I risultati di BICEP2 alimentano la polemica sul multiverso

[Red Hanuman]

I risultati di BICEP2 alimentano la polemica sul multiverso


La scoperta da parte dell'esperimento BICEP2 di possibili increspature nello spazio-tempo previste dalla teoria cosmologica dell'inflazione rilancia l'idea che possano esistere molti universi, ciascuno con le proprie leggi fisiche. Ma molti scienziati sono scettici di Clara Moskowitz




Il multiverso è uno dei temi più controversi della fisica, e lo è appena diventato ancora di più. L'importante annuncio di prove dell'esistenza di increspature primordiali nello spaziotempo ha rafforzato la teoria cosmologica dell'inflazione, e con essa, dicono alcuni, l'idea che il nostro universo sia uno di tanti universi che galleggiano come bollicine in una coppa di champagne. I critici dell'ipotesi del multiverso sostengono che l'idea non è controllabile, e addirittura a malapena scientifica. Ma con la prova in favore della teoria dell'inflazione, il dibattito sul multiverso è venuto in primo piano.


La grande novità è giunta dall' esperimento al polo Sud Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2), che ha visto le impronte nel fondo a microonde - la luce cosmica più antica dell'universo, risalente a poco dopo il big bang - che appaiono provocate dalle onde gravitazionali che oscillavano attraverso il tessuto dello spazio-tempo nell'universo primordiale. La scoperta è stata annunciata come un enorme passo in avanti, anche se i fisici dicono che sarà necessaria la conferma di altri esperimenti.


Se verificate, le onde gravitazionali sarebbero una prova diretta della teoria dell'inflazione, che ipotizza che l' universo si sia espanso in maniera esponenziale in una frazione iniziale del nanosecondo successivo alla sua nascita. Se si è verificata l'inflazione, che spiegherebbe molte caratteristiche del nostro universo, come per esempio il fatto che sembra essere abbastanza piatto, con la materia distribuita in modo uniforme in tutte le direzioni (l'inflazione iniziale avrebbe stirato e smussato le irregolarità dell'universo).


L'inflazione potrebbe anche significare che quello che noi consideriamo l'universo - la distesa di tutto ciò che abbiamo potuto vedere con il più perfetto dei telescopi - è solo un piccolo angolo di spazio, una sacca in cui l'inflazione si è fermata permettendo alla materia di condensare, alle galassie e alle stelle di formarsi e alla vita di evolversi. Altrove, oltre l'universo osservabile, lo spazio-tempo 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.
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Alan Guth accanto al radiotelescopio del MIT.


Questo quadro è detto inflazione eterna. “La maggior parte dei modelli inflazionistici, quasi tutti, prevede che l'inflazione dovrebbe diventare eterna”, afferma Alan Guth, fisico teorico del Massachusetts Institute of Technology (MIT) che nel 1980 formulò per primo la teoria. Se i risultati BICEP2 dimostreranno che l'inflazione si è effettivamente verificata, allora il multiverso può essere preso in considerazione. “Penso che il multiverso sia una conseguenza naturale delle idee dell'inflazione”, spiega il fisico teorico Frank Wilczek, anch'egli del MIT. “Se è possibile far partire un universo da un piccolo seme, anche altri universi potrebbero crescere da piccoli semi. Non sembra esserci nulla di unico nell'evento che chiamiamo big bang. Si tratta di un evento riproducibile che potrebbe essere, e sarebbe, accaduto ancora, e ancora, e ancora.”


Se questo è vero, potrebbe contribuire a spiegare perché il nostro universo sembra così speciale. La massa dell'elettrone, per esempio, appare del tutto casuale: questo valore non è previsto da alcuna legge fisica conosciuta. E tuttavia se l'elettrone fosse un po' più pesante o più leggero di quello che è, gli atomi non si potrebbero formare, le galassie sarebbero impossibili, e la vita non esisterebbe. Lo stesso vale per molte altre costanti della natura, in particolare la costante cosmologica, la fonte teorizzata, ma non verificata, della cosiddetta energia oscura che sta spingendo l'accelerazione dell'espansione dell'universo. Se la costante cosmologica fosse diversa, e l'energia oscura più o meno potente, l'universo sarebbe drasticamente alterato e la vita come noi la conosciamo non sarebbe possibile.


Se il nostro universo è l'unico esistente, abbiamo quindi bisogno di qualche spiegazione del perché sembra così ben calibrato per la nostra esistenza. Se invece non è che uno dei tanti, forse ognuno di essi ha parametri differenti e differenti costanti, e a un universo è capitato di presentare valori che hanno permesso la vita.


“Noi viviamo in questa parte dell'universo perché possiamo viverci, non perché l'intero universo è costruito per il nostro bene”, dice il fisico della Stanford University Andrei Linde, uno dei principali autori della teoria dell'inflazione e dell'ipotesi del multiverso. Questa idea, chiamata principio antropico, è soddisfacente per alcuni, ed esasperante per altri.
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“Questa storia dà un quadro molto pulito e autoconsistente”, dice Guth. Ma molti trovano sgradevole il principio antropico e il multiverso. “Il multiverso qui serve da scusa sempre buona per non essere in grado di spiegare nulla della fisica delle particelle”, ha scritto il matematico Peter Woit della Columbia University rispondendo su un blog alle reazioni su BICEP2. “Considero questo punto di vista una rinuncia a trovare una vera spiegazione scientifica”, dice Paul Steinhardt, fisico teorico alla Princeton University.


Oltre a considerare l'idea di multiverso - e il principio antropico che permette – alle stregua di una scappatoia, gli scettici aggiungono che è impossibile da verificare, perché la teoria predice che gli altri universi-bolla sarebbero definitivamente fuori dalla nostra portata e non osservabili. “Letteralmente, tutto può accadere e accadrà infinite volte”, dice Steinhardt. “Questo rende la teoria totalmente non predittiva o, in modo equivalentemente, non falsificabile.”


Un'idea non controllabile è per definizione non scientifica, perché la scienza si basa sulla verifica delle previsioni attraverso la sperimentazione. I fautori dell'idea di multiverso, tuttavia, dicono che essa è così indissolubilmente legata ad alcune teorie, compresa l'inflazione, che una prova per le une è una prova per l'altra.


“Una volta che abbiamo la prova sperimentale che la costante cosmologica è reale, e che abbiamo la prova sperimentale della cosmologia inflazionaria, abbiamo con ciò stesso qualcosa che credo fermamente sia una prova sperimentale a favore del multiverso”, dice Linde. “Quelli che dicono che la teoria del multiverso non ha alcuna conferma sperimentale non hanno prestato sufficiente attenzione.”
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Una suggestiva immagine del telescopio BICEP (cortesia BICEP Collaboration)


Che i risultati di BICEP2 rappresentino una parte di questa conferma, è oggetto di dibattio tra chi è pro o contro il multiverso. “La scoperta di BICEP2 dovrebbe provocare costernazione tra gli scettici sul multiverso, almeno in questo particolare universo”, ha scritto il fisico del MIT Max Tegmark. Gli scettici, ovviamente, dissentono con veemenza. “Forse c'è una parte del multiverso in cui i risultati di BICEP2 offrono la prova di un multiverso, ma non credo che viviamo lì”, secondo Peter Coles, cosmologo teorico all'Università del Sussex.


Molti fisici sono agnostici in merito a ciò che i risultati BICEP2 hanno da dire, se pure l'hanno, a proposito del multiverso. “Il multiverso è un'idea sul modo in cui potrebbe essere avvenuto il periodo di inflazione che ha dato origine al nostro universo”, dice Marc Kamionkowski, professore di fisica e astronomia alla Johns Hopkins University. “Questa specifica misurazione non getta alcuna luce diretta su questo problema.”


In definitiva, nessuna delle due parti del dibattito rischia di dover ammettere a breve la sconfitta. Ma una fazione reclama almeno una piccola vittoria grazie alle notizie di BICEP2. “Quanto più ci muoviamo in questa direzione - dice Linde - tanto più seriamente dovremmo considerare la possibilità dell'inflazione eterna e del multiverso. E l'idea che il nostro universo non sia solo un palloncino cosmico, ma un frattale di palloncini che producono nuovi palloncini che producono nuovi palloncini, per sempre.”


Articolo originale QUI.

[alexander]

comunque più o meno è la riproposizione del solito problema...
Ok che il nostro potrebbe essere un universo a bolle in cui le bolle sono costituiti da regioni in cui l'inflazione si è spenta permettendo la condensazione della materia ma implica sempre la nascita di tutto da un unico big bang.

A complicare la situazione si potrebbe anche dire che non è escluso che, insieme a questo multiverso a bolle generato dal big bang, ci siano infiniti atri multiversi (a bolle o non a bolle) generati da altri big bang.

Ed infine, per complicarla ulteriormente, cosa succede alle regioni in cui l'inflazione non si è mai fermata (o al nostro universo tra qualche milione di miliardi di anni quando l'energia oscura sarà tanto potente anche da spaccare gli i componenti base degli atomi)?
In regioni cosi diluite la temperatura, e quindi l'energia, dovrebbe raggiungere lo zero assoluto e ci troveremmo in uno stato (se non sbaglio) di immobilismo delle particelle (non possibile dalla mq) e pieni di energia potenziale....
Non è che la fisica si difende da questa situazione con un nuovo big bang?
In quel caso allora ci sarebbero anche i multiversi figli o nipoti di altri multiversi....
Che mal di testa...

[Giovanni Ippolito]

Chiedo scusa. Dal momento che l'inflazione è parte integrante del modello cosmologico standard (e della teoria del Big Bang):
- ci sono discordanze o lacune al livello teorico che la mettono in discussione, o è solo la presunta mancanza di prove osservative convincenti?
Inoltre:
- il fatto di metterla in discussione: compromette (o può compromettere) anche l'idea di Big Bang come evento, almeno (sul piano teorico in quanto non osservabile direttamente) per come lo conosciamo ora?

[Red Hanuman]

Chiedo scusa. Dal momento che l'inflazione è parte integrante del modello cosmologico standard (e della teoria del Big Bang):
- ci sono discordanze o lacune al livello teorico che la mettono in discussione, o è solo la presunta mancanza di prove osservative convincenti?
Inoltre:
- il fatto di metterla in discussione: compromette (o può compromettere) anche l'idea di Big Bang come evento, almeno (sul piano teorico in quanto non osservabile direttamente) per come lo conosciamo ora?

L'inflazione è una soluzione che è stata trovata per spiegare alcune proprietà evidenti dell'universo: la sua omogeneità e isotropia (problema dell'orizzonte), la densità di materia che è esattamente uguale a quella che serve per mantenere l'universo a curvatura piatta (problema dell'universo piatto o coincidenza di Dicke), e il problema della mancanza dei monopoli magnetici (che dovrebbero essersi prodotti in quantità nel big bang).

Pur essendo prevalentemente accettata, alcuni ancora esprimono critiche a questa teoria: essenzialmente, le critiche sono rivolte al fatto che l'inflazione richieda condizioni molto specifiche per spiegare le specificità dell'universo. Insomma, per spiegare le condizioni specifiche rilevate, si ricorre ad una teoria che di fatto sposta il problema a monte.

Tuttavia, tutte le teorie alternative proposte danno solo spiegazioni parziali ai problemi che ho citato prima, e a volte richiedono anch'esse un periodo di inflazione....

[Giovanni Ippolito]

Tuttavia, tutte le teorie alternative proposte danno solo spiegazioni parziali ai problemi che ho citato prima, e a volte richiedono anch'esse un periodo di inflazione....

Dunque sul Big Bang come evento (non come modello complessivo di evoluzione) non c'è un'analoga discussione? Il dibattito sull'inflazione non mette in discussione anche il "momento zero" per come lo pensiamo oggi? O comunque c'è un dibattito anche su questo (così come sulla nascita del tempo e dello spazio) oppure anch'esso è accettato da tutti e si può considerare un fatto pressoché "certo"?

[Red Hanuman]

Dunque sul Big Bang come evento (non come modello complessivo di evoluzione) non c'è un'analoga discussione? Il dibattito sull'inflazione non mette in discussione anche il "momento zero" per come lo pensiamo oggi? O comunque c'è un dibattito anche su questo (così come sulla nascita del tempo e dello spazio) oppure anch'esso è accettato da tutti e si può considerare un fatto pressoché "certo"?

Di ipotesi alternative ne sono state formulate diverse, e la discussione tra i vari modelli proposti è stata fitta, fintantoché non sono arrivati i primi dati.
Il problema è che, rispetto alla teoria del Big Bang, tutte le alternative falliscono quando le si usa per valutare le abbondanze relative degli elementi e dei loro isotopi.
Che la discussione ci sia stata, e anche aspra, lo dimostra l'origine del nome Big Bang, del tutto dispregiativa...

[Gaetano M.]

Red,
ho letto il tuo post molto interessante.
Io (per quello che vale naturalmente ) sono per il principio antropico e per il multiverso perchè si rafforzano uno con l'altro.
Nel senso che la vita (e ancora di più l'intelligenza) ha avuto bisogno di infiniti tentativi (multiverso) e adesso noi siamo quì a vedere questo universo che l'ha realizzata (principio antropico)
Ciò non toglie che possono essercene degli altri...
Però il tuo articolo mi ha fatto sorgere una idea nuova... un universo con diverse costanti per quanto tempo può esistere? Se l'elettrone o altre particelle non sono adatte a formare elettroni, cosa accadrà di questi tentativi?
Quindi l'idea del seme di universo potrebbe rivelarsi tutta una serie di tentativi sterili destinati a durare pochissimo e risolvendosi in ammassi informi.
Red non volermene ma tutto questo è stato ispirato dalla lettura del tuo post perciò sentiti coinvolto

[Red Hanuman]

Red,
ho letto il tuo post molto interessante.
Io (per quello che vale naturalmente ) sono per il principio antropico e per il multiverso perchè si rafforzano uno con l'altro.
Nel senso che la vita (e ancora di più l'intelligenza) ha avuto bisogno di infiniti tentativi (multiverso) e adesso noi siamo quì a vedere questo universo che l'ha realizzata (principio antropico)
Ciò non toglie che possono essercene degli altri...
Però il tuo articolo mi ha fatto sorgere una idea nuova... un universo con diverse costanti per quanto tempo può esistere? Se l'elettrone o altre particelle non sono adatte a formare elettroni, cosa accadrà di questi tentativi?
Quindi l'idea del seme di universo potrebbe rivelarsi tutta una serie di tentativi sterili destinati a durare pochissimo e risolvendosi in ammassi informi.
Red non volermene ma tutto questo è stato ispirato dalla lettura del tuo post perciò sentiti coinvolto

Beh, che dire.... Un'universo inadatto alla materia o alla vita come la conosciamo potrebbe svilupparsi anche in modi imprevedibili e dare luogo a forme di vita e di intelligenza che nemmeno immaginiamo. E potrebbe nascere e morire senza comportare nulla per noi , che nemmeno avremmo idea della sua esistenza.
Insomma, le possibilità sono... Infinite, come l'universo! Credo però che, se sostituissimo il principio antropico con un principio di "coscienza - autocoscienza", allora potremmo giungere anche a significati molto più ampi e generali.
In fondo, l'uomo è l'unica coscienza che ci è nota, mica l'unica e basta...

[alexander]

Beh, che dire.... Un'universo inadatto alla materia o alla vita come la conosciamo potrebbe svilupparsi anche in modi imprevedibili e dare luogo a forme di vita e di intelligenza che nemmeno immaginiamo. E potrebbe nascere e morire senza comportare nulla per noi , che nemmeno avremmo idea della sua esistenza.
Insomma, le possibilità sono... Infinite, come l'universo! Credo però che, se sostituissimo il principio antropico con un principio di "coscienza - autocoscienza", allora potremmo giungere anche a significati molto più ampi e generali.
In fondo, l'uomo è l'unica coscienza che ci è nota, mica l'unica e basta...

grande red, concordo in pieno!

[Gaetano M.]

Beh, che dire.... Un'universo inadatto alla materia o alla vita come la conosciamo potrebbe svilupparsi anche in modi imprevedibili e dare luogo a forme di vita e di intelligenza che nemmeno immaginiamo. E potrebbe nascere e morire senza comportare nulla per noi , che nemmeno avremmo idea della sua esistenza.
Insomma, le possibilità sono... Infinite, come l'universo! Credo però che, se sostituissimo il principio antropico con un principio di "coscienza - autocoscienza", allora potremmo giungere anche a significati molto più ampi e generali.
In fondo, l'uomo è l'unica coscienza che ci è nota, mica l'unica e basta...

Per proseguire col Multiverso questo Vilenkin:
http://astronomicamens.wordpress.com/2012/10/03/2514/ finisce che lo compero