Il defunto fisico Stephen Hawking ha dato un enorme contributo alla cosmologia durante la sua vita, ma non riuscì del tutto a risolvere tutti i misteri dell'universo. Ora è stato pubblicato uno degli ultimi documenti su cui abbia mai lavorato e introduce alcune nuove idee sulla dimensione e la forma del cosmo. Ma cosa dice effettivamente la ricerca e quanto sono importanti i risultati?

La nostra immagine convenzionale della cosmologia è che il nostro universo è iniziato con un Big Bang e poi ha avuto un periodo di espansione molto rapida, noto come inflazione. Questo ha creato i semi del grande, liscio (ish) universo in cui viviamo oggi. Il problema è, l'inflazione tende ad avere problemi a fermarsi.

Questo perché l'inflazione nell'universo primordiale era in realtà governata dalle strane regole della meccanica quantistica, facendolo comportare in modi inaspettati. Per esempio, secondo la meccanica quantistica, le particelle possono nascere casualmente dal vuoto solo per scomparire di nuovo - una stranezza nota come fluttuazione quantistica. Applicato all'universo primordiale, Le fluttuazioni quantistiche potrebbero aver fatto sì che alcune parti dell'universo iniziassero improvvisamente a gonfiarsi più velocemente di altre.

Ciò significa che la maggior parte delle descrizioni esplicite dell'inflazione hanno la caratteristica che, mentre l'inflazione può finire in alcune regioni, continua in altri, così che l'universo si "gonfia eternamente" nel complesso. Ciò significa che dovremmo vivere in una piccola tasca di un "multiverso" di universi paralleli, in cui l'inflazione si è fermata e si sono formate le stelle. Però, il multiverso generale crea costantemente universi nuovi e in espansione, crescendo come un frattale.

Un tale universo sarebbe molto disomogeneo – e questo è l'aspetto che l'articolo di Hawking considera. Se immaginiamo l'universo come un pallone, gonfiare rapidamente il pallone sarebbe un'inflazione uniforme. Ma l'inflazione eterna sembrerebbe come se un pezzetto del pallone avesse improvvisamente smesso di essere elastico, e non si espanderebbe più. Dato che il resto del pallone è ancora in espansione, questo darebbe una superficie molto appuntita nel complesso.

Le teorie dell'inflazione eterna e del multiverso sono potenti in quanto possono spiegare abbastanza convenientemente l'esistenza di esseri coscienti come noi quando accoppiate con il "principio antropico". Ciò dice essenzialmente che affinché la vita possa esistere, l'universo deve essere abbastanza vicino a quello in cui viviamo. Ad esempio, se i pianeti non si formassero, allora è difficile vedere come potrebbe esistere la vita, o quantomeno, per parafrasare Star Trek:la vita come la conosciamo.

Se c'è un solo universo, sarebbe piuttosto improbabile che fosse proprio come il nostro. Però, se esiste un numero infinito di universi, ha senso che almeno uno di essi contenga la vita.

Domare l'infinito

Ma questa è una spiegazione sufficiente del cosmo? Dopotutto, non abbiamo mai visto nessuno di questi infiniti universi paralleli. Nel nuovo giornale, pubblicato sul Journal of High Energy Physics, Hawking e il suo collega Thomas Herzog della KU Leuven University in Belgio utilizzano un modello giocattolo per il nostro universo per sondarne la struttura.

Usano una tecnica nota come olografia, che riduce matematicamente gli spazi tridimensionali a proiezioni bidimensionali su una superficie, per cercare di calcolare l'aspetto dell'universo. Il nascondere un'intera dimensione rende molto più facile fare tale modellazione. Tenendo conto della possibilità di fluttuazioni quantistiche casuali, guardano alla probabilità che il multiverso sia come un palloncino appuntito rispetto a una forma più liscia, e scopri che l'universo preferisce essere liscio. Ciò suggerisce che l'inflazione eterna potrebbe non essere effettivamente il risultato preferito inizialmente pensato dagli scienziati.

Anziché, il duo sostiene che il multiverso è tutt'altro che infinito, anche se è probabile che ci sia più di un solo universo là fuori. Ma l'esistenza di un numero minore di possibili universi paralleli è di gran lunga preferibile a un numero infinito:significa che potremmo provare a stabilire cosa e dove si trovano. Potremmo anche esplorare se hanno lasciato impronte nelle radiazioni rimaste dal Big Bang, rendendo la teoria molto più facile da testare.

Anche se questo è solo un modello giocattolo, affrontare direttamente la nozione di inflazione eterna all'interno di un ambiente cosmologico più quantistico è nuovo e affascinante. Resta da vedere se Hertog può ora concretizzare queste idee in una previsione su come cercare segni di altri universi.

Sebbene questo sia l'ultimo articolo pubblicato da Hawking, stava anche lavorando su molte altre teorie verso la fine della sua vita. Per esempio, insieme ai cosmologi Malcolm Perry, dell'Università di Cambridge, e Andy Strominger, dell'Università di Harvard, stava cercando di capire se le informazioni fisiche potessero scomparire permanentemente in un buco nero - una domanda sollevata dalla sua precedente ricerca. Ulteriori lavori di questa collaborazione saranno pubblicati, quindi non abbiamo ancora sentito l'ultimo di Hawking.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.