenere questo:

Qui ci appaiono in tutta la loro drammaticità i paradossi di cui stiamo parlando: La CMB (e di conseguenza, idealmente non potendola osservare, la singolarità iniziale) appare come il confine ultimo del cosmo, il nostro “orizzonte spaziotemporale”, all’INTERNO del quale si dipana la smisurata vastità di tutto ciò che non solo noi possiamo osservare, ma che chiunque nell’universo da qualunque punto di osservazione può osservare!!

Tutta la parte interna si compone del contenuto del nostro universo: per lo più spazio intergalattico, con una grande quantità di energia oscura, un bel po’ di materia oscura e un’infima quantità di materia ordinaria e radiazione (in cui siamo compresi tutti noi) ...

Ancora altri si sforzano di dare un quadro più preciso dei fatti grazie a diverse varianti: ecco uno schema che riassume i vari punti di vista e tenta, nel bene o nel male, di integrarli …

Ed eccone un altro che ha qualche buon pregio, in esso si osserva chiaramente come la prospettiva (il punto di vista) dal nostro pianeta e dalla nostra galassia (come da tutte le altre) sia legato al concetto di spaziotempo in un modo incompatibile con la cronologia lineare che spesso si utilizza.

Una delle idee più profonde che derivano dalla relatività, secondo la mia personale opinione, è quella che si definisce “UNIVERSO A BLOCCO”.

Essa, con un apparente paradosso, propone che presente, passato e futuro convivano in un concetto di universo in cui le nostre idee di senso comune vengono ricondotte alla nostra forma mentis, più che alla realtà fisica, per quanto riguarda l’intero universo.

So che, come tutte le idee del resto, anche questa ha i suoi limiti … e tuttavia come dicevo, io ne apprezzo la profondità in particolare perché è l’unica possibile soluzione proprio per il problema della cronologia, nonché per spiegare la persistenza delle storie e il fatto che il nostro futuro potrebbe essere il passato di qualcun altro e che gli eventi nel nostro universo non possono fruire della simultaneità (causa finitezza della velocità della luce e conseguenze connesse) e perciò niente è mai nel passato, né nel futuro, né nel presente … Per poter avere qualcosa in comune col resto dell’universo è necessario che ogni evento in esso sia perenne.

Riflettendo su quanto sopra, non possiamo non notare come siano relative anche le nostre idee rispetto alle dimensioni, a ciò che è apparentemente “piccolo”, o “grande”, così come rispetto a ciò che è importante e significativo e ciò che non lo è: quando ragioniamo sulla vastità delle sconfinate distese cosmiche, dobbiamo sempre tener presente come in esse la “densità di energia” possa essere bassissima e, per contro, nel minuscolo orizzonte rappresentato dalla CMB, la “densità di energia” sia elevatissima e quindi ogni raffronto, così come ogni forma di stupore, debba essere commisurato con questi parametri in mente.

L’importanza di considerare  la “densità di energia” in tutte le sue implicazioni cosmologiche non può essere mai sottolineata abbastanza: dalla natura del vuoto, alle origini dell’universo, alle condizioni estreme che si verificano nei collassi stellari … Tutto ci rimanda ad essa.

A questo proposito, va rilevato che noi non sappiamo cosa possa succedere effettivamente all’interno dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, non possiamo nemmeno immaginare cosa sia o come si possa comportare una singolarità (ammesso che ne esistano) … ma possiamo supporre che (trattandosi di una forma di “infinito”) nei pressi di una singolarità si possa verificare un qualche tipo di “transizione di fase” (come quando una sostanza passa dallo stato solido a quello liquido o viceversa) in grado di “risolvere” gli apparenti paradossi, o di “trasformare” una situazione impossibile in una del tutto inaspettata, oppure di far “emergere” qualcosa di completamente diverso e al di fuori della nostra portata. D’altra parte è proprio quello che è già successo: il BigBang non è altro che un evento inspiegabile, conseguenza di una singolarità incomprensibile, dal quale tuttavia emerge l’universo che conosciamo.

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Simmetrica mente

Lungo i pendii che i sentieri delle mie montagne attraversano, spesso ci trovi di tutto, di questi tempi poi, ed è più la spazzatura che la vegetazione … si fa per dire. Nei gironi scorsi, mentre passeggiavo in alto, vicino ai picchi rocciosi, dopo le piogge fitte di un temporale d’agosto, ho notato con occhi nuovi lo scorrere dell’acqua verso valle; i suoi mille rivoli, le pozzanghere, gli ingorghi di fogliame e di rametti a formare piccole dighe; le zone già asciutte e quelle ancora inzuppate; gli insetti intenti a ripristinare i loro cunicoli, spingendo fuori la terra a formare curiose montagnole simili a piccoli vulcani e varie altre piccole cose, che il più delle volte non avrei neanche notato. Ero uscito per riposare un po’ gli occhi e distrarmi dal lavoro, dopo ore di concentrazione su letture ponderose …

La strana conformazione di alcune conche colme d’acqua e lo scorrere lento di quei placidi sgocciolamenti mi riportava il pensiero a qualche schema visto dianzi sulle illustrazioni dei miei testi, curiose combinazioni, scherzi della stanchezza … o forse no.

Poco prima di alzarmi dalla sedia, riflettevo sui cosiddetti “falsi vuoti”, quelli che caratterizzano l’evoluzione cosmologica … ed ecco un chiaro esempio: l’acqua che scorre e si incista, lungo un pendio, dopo la pioggia. L’energia esplosiva dei primordi fluiva alla ricerca di un equilibrio, come acqua che scaricata in alto dalla pioggia segua il suo percorso, obbligato dalla gravità, verso il punto più basso tra quelli … “possibili”. Se però incontra un’incavo o un altro tipo di ostacolo, il suo minimo, il suo punto di equilibrio, il suo fine corsa, diventerà un falso minimo, un falso punto di equilibrio, un falso fine corsa … Basterebbe un niente per rompere quell’equilibrio precario e farla proseguire fino al mare, dove effettivamente troverebbe il suo vero “minimo”, il suo “equilibrio” terminale, l’effettiva “fine” della sua corsa.

Quando si legge che il nostro universo potrebbe essersi formato in un settore in “equilibrio metastabile”, in fondo, si parla di qualcosa di simile ad una pozzanghera sul bordo di una scarpata, la cui acqua potrebbe per un nonnulla tracimare o franare verso valle in qualunque momento e per mille possibili accidenti del caso. Così come capita che la pioggia col suo improvviso impulso di energia di caduta possa generare non solo rigagnoli d’acqua che scorrono direttamente a valle, ma anche intasamenti di materiali galleggianti che formano estemporanee dighe in grado di formare pozze più o meno grandi … allo stesso modo un’improvviso BigBang che dia vita a un universo in espansione può provocare ogni genere di spinte, sfondamenti e contraccolpi in grado di ingarbugliare i flussi e i controflussi, di alterare la densità in modi diversi in zone diverse, perfino di scatenare la formazione di strutture puramente dinamiche ma che al proprio “interno” contengano “mondi” … E noi potremmo anche essere uno di quei “mondi”, sull’orlo di una cosmica “scarpata” …

Certo vi sono differenze non trascurabili e tuttavia il confronto regge: la ricerca dell’equilibrio è alla base di ogni fenomeno, anche se nel caso dell’acqua è la gravità del nostro pianeta a dettare le regole, mentre qualcosa di diverso spiega il tipo di equilibrio di cui la pura energia delle origini è alla ricerca. Semmai occorre precisare meglio ciò che il concetto di equilibrio rappresenta al di là delle parole.

Il bambino che è in noi si chiederebbe subito “perché” la ricerca dell’equilibrio dovrebbe avere tanta importanza … ma non noi, noi lo sappiamo fin dalle elementari: l’acqua cerca l’equilibrio che ha perso quando, dal mare in cui paciosamente si trastullava, il caldo del sole l’ha fatta evaporare in cielo a formare nuvole che poi, col freddo di altre correnti d’aria, hanno provocato la pioggia e la discesa su terreni impervi e sopraelevati, dai quali a fatica ogni goccia s’è dovuta fare strada verso … “casa”; ma come c’entra tutto questo col BigBang? …

Facciamo un passo alla volta e definiamo meglio il concetto di equilibrio. Nel caso del ciclo atmosferico dell’acqua, l’equilibrio ha a che fare con le variazioni di temperatura che coinvolgono mare, aria e terra, nonché il sole: Il sole immette energia nella nostra atmosfera e questo comporta lo sbilanciamento, la perdita di equilibrio, dell’intero sistema; dopodiché il sistema parte alla ricerca dei un nuovo equilibrio e tutto quello che accade nel frattempo non è che il passaggio di energia in eccesso, da un settore ad un altro, fino al raggiungimento di un nuovo stato simmetrico tra le varie componenti. La parola magica dunque è SIMMETRIA. Se manca la simmetria, i settori si agitano per trovare un nuovo equilibrio che la ristabilisca.

Non importa di quale particolare argomento si stia parlando, se c’entra l’energia, c’entra la simmetria e se manca la simmetria è necessario ripristinare l’equilibrio tra le varie forze in gioco per ritrovarla. Sembra facile, ma non lo è! …

La simmetria NON ESISTE, per definizione, non nel nostro universo, non per quel che ci è dato sapere! …

Il dato scientifico per cui tutto è alla ricerca dell’equilibrio rimane, ma nessuno ha mai visto, o riesce ad immaginare, ciò che invece possiamo osservare nel caso dell’acqua, che quando giunge al mare è a casa. Nell’universo non può mai esserci un tale esito, la ricerca dell’equilibrio è perenne ed assomiglia di più all’equilibrio “in caduta” di chi cammina: non saremmo qui se l’universo conoscesse la simmetria perfetta.

Se mai esistesse una spiegazione del BigBang, essa avrebbe a che fare con l’impossibilità di raggiungere lo stato a entropia zero (simmetria perfetta): proprio perché ciò non è possibile, l’universo è l’ipostatizzazione del cambiamento, sotto forma di energia indistruttibile.

Detto in altre parole: Può l’universo NON esistere? No! Se potesse lo farebbe. L’universo esiste e quindi non può che essere eterno: l’universo è la storia di tutte le possibili trasformazioni che l’energia è in grado di esprimere; esso è la manifestazione dell’impossibilità di distruggere l’energia, così come di crearla: l’energia è eterna e irrefrenabile e si trasforma perennemente. Quando, occasionalmente, l’entropia (disordine) si riduce al minimo entrano in gioco le cosiddette fluttuazioni quantistiche che rendono impossibile ulteriori passi in quella direzione, probabilmente provocando fenomeni parossistici come quelli che noi comunemente chiamiamo BigBang. Un BigBang sarebbe la reazione occasionale all’eccesso di “ordine”, ovvero alla situazione per cui l’entropia globale dovesse risultare casualmente (statisticamente) troppo ridotta.

Questo tipo di spiegazione si richiama ad alcune ipotesi scientifiche che prevedono il cosiddetto universo ciclico: un universo in cui i minimi e i massimi dell’entropia si verificano a scadenze, più o meno regolare, che si ripetono e che producono sempre nuovi universi più o meno duraturi, più o meno adatti alla fenomenologia che conosciamo e/o a leggi fisiche di un qualsiasi tipo. Altre strade suggeriscono la proliferazione caotica  di “sacche” di universi, che nascono e muoiono in continuazione ad infinitum. Nella scatola dei cioccolatini ci sono anche i cosiddetti “universi paralleli”.

Avete mai notato che, anche se smette di piovere, prima o poi ci rifà? …

Anche l’universo ci rifà … ma solo perché non ha alternative: l’universo è l’espressione del perenne mutare dell’energia che lo costituisce e che tenta costantemente di raggiungere l’equilibrio (lo stato simmetrico perfetto) ma è impossibilitato a farlo dalla sua stessa natura: in un esperimento tipico della meccanica quantistica un raggio laser viene fatto passare per un foro minuscolo, che viene poi ridotto ulteriormente; finché il raggio ha lo spazio per passare esso colpisce lo schermo di fronte come un punto, ma appena il foro si riduce sullo schermo il punto si allarga a dismisura. L’energia non tollera costrizioni e quando è costretta senza via di scampo può … creare un universo.

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P.S. Ora vediamo il concetto di simmetria sotto una luce diversa e scopriamo se sia poi così complessa e astrusa come può apparire all’ascoltatore distratto. Ci muoveremo passo passo, a rischio di dare l’impressione di intrattenere una discussione sul più e sul meno … Starà a voi raccoglierne i frutti, sani o ammaccati, acerbi o maturi che siano.

Un paio di premesse ci possono agevolare: la prima è che per simmetria si intende l’estensione del concetto classico (e dal suono un po’ dogmatico) di “legge fisica”, nell’intento di inglobare alle precedenti conoscenze meccaniche sulle macchine termodinamiche (motori, ecc.) anche tutte le nuove osservazioni sperimentali nell’ambito subatomico; la seconda è che consideriamo la natura come fondamentalmente “neutrale” ed “equilibrata” in condizioni ideali, mentre nella realtà prevalgono gli effetti di un insieme di “forze” (i.e anomalie) che generano tendenze e squilibri solo apparentemente misteriosi.

In condizioni normali un panno, una bacchetta di plastica e alcuni pezzetti di carta appoggiati su un tavolo sono indifferenti (neutri / in equilibrio) dal punto di vista elettrico: tale neutralità si può esprimere sinteticamente in termini di perfetta “simmetria di carica elettrica”.

Ora prendiamo il panno e ci strofiniamo per bene la bacchetta; questo semplice gesto è in grado di “strappare“ elettroni dalla superficie della bacchetta che adesso non è più elettricamente neutra e che vi permetterà di sollevare i vari pezzetti di carta come se vi fosse un adesivo a tenerli attaccati alla bacchetta … Quello che accade invece, è che lo strofinamento, rimuovendo degli elettroni ha prodotto una cosiddetta “rottura di simmetria” e un conseguente squilibrio di carica: le cariche positive spaiate nella bacchetta attirano gli elettroni superficiali dei pezzetti di carta che a loro volta sono attratti anche dai nuclei dei quali fanno già parte nella carta. E’ un po’ come giocare con delle calamite, avvicinandole tra loro e osservando come, anche senza adesivo, esse tendano a restare appiccicate tra loro (qui è in gioco la “carica magnetica” anziché quella elettrica).

Rompere una simmetria (come quella elettrica) equivale a scatenare delle “forze” - prima assenti – che continueranno ad agire finché lo squilibrio non venga ricomposto, in modo diretto o indiretto (cioè recuperando gli elettroni persi, o aderendo ad un’altra superficie, per condividerli con essa).

Com’è possibile che una forza in grado di far aderire la carta alla bacchetta compaia dal “nulla”? … Già il famoso “nulla” … che non c’è. Dunque, da dove proviene la forza che spinge la carta a rimanere vicino alla bacchetta? …

L’energia come sappiamo non si crea e non si distrugge, ma si può trasformare ovvero trasferire, anche se con qualche piccolo inevitabile “spreco”. Ogni vola che spostiamo l’energia dai nostri muscoli ad una qualsiasi azione, come lo sfregamento del panno intorno alla bacchetta, stiamo facendo proprio questo: trasformiamo energia muscolare (biologica) in energia meccanica e – date le giuste circostanze – possiamo provocare la rottura di una simmetria (neutralità) temporanea, come quella degli atomi della bacchetta: la neutralità di carica perduta sviluppa una “tensione” fra le cariche positive e negative delle superfici trattate. Ogni trasformazione dell’energia presuppone un precedente stato dell’energia e quindi andando a ritroso – ad infinitum - ci fa capire come l’energia sia “eterna”.

Da questo semplice esempio, con i dovuti adattamenti, si possono ricostruire tutti i fenomeni naturali; non che ciò sia stato già effettivamente adempiuto in tutti i dettagli, ma la scienza ha percorso una parte importante di tale strada e, salvo sorprese, è plausibile che si troveranno col tempo tutte le soluzioni teoriche in questo tipo di contesto. Come per la carica elettrica, così per tutte le altre manifestazioni fenomenologiche studiate stanno emergendo principi simili, legati alla rotture di simmetrie in parte distinte eppure allo stesso tempo collegate da un ordine gerarchico di cui si intravvedono le linee generali.

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P.S.² Come in tutte le cose umane, spesso anche per gli scienziati accade che l’entusiasmo porti a dare per scontato ciò che non lo è … Capita così che ci si debba ricredere e fare dei passi indietro per poter trovare una strada diversa e superare ostacoli inaspettati. Oggi, siamo appunto in una di quelle situazioni e ci sono ostacoli imprevisti che sembrano creare perplessità e ripensamenti: sembrava che essendo tutte le forze in natura l’espressione di una particolare simmetria “rotta” (fuori equilibrio / non neutra) ed essendo noto che alcune di esse sono collegate e possono essere gerarchicamente interdipendenti, la logica conseguenza faceva presagire una scala gerarchica che avrebbe condotto ad una “super simmetria” in grado di generare tutte le altre, ovvero di esserne la matrice ... la  madre di tutte le simmetrie, per così dire.

Quest’idea è stata messa alla prova per molti decenni ormai e non sta rispondendo alle aspettative, anche se non è ancora possibile escluderla del tutto. Nel frattempo sono state fatte scoperete rivoluzionarie ed è possibile che servirà altro tempo e altro lavoro prima di ritrovare il bandolo della matassa. SUSY (SUper SYmmetria) potrebbe non essere corretta nelle forme studiate fino ad oggi, ma il fondamento teorico su cui poggia è abbastanza solido da rimanere alla base di tutta la fisica ancora per molto e personalmente mi auguro che presto o tardi la natura ci suggerisca la nuova direttrice di ricerca con uno dei suoi colpi di teatro …

Già passato, mi sono permesso di usare un escamotage per aggirare l’attuale impasse: se non troviamo il sentiero, cerchiamo l’autostrada …

In alcuni dei miei racconti, ho lanciato l’idea che si dia per scontata la SUSY (prima o poi capiremo come “aggiustarla”) e si passi al livello successivo; introducendo quella che all’epoca (con scarsa modestia) battezzai: IPER-SIMMETRIA.

Questo è chiaramente un gioco, ma giocato come se fosse la cosa più seria del mondo, per cui ci sono regole severe da rispettare. Sono le comuni regole che la scienza impone a chi voglia consentire a tutti si sottoporre le ipotesi a verifica, sia di congruenza che sperimentali.

L’ipotesi vuole che tutte le forme di energia rispondano inevitabilmente ad un principio superiore di simmetria, sia che ne conosciamo i dettagli oppure no. Questo  significa che adesso abbiamo ammesso alla partita sia la materia oscura che l’energia oscura, ma non solo, accettiamo anche tutte quelle forme di energia che non avessimo eventualmente ancora scoperto (siano esse scoperte a venire, o anche puri voli pindarici): in questo modo tutte le teorie correnti, o anche solo le ipotesi, possono trovare posto, purché coerenti e sperimentalmente plausibili.

Presumiamo che l’universo (uno, trino, o multiplino che piaccia definirlo) debba – con questo nome o con uno diverso – rendere conto di tutto ciò che identifichiamo nell’ambito della fenomenologia (le “cose” che tutti possiamo direttamente o indirettamente testare e su cui perciò possiamo convenire; e con ciò escludiamo: le opinioni religiose e politiche, i gusti sessuali, i sogni naturali o chimici, ecc., ecc.).

Secondo questa ipotesi, anche nel caso della nostra IPER-SIMMETRIA  possiamo affermare, che si tratta di una simmetria che non esiste … Lo abbiamo  già spiegato in precedenza, ma meglio ripassare: l’equilibrio può essere statico, o dinamico. E’ statico (temporaneamente / apparentemente) come nel caso di una persona in piedi e ferma, ovvero di una bicicletta parcheggiata; viceversa è dinamico come nel caso di una persona che cammini, oppure vada correttamente in bicicletta … In questi due ultimi casi, il moto è possibile proprio perché vi è una costante “perdita controllata dell’equilibrio”, che si risolve nel suo recupero, seguito da un’altra perdita e un altro recupero … ad libitum. C’è dunque differenza tra perdere l’equilibrio e cadere rovinosamente e perderlo quanto basti a produrre un moto basato su una partita di scambio tra perdita e recupero dell’equilibrio stesso.

Noi non dobbiamo dimenticare anche l’importante differenza tra l’energia che osserviamo in un sistema circoscritto come la terra e invece un sistema globale, come sarebbe considerando la totalità dell’universo. La terra riceve continue “spinte” esterne dall’energia degli altri oggetti nel sistema solare e oltre. Viceversa l’universo - come lo abbiamo inteso in questo lavoro - NON HA E NON PUO’ AVERE altri riferimenti che se stesso e l’energia di cui si compone. Questo comporta un preciso concetto: un infinito e un confine. Nessun paradosso! Basta pensare ad una sfera: il numero dei percorsi ammessi sulla sua superficie sono praticamente infiniti ma la sfera ha sempre un diametro finito.

Possiamo pensare all’universo come un’entità dalle dimensioni indefinite, ma se vogliamo che l’energia sia reale, ne consegue anche che sia finita (ovvero NON INFINITA) … Ma le forme che può – e deve - assumere, quelle … sono infinite!

Ci siamo allontanati dalla definizione che ci si aspetta da me circa l’IPER-SIMMETRIA; ma era necessario preparare il terreno. Quello che in effetti intendo descrivere è un cosiddetto “stato” e corrisponde ai vari stati che le sostanze a noi note possono assumere: lo stato solido, liquido, gassoso, ecc. … ma anche lo stato di un sistema: in equilibrio oppure in evoluzione … ovvero lo stato di un atomo che può essere o meno “eccitato” … e così via dicendo. Introduciamo l’idea di uno “stato iper-simmetrico”: sarebbe lo stato in cui si troverebbe l’universo se … NON ESISTESSE! … ma esiste!!

Siccome l’universo “esiste” l’iper-simmetria è una simmetria permanentemente “rotta”, proprio come lo è la simmetria di carica elettrica quando sfreghiamo la bacchetta con il panno. E proprio come in quel caso emergono le forze elettriche a tentare di riportare il sistema alla “neutralità elettrica”, anche nel caso della rottura dell’iper-simmetria entrano in gioco – a cascata – tutte le forze che conosciamo e le rotture delle altre simmetrie gerarchicamente sottostanti a cercare di riportare l’universo verso l’equilibrio, verso la neutralità … verso quel “nulla”, che non può esistere.

  

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P.S.³ Se si verificasse effettivamente lo “stato iper-simmetrico” nulla potrebbe manifestarsi, nel senso in cui noi intendiamo gli eventi reali; ma il fatto che ci siano davanti a noi le persone, i motori, i pianeti, le stelle, le galassie, ecc. … ci dice che troppe cose si comportano come ci si aspetta in base alle “leggi fisiche” / “simmetrie di natura” perché si possa pensare a pure coincidenze: l’energia nelle sue manifestazioni fenomenologiche è un dato col quale fare i conti e i migliori conti si fanno con la matematica e la matematica ha rivelato – per prima a una “certa Signora” Emmy Noether - come tutto ciò si possa ricomporre.

In fin dei conti però, a cosa serve l’ipotesi dell’IPER-SIMMETRIA? … Diciamo che potrebbe rispondere ad alcune domande sulla fine e sul principio dell’attuale “ciclo cosmologico”, se così lo vigliamo chiamare.

Se noi consideriamo questo nostro universo solo uno fra tutti quelli possibili e accettiamo che gli eventi non hanno avuto inizio col BigBang, né avranno fine coi BigCrunch, o BigRip di cui si parla e se escludiamo che “parallelo” possa darci le risposte che cerchiamo, allora ci serve qualche nuovo spunto su cui puntare … Vediamo se il mio è buono abbastanza.

La simmetria di carica ci ha insegnato a ragionare in termini di simmetria e della sua rottura e ci ha aiutato a pensare a tutte le forme di energia in questi termini. Mentre per le forme comuni di energia la simmetria equivale all’equilibrio, o alla neutralità, nel caso di una simmetria che coinvolga l’intero universo abbiamo concluso che ciò non sia possibile e tuttavia ciò non significa che a tale simmetria non si possa tendere, come a qualsiasi altra. Quando prendiamo in considerazione i momenti estremi di un universo, non possiamo evitare di chiederci quali inimmaginabili forze possano entrare in gioco. In natura, conosciamo solo pochi eventi così estremi: il presunto BigBang stesso e i più che reali Buchi Neri.

Purtroppo entrambi sono riconducibili all’unica forza di natura che non è ancora riconducibile ad una teoria simmetrica: la gravità ci appare come una forza puramente “attrattiva” e non sembra avere una controparte “repulsiva” e quindi non sappiamo come essa potrebbe emergere da una scissione, o “rottura”, di una qualche simmetria originaria.

Almeno fino a quando non spingiamo il gioco al suo limite: se invece di pensare al BigBang come ad un inizio, lo pensassimo specularmente, come la fine e pensassimo a cosa succederebbe negli ultimi istanti di quel mostruoso collasso globale … In fondo esiste già una teoria, che prevederebbe il cosiddetto BigCrunch, in cui tutto collassa in un punto alla fine di un ciclo universale.

Se procediamo passo per passo, ci troviamo a ripercorrere le fasi di “rottura” al contrario ed esse ci appaiono come transizioni verso un fase gerarchicamente più “integra” di quelle preesistenti: al crescere dell’energia le differenze diminuiscono, le forze si unificano e si semplificano.

Allo stadio successivo, al crescere ulteriore dell’energia e del collasso gravitazionale non ci sono più distinzioni rimaste e non c’è più spazio per le differenze di posizione, tutto sta per convergere in un punto adimensionale … ma non ci stiamo dimenticando di qualcosa? …

Cosa dicevamo alla fine della sezione principale: “L’energia non tollera costrizioni e quando è costretta senza via di scampo può … creare un universo.”

Ecco dove si trova il “contraltare” della gravità: l’energia non può subire costrizioni e quando ciò accade si scatena in tutta la sua “potenza” e lo fa in modo incontrollato e violento, creando – o ricreando – tutto lo spazio (l’universo) di cui non può fare a meno.

In termini quasi scientifici, si potrebbe dire che esiste una “iper-simmetria” per la quale alla gravità puramente attrattiva si contrappone il principio di indeterminazione di Heisenberg, il quale - nelle condizioni adatte – è in grado di trasferire/trasformare tutta la potenza della gravità in una nuova forma: lo spaziotempo. Meglio ancora, in una fase di collasso che avvicini l’intera energia del sistema allo stato iper-simmetrico si raggiunge un punto critico, oltre il quale avviene una transizione di fase tra gravità-attrattiva e inflatone – o altro (questa è materia per quelli bravi!) – e l’espansione ha inizio.

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Perché …?

Secondo Liebnitz, nonché Heidegger, la questione filosofica fondamentale si pone nei seguenti termini: “Perché c'è qualcosa piuttosto che niente?”

Dal mio punto di vista, questa come, ogni altra questione espressa tramite un “perché”, merita la solita risposta: “Perché no?”

Potrebbe sembrare una battuta, un’eccessiva semplificazione, o magari una fanfaronata … ma non secondo me: io sostengo che se la risposta è quello che è, il motivo è conseguenza di una domanda mal posta … Ogni volta che una domanda esordisce con un “Perché   ?”, si DEVE rispondere con un “Perché no?!” …

Domandare il “Perché” delle cose è tipico dei bambini, ovvero di una mentalità infantile nell’affrontare le questioni: il perché ha a che fare con le cause “presunte” riferite a se stessi, mentre la comprensione che porta a scoprire i fatti e le loro connessioni si ottiene scoprendo il “come” … le cose avvengano e dunque: “Come siamo giunti a questo punto e cosa possiamo aspettarci appresso?” … ma vorrebbe pur sempre dire che finora abbiamo dormito della grossa!

Partiamo con un esempio elementare. Un bambino potrebbe per esempio chiedere al genitore, durante un temporale, perché ci siano i fulmini … Indipendentemente dalla risposta occasionale che possa ricevere, negli anni successivi, andando a scuola, gli verrebbe spiegato il ciclo atmosferico, con l’evaporazione, le precipitazioni, l’elettricità statica fra le nuvole e le conseguenti scariche a terra … Il tutto risolverebbe linearmente tutti i possibili “perché” ingenui di un bimbo grazie ad un elenco naturale di “come”. 

Alla stessa maniera nella quale per un bimbo il fulmine (e il tuono!) è un mistero e solleva un perché stupefatto (RIFERITO A SE STESSO E ALLE SUE PAURE !!!), anche i misteri del cosmo possono, in un adulto sprovveduto, sollevare dei perché … in mancanza degli appositi come! … 

Dunque: Come siamo giunti a questo punto e cosa possiamo aspettarci appresso? …

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I mezzi di cui disponiamo oggi per osservare l’universo ci dicono quanto segue:

Circa il 96% delle componenti “note” del nostro universo ci sono del tutto ignote! … Circa il 4% delle componenti "note" sono in effetti abbastanza note e ci forniscono tutto il sapere di cui disponiamo attualmente …

Ecco un buon motivo per i nostri attuali ... “Perché ...?”

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P.S. Ho appena affermato che non abbiamo elementi sufficienti per un’analisi qualitativa, tuttavia può essere utile percorrere la strada di un’analisi quantitativa … Dopotutto abbiamo perlomeno la quasi certezza che le quantità misurate siano giuste e con buona approssimazione si può pensare che tali quantità non nascondano grande messe di dettagli (per quanto non tutti sarebbero d’accordo su questo mio assunto).

Spesso per progredire occorre azzardare e questo è uno sport assai diffuso ai giorni nostri, quindi mi lascerò trascinare - per una volta – dalla “massa”. Il mio punto di partenza vuole essere un breve sconfinamento nella metafisica, ma con puro intento euristico: anelo quindi alla critica più severa e stringente su quanto sto per affermare e ribadisco che non v’è alcuna certezza che non sia derivata dal duro e serio lavoro altrui e che eventuali sciocchezze mi appartengono a pieno titolo.

Come affrontare dunque l’innegabile presenza fisica dell’universo, senza chiedersi dei banali “Perché”,  introducendo invece alcuni utili e proattivi “come” … La nostra regola di base è sempre la stessa: basiamoci sui fatti.

L’universo che (tutti noi) osserviamo è il primo fatto innegabile da cui partire e possiamo concordare penso che alle nostre osservazioni personali possiamo associare anche tutte quelle – ben più corpose – che gli strumenti scientifici ci offrono: l’universo dunque c’è e risponde non solo ai nostri sensi biologici ma  anche a una vasta e variegata quantità di strumenti tecnologici, assai meno soggetti di noi alle sviste e alle illusioni soggettive.

Molto più spesso di quanto si creda, la scienza ci ha insegnato, le differenze quantitative importanti presagiscono delle differenze  sostanziali: dai miliardi di cellule neuronali all’interno di un cranio possono emergere i concetti e i pensieri umani, per fare un esempio. Allo stesso modo, nell’universo, grandi masse concentrate in poco spazio possono generare fenomeni un tempo impensabili, leggi stelle di neutroni, buchi neri e quant’altro. Questo per introdurre l’idea che l’enorme quantità di Energia Oscura che sembra pervadere l’universo non può essere lì per caso e non può ragionevolmente fare solo da “tappabuchi” alle nostre teorie scientifiche correnti … Se oggi, per fare solo un esempio, il cosmo è composto al 73% di Energia Oscura e se all’origine esso era un’entità piccolissima (subito prima del Big Bang), a quel punto che ne era dell’immensa energia che oggi alimenta l’espansione cosmica? … Sappiamo che l’energia non può essere distrutta, ma solo trasformata … e allora? … trasformata in cosa? …

Cosa faceva nella singolarità iniziale tutto quel 73% di Energia Oscura insieme a tutto il resto della massa-energia che oggi osserviamo? … E come facevano a convivere insieme? … E come mai, se potevano convivere, non hanno continuato a farlo? … Siamo tornati ancora ai mistici “Perché?” ...

E’ l’immancabile tentazione a misurare tutto col nostro metro e con le nostre paure …

Io darò una risposta a questa apparente contraddizione, ma è solo un’ipotesi di lavoro, un ponte verso una riva ancora invisibile …

Al momento in cui tutta l’energia dell’universo doveva essere concentrata in un singolo punto, pronto a deflagrare, una simmetria superiore consentiva a forze contrastanti di confluire momentaneamente – come due poli uguali di un magnete pressati a forza l’uno contro l’altro – ma solo per respingersi violentemente subito dopo; la (iper-)simmetria in questione ha un prezzo: l’instabilità intrinseca infinita e quindi l’istantanea distruzione della medesima. Alcuni chiamano qualcosa di simile con un nome: the Big Bounce”. Non voglio né prendermi meriti altrui, né confondere il loro duro e serio lavoro con le mie vaghezze … A ognuno il suo.

La cosa che voglio sottolineare è piuttosto come sia sempre utile mettere alla prova le idee, anche le più spinte, ed essere sempre pronti ad accogliere quelle che funzionano meglio.

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P.S.² In tempi più recenti, alcuni scienziati hanno ripreso questo dibattito liebnitziano, a mio parere in modo alquanto superficiale, portandolo dal piano puramente filosofico direttamente a quello scientifico e chiedendosi seriamente (?) se la realtà fisica non sia effettivamente emersa dal nulla.

Qui ci troviamo di fronte a due possibili tipi di stupore: quello del profano che si chiede come si possa tecnicamente affermare ciò da parte di un fisico teorico e quello del puro buon senso, che ci fa domandare dove abbiano imparato la lingua parlata queste persone ...

Cominciamo da quest’ultimo aspetto: se andate su Youtube potete facilmente trovare diversi filmati su questo argomento, molti dei quali in forma di pubblico dibattito fra i diretti protagonisti. Quello che ha divertito me più di tutti - e allo stesso tempo mi è parso più tagliente ed efficace - riguarda l’intervista ad un tipico reverendo anglosassone (ma potrebbe trattarsi altrettanto facilmente dell’ultimo Don Abbondio della nostra più sperduta campagna italica, che, come è noto di tutti i preti, avrebbe studiato il latino, la teologia e la metafisica in seminario). Di fronte alla sprovveduta affermazione secondo la quale l’intero universo sarebbe emerso dal nulla, il nostro reverendo (anche lui istruito in apposite scuole di teologia e metafisica, nonché della propria lingua madre) ha esordito dando dell’asino allo scienziato in questione e non senza ragione! …

C’è differenza nell’uso del linguaggio che adottiamo correntemente, ovvero in ambito filosofico, e quello che si possa legittimamente utilizzare in ambito scientifico, facciamo qualche esempio. Se dico: “Oggi ho mangiato molto poco”, oppure “Oggi ho mangiato praticamente niente”, penso sia chiaro a tutti come “molto poco” e “praticamente niente” svolgano la funzione di avverbi e a nessuno di noi, voglio sperare, verrebbe in mente di rispondere, per esempio: “E che sapore ha?”, oppure “E ti è piaciuto?”, ecc.

L’uso di termini come “nulla”, o “niente”, nel nostro linguaggio, nella forma di cui sopra, sottintende una negazione e nient’altro; pur affermando di aver mangiato, utilizziamo poi un avverbio che nega il verbo, accentuandone l’effetto finale; né ci aspettiamo che  alcuno confonderà il senso, deducendone che niente, poco, o nulla, possano avere una propria “sostanza reale”, dotata magari di sapore …

Allo stesso modo, il reverendo del nostro dibattito deride legittimamente l’ingenuo scienziato, che vada alla ricerca di un effetto mediatico con questi mezzucci. L’intero universo non può derivare dal nulla, se non altro perché il presunto “nulla” è solo un avverbio.

Sì, ma … Come viene in mente un’affermazione del genere ad uno scienziato? … Confusione metafisico-linguistica a parte, stiamo parlando del titolo di un libro destinato alla cosiddetta “divulgazione scientifica” e fa specie che si voglia educare … diseducando.

Troppe metafore vengono utilizzate, che non fanno che confondere le idee, invece che educare … e questo è un vizio che coinvolge anche le scuole. Si veda, il classico esempio della cosiddetta “massa relativistica” (*), che ancora contribuisce a creare confusione sulla Teoria della Relatività Speciale, sia tra gli studenti, che tra il più vasto pubblico.

Torniamo al nostro titolo: cosa può esserci di “serio” dietro ad una affermazione così clamorosa? … Si gioca ovviamente sull’equivoco e questo secondo me è già riprovevole di per sé. L’equivoco è nella “personalizzazione”, per  così dire,  del temine “nulla”, nella sua trasformazione in una presunta, non meglio specificata, “sostanza”, che si possa quindi contrapporre al “tutto”, che rappresenterebbe l’intero universo.

Cosa c’è dietro? … Nient’altro che l’ennesima manipolazione dei paradossi presenti nella Meccanica Quantistica e nella confinante Elettrodinamica Quantistica: queste due metodologie di studio della realtà fisica, se spinte al limite, possono portare a concludere che, in assenza di materia, nel cosiddetto “vuoto quantistico” persisterebbe comunque, inevitabilmente, una “turbolenza intrinseca” della natura, dalla quale tutto può essere emerso nelle forme che attualmente osserviamo e che denominiamo universo. Il paradosso in questione ci porta a concludere come in nessun caso, date le nostre osservazioni e misurazioni attuali, il cosiddetto “vuoto” implichi la mancanza – o la sparizione - del totale dell’energia che compone il nostro universo; ovvero il “vuoto” è una delle forme che assumerebbe l’energia all’interno di questa logica e ancora, in ultima analisi, l’energia è conservata sempre e comunque, non può essere distrutta, ma solo trasformata. Se osservassimo “il nulla” (nel patetico esempio di cui sopra) esso ci apparirebbe come una delle forme assunte dall’energia in condizioni particolari, quelle condizioni che in termini più corretti dovremmo chiamare “vuoto quantistico”, il quale a sua volta sarebbe permeato dalle cosiddette “fluttuazioni quantistiche”, che sono tutt’altro che … NULLA !

Un buon astronomo vi potrebbe spiegare meglio di me, come osservando le più estreme profondità dello spazio, il satellite Planck (solo l’ultimo della serie) sia stato in grado di “fotografare” la Radiazione Cosmica di Fondo a Microonde (per gli amici intimi: C.M.B.) e come questa sia appunto una mappa delle fluttuazioni quantistiche primordiali, le quali hanno portato, nel tempo, alla cocmparsa delle strutture cosmologiche dell’universo che conosciamo.

La prima Legge della Termodinamica, fin dai tempi della scuola, ci ha insegnato che l’energia si trasforma continuamente ma non si distrugge … la meccanica quantistica ci ha aiutato a capire come ciò sia perfettamente logico, anche a livello … universale.

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(*) Per approfondimenti sul tema vi rimando a Youtube.

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(Image credit: publicly available)
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