Il Superuovo

E se l’universo fosse un ologramma?

E se l’universo fosse un ologramma?

Gli ologrammi sono curiosi: sono superfici bidimensionali, ma quando li osserviamo vediamo l’immagine di un corpo tridimensionale. Questo fenomeno suggerisce la possibilità che le dimensioni dello spazio non rivestano tutta l’importanza che crediamo. Se i dati necessari per ricostruire un oggetto tridimensionale possono essere racchiusi in due dimensioni, forse ciò che conta non è l’aspetto dimensionale, bensì le informazioni. È possibile che il nostro universo si comporti in modo simile?

La nascita del principio olografico

Come spesso accade nella scienza, molte teorie nascono nei modi più impensabili. Dalla teoria della relatività generale di Einstein conosciamo l’esistenza di corpi la cui gravità è talmente intensa che, una volta catturata al suo interno, nemmeno la luce è in grado di sfuggirne: i buchi neri. Per molti aspetti i buchi neri assomigliano a una particella: per descriverli, come accade per le particelle, è sufficiente la massa, la carica elettrica e il momento angolare. A questa banale semplicità per la descrizione esterna, ne segue un’ulteriore per il loro interno: data dalla caratteristiche che assumerebbe la materia contenuta nel buco nero, l’entropia in esso sarebbe molto bassa, praticamente nulla. Ciò, però, va in disaccordo con la seconda legge della termodinamica secondo la quale l’entropia aumenta sempre. Il fenomeno dei buchi neri è molto importante poiché è uno dei pochi casi in cui meccanica quantistica e relatività generale hanno un ruolo di rilievo, dato che nella maggior parte dei casi, considerata una disciplina possiamo escludere l’altra nella spiegazione di un fenomeno fisico. Con lo studio dei buchi neri, i fisici Stephen Hawking e Jacob Bekestein determinarono che non solo presentano entropia, ma che questa è anche proporzionale all’area dell’orizzonte degli eventi che li avvolge. Alla base di questa teoria giunsero alla deduzione che questi buchi neri devono emettere qualche radiazione verso l’esterno, la quale prima o poi causa l’evaporazione del buco nero stesso. Queste deduzioni portarono alla formulazione del principio olografico, secondo cui la quantità massima di informazioni necessarie per descrivere il contenuto fisico di una regione tridimensionale dell’universo non dipende dal volume della regione bensì dalla’area della superficie bidimensionale che la circonda. Questo principio ci propone una possibilità che essa sia una teoria realmente definita sull’area e non nel volume, in modo che l’universo «nel volume» che conosciamo sia solo una manifestazione derivata dall’universo «superficiale».

Riuscite a vedere l’immagine olografica di questo animale?

Passi avanti nella teoria

Il fisico Juan Maldacena, nello studio del principio olografico, propose un modello dell’universo, diverso da quello reale, in cui descriveva la fisica attraverso una dimensione spaziale in meno dello spazio-tempo. Il risultato che ottenne fu sorprendente poiché, non solo il principio olografico era ammissibile, ma si presentava in un universo somigliante al nostro. Inoltre, nel modello di Maldacena, non era contemplata la gravità: soltanto con una teoria aggiunta veniva contemplata una dimensione in più e la gravità. La scoperta che l’universo dotato di gravità poteva essere generato a partire da un’altra dimensione diede vita a molte intuizioni. E se la gravità non fosse fondamentale bensì una conseguenza della meccanica quantistica? Uno dei primi a proporre un’idea al riguardo, fu il fisico Erik Verlinde, il quale riuscì a dimostrare che è possibile ottenere l’equivalente della relatività generale di Einstein. Una conseguenza che può sembrare bizzarra, invece è stata dedotta da Maldacena e Leonard Susskind, i quali determinarono che due particelle correlate (entaglement quantistico) sono unite tra loro da un cunicolo spazio-temporale (wormhole) o, in alternativa, due buchi neri uniti da un cunicolo spazio-temporale sono correlati. Tale ipotetica equivalenza tra la geometria e l’entaglement ci offre una indicazione di come la gravità si possa generare a partire dalla meccanica quantistica. Di conseguenza lo spazio e la gravità non sono enti fondamentali, ma emergono dalle proprietà della meccanica quantistica, con l’entaglement come sospettato principale.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: