Quattro teorie (fisiche) sul multiverso

Le realtà parallele da Democrito a Feynman

Il multiverso, oltre ad essere ormai un classico della letteratura fantascientifica, è una teoria fisica che postula l’esistenza di universi coesistenti esterni al nostro spaziotempo.

Dal punto di vista filosofico, l’idea della “pluralità dei mondi” fu proposta per la prima volta dagli Atomisti, per poi essere ripresa da Giordano Bruno in ambito rinascimentale. Ma per quanto riguarda la fisica, la teoria nacque nel 1957, grazie a Hugh Everett III che ne presentò una prima versione nella sua tesi di laurea.

Al giorno d’oggi la teoria è oggetto di molti dibattiti, in particolare per le sue relazioni con la teoria delle stringhe e con la teoria dell’inflazione caotica.

Esistono tre grandi interpretazioni del multiverso:

• Interpretazione a molti mondi
• Interpretazione di Copenaghen
• Teoria delle Bolle

L’interpretazione a molti mondi

L’interpretazione a molti mondi è la versione di Hugh Everett III del 1957. In essa gli universi sono strutturalmente identici e sono soggetti alle stesse leggi fisiche. I vari universi condividono inoltre le stesse costanti fondamentali (costanti naturali, come la velocità della luce). Gli universi di Everett non possono comunicare tra loro, ma si influenzano reciprocamente. Questa interpretazione oggi non gode di grande sostegno da parte della comunità scientifica, ma ha gettato le basi per lo studio delle altre teorie che si formarono negli anni successivi. A questa ipotesi si aggiunge la teoria di Lee Smolin, secondo la quale a partire da ogni buco nero si potrebbe accedere ad un altro universo.

L’interpretazione di Copenaghen

Un’altra interpretazione è quella di Copenaghen, supportata da un maggior numero di fisici, tra i quali anche Richard Feynman.

Nasce dai lavori svolti nella capitale danese da Niels Bohr e Werner Heisenberg, che estesero l’interpretazione probabilistica della funzione d’onda di Max Born.

In questa ipotesi lo stato dell’intero multiverso è correlato agli altri stati degli universi costitutivi tramite la sovrapposizione quantistica (primo postulato della meccanica quantistica, due o più sistemi fisici possono essere sommati - quindi sovrapposti - e ne risulterà un terzo sistema ugualmente valido che riunirà i precedenti). L’intero multiverso sarebbe quindi rappresentabile come un’unica funzione d’onda universale.

Ma la teoria che riscuote più successo è indubbiamente la teoria delle bolle.

La teoria delle bolle

La teoria prevede la generazione del nostro e di altri universi dalla separazione da un universo più grande, detto “universo genitore”.

Le fluttuazioni di energia, reagendo con l’universo genitore, potrebbero creare piccole “bolle” o wormhole (detti anche ponti di Einstein-Rosen, sono cunicoli spazio-temporali). Se le fluttuazioni energetiche non sono molto grandi, un piccolo universo a bolla può formarsi, espandersi molto velocemente (come un palloncino che si gonfia) ed infine contrarsi. Ma se le fluttuazioni sono maggiori di una certa unità critica non ancora definita, dall’universo di partenza si forma un universo che va incontro ad un’espansione a lungo termine che permette la formazione di materia e strutture galattiche su grande scala.

Nell'inflazione teorizzata da Linde, oltre l'universo osservabile lo spaziotempo può essere ancora in uno stato di inflazione, con altri universi bolla che si formano ogni volta che in qualche punto l'inflazione si ferma. Se il nostro universo fosse l'unico esistente, si avrebbe quindi bisogno di una spiegazione scientifica del perché sembra così ben calibrato per consentire un certo ordine e la vita biologica. Se invece non è che uno dei tanti esistenti, ognuno di essi può avere parametri differenti e differenti costanti, e solo a un universo (o a pochi) è capitato di avere valori tali da permettere la vita. Per spiegare le osservazioni di Linde si potrebbe paragonare il multiverso ad un bicchiere di champagne: il suo fondo rappresenta l’universo genitore, a partire da esso nascono le bollicine (ognuna di esse rappresenta un universo) la cui generazione è costante ed anche il numero è tale per cui una volta che una bolla raggiunge il limite dove finisce il vino, si disperde ed al suo posto ne è appare un’altra sul fondo del bicchiere.

Questa teoria è parte della più ampia teoria dell’inflazione eterna, che prevede che ogni universo generato a partire dall’universo genitore possa a sua volta generarne altri, in modo che il processo sia infinito. Il Big Bang sarebbe dunque il punto di partenza non dell’universo nella sua interezza, bensì del nostro universo, che potrebbe a sua volta generarne di nuovi.