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Nel tentativo di comprendere la natura del cosmo, alcuni teorici propongono che l'universo si espanda e si contragga in cicli infiniti.
Poiché si ipotizza che questo comportamento sia perpetuo, l'universo non dovrebbe avere né inizio né fine, solo cicli eterni di crescita e contrazione che si estendono per sempre nel futuro e per sempre nel passato.
È un concetto interessante in parte perché elimina la necessità di uno stato chiamato singolarità che corrisponde all'"inizio del tempo" in altri modelli.
Ma un nuovo studio dei fisici dell'Università di Buffalo Will Kinney e Nina Stein evidenzia un modo in cui le cosmologie cicliche o "rimbalzanti" si appiattiscono.
La ricerca mostra che l'ultima versione di questa teoria, un modello ciclico che risolve le preoccupazioni di vecchia data sull'entropia, introduce un nuovo problema (o meglio, ritorna a uno vecchio). Gli universi ciclici descritti in questo modello devono avere un inizio, concludono Kinney e Stein.
"La gente ha proposto universi rimbalzanti per rendere l'universo infinito nel passato, ma quello che mostriamo è che uno dei tipi più recenti di questi modelli non funziona", afferma Kinney, Ph.D., professore di fisica all'UB College of Arti e scienze. "In questo nuovo tipo di modello, che affronta i problemi con l'entropia, anche se l'universo ha dei cicli, deve comunque avere un inizio."
"Ci sono molte ragioni per essere curiosi riguardo all'universo primordiale, ma penso che il mio preferito sia la naturale tendenza umana a voler sapere cosa è successo prima", afferma Stein, un Ph.D. studente di fisica, per quanto riguarda l'importanza della ricerca. "Attraverso culture e storie, gli esseri umani hanno raccontato storie sulla creazione, sull'"inizio". Vogliamo sempre sapere da dove veniamo."
Lo studio, finanziato dalla National Science Foundation, è stato pubblicato a giugno sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . L'articolo è intitolato "Cosmologia ciclica e completezza geodetica".
Se l'universo ha avuto un inizio, come è iniziato?
Kinney è autore di un libro del 2022 intitolato "An Infinity of Worlds", che racconta la storia epica dell'inflazione cosmica, una teoria in competizione sulle origini dell'universo. Secondo questo modello, l'universo primordiale è stato caratterizzato da un periodo di rapida espansione da una singolarità, seguito dal rovente Big Bang, che ha forgiato gli elementi primordiali che hanno continuato a formare galassie, stelle e pianeti, e gli atomi nei nostri corpi e tutto altri esseri viventi.
L'inflazione cosmica è una teoria guida. Ma si concentra su ciò che accade durante e dopo l'era di rapida espansione. Non spiega cosa è successo prima e non descrive le condizioni della singolarità iniziale.
Un universo veramente ciclico eluderebbe questi problemi:se l'universo è impegnato in cicli infiniti di espansione e contrazione, non ha bisogno di avere un inizio. Ma come nota Kinney, questi modelli rimbalzanti sollevano la propria serie di domande insostenibili.
"Purtroppo, è noto da quasi 100 anni che questi modelli ciclici non funzionano perché il disordine o l'entropia si accumulano nell'universo nel tempo, quindi ogni ciclo è diverso dall'ultimo. Non è veramente ciclico", afferma Kinney . "Un recente modello ciclico aggira questo problema di accumulo di entropia proponendo che l'universo si espanda di un intero gruppo ad ogni ciclo, diluendo l'entropia. Allunghi tutto per sbarazzarsi di strutture cosmiche come i buchi neri, che riportano l'universo a il suo stato omogeneo originale prima che inizi un altro rimbalzo."
"Ma", aggiunge, "per farla breve, abbiamo dimostrato che nel risolvere il problema dell'entropia, si crea una situazione in cui l'universo deve avere un inizio. La nostra dimostrazione mostra in generale che qualsiasi modello ciclico che rimuove l'entropia mediante l'espansione deve avere un inizio."
"L'idea che ci sia stato un punto nel tempo prima del quale non c'era niente, non c'era tempo, ci infastidisce, e vogliamo sapere cosa c'era prima, scienziati inclusi", dice Stein. "Ma per quanto ne sappiamo, dev'esserci stato un "inizio". C'è un punto per il quale non c'è risposta alla domanda:"Cosa è successo prima?" "
E, naturalmente, ci sono ulteriori domande di ricerca, dice Kinney:"La nostra dimostrazione non si applica a un modello ciclico proposto da Roger Penrose, in cui l'universo si espande all'infinito in ogni ciclo. Stiamo lavorando su quello". + Esplora ulteriormente
