Per più di un millennio, scienziati, teologi e menti curiose hanno dibattuto una domanda profonda:cosa esisteva, se esisteva qualcosa, prima del Big Bang? Secondo il modello prevalente del Big Bang, circa 13,7 miliardi di anni fa l'intero universo era compresso in una singolarità, un punto più piccolo di una particella subatomica (vedi Wall, 2011 ). Ma ciò che c'era al di fuori di quel momento iniziale rimane una frontiera della fisica moderna.
Anche prima dell’avvento della cosmologia contemporanea, i pensatori erano alle prese con questo problema. Nel IV secolo, sant'Agostino esplorò il concetto di un tempo prima della creazione di Dio, concludendo che “in principio” l'universo e il tempo erano co‑creati (vedi Università di Villanova, 2018 ). La relatività generale di Einstein del 1915 implicava che il tempo stesso emergesse con l'universo in espansione, portando il cosmologo belga Georges Lemaître a proporre l'ipotesi dell'"atomo primordiale" nel 1927, che in seguito si evolse nella teoria del Big Bang (vedi Soter e Tyson, 2000 ). L'interazione tra gravità e tempo continua a sollevare domande su cosa, se esiste, ha preceduto la singolarità.
Alcuni cosmologi moderni suggeriscono che il nostro universo potrebbe essere un "figlio" di un cosmo più antico, un'ipotesi che trova potenziali indizi nel fondo cosmico a microonde (CMB), il debole bagliore residuo del Big Bang catturato da missioni come Planck (vedi NASA, 2010 ). Recenti mappe della CMB ad alta risoluzione rivelano sottili anisotropie, spingendo ricercatori come AdrienneErickcek del Caltech a proporre che potremmo essere testimoni dell'impronta di un universo genitore (vedi Lintott, 2008 ).
Scoperta nel 1965, la CMB ha posto le prime sfide al modello del Big Bang, che sono state affrontate dal paradigma inflazionistico introdotto nel 1981. L’inflazione prevede un’espansione breve e super rapida che attenua le fluttuazioni di densità; tuttavia, la distribuzione irregolare della temperatura osservata nella CMB suggerisce che potrebbe esserci dell'altro dietro la storia (vedi NASA, 2010 ). Questa asimmetria alimenta l'ipotesi del multiverso, in cui innumerevoli "bolle" inflazionistiche generano universi distinti, ciascuno dei quali è un prodotto di un'inflazione caotica (vedi Jones, 2012 ).
L’inflazione caotica estende l’idea di una singola bolla in espansione a una sequenza infinita di tali bolle, ciascuna delle quali dà origine a un universo. La teoria presuppone che le fluttuazioni quantistiche nel campo dell'inflazione generano un paesaggio stocastico di "universi tascabili", spiegando potenzialmente le disomogeneità osservate nella nostra CMB (vedi Scientific American, 2019 ).
I modelli alternativi si concentrano sulla genesi della singolarità stessa. Ad esempio, i buchi neri – compressioni gravitazionali estreme della materia – sono stati considerati “compattatori di rifiuti cosmici” che potrebbero seminare un nuovo universo. Il concetto di buco bianco, l'ipotetica controparte a tempo invertito di un buco nero che espelle materia, è stato invocato per spiegare come il nostro universo potrebbe emergere da un buco nero in un altro cosmo (vedi Choi, 2010 ). Questa visione propone che ogni buco nero nel nostro universo potrebbe ospitare un proprio universo nascente.
Le tradizioni filosofiche storiche, come la cosmologia indiana medievale, già prevedevano modelli ciclici di creazione e distruzione. La fisica contemporanea ha fatto rivivere questa idea attraverso la struttura del Big Bounce, che sostituisce l’origine singolare con una sequenza eterna di espansioni e contrazioni. In questo scenario, l'universo si espande, raggiunge una dimensione massima, quindi si contrae sotto la gravità finché una densità critica non innesca un rimbalzo, reimpostando il ciclo (vedi Taylor, 2017 ). Il Big Bounce richiede un meccanismo per evitare la singolarità prevista da Penrose e Hawking, in particolare una densità di energia negativa che contrasta la gravità (vedi Wolchover, 2018 ).
La cosmologia moderna è un campo vibrante in cui si intersecano la relatività generale, la meccanica quantistica e la teoria delle stringhe. L'energia oscura, una componente invisibile che costituisce circa il 68% dell'universo osservabile, guida l'espansione accelerata che osserviamo oggi (vedi Wall, 2011 ). Allo stesso modo, la teoria delle stringhe suggerisce che le particelle fondamentali sono vibrazioni unidimensionali anziché puntiformi, offrendo una strada promettente per unificare la gravità con la fisica quantistica (vedi Marquit, 2006 ). Questi quadri allargano collettivamente i confini di ciò che possiamo osservare e comprendere del cosmo.
Mentre esploriamo sempre più in profondità il passato dell’universo – e ne anticipiamo il futuro – le domande che circondano l’antecedente del Big Bang rimangono in prima linea nell’indagine scientifica. Ogni nuova osservazione perfeziona i nostri modelli, mantenendo viva la ricerca dell'origine cosmica.
