Dall’universo al multiverso: i nove scenari di Brian Greene

di Paolo Di Sia.

In un precedente intervento abbiamo parlato di multiverso, ipotetico insieme di universi che comprende il nostro e tutto ciò che esiste e può esistere, e di come il cosmologo svedese-americano Max Erik Tegmark abbia creato una classificazione di universi al di là del nostro, dove i primi livelli vengono compresi ed estesi dai successivi.
Anche Brian Greene [1], fisico americano, tra i più famosi sostenitori della teoria delle stringhe, ha realizzato uno schema di classificazione dei vari tipi di multiverso; egli ha proposto nove diversi scenari, definendo con attenzione il ragionamento che sta dietro ogni proposta e i motivi per cui essa potrebbe essere vera. Gli scenari sono i seguenti:

1) The quilted multiverse: nel multiverso “imbottito” lo spazio si estende all’infinito; un infinito numero di universi simili al nostro potrebbe trovarsi al di là della parte di universo che possiamo vedere. La velocità finita della luce ci impedisce di essere consapevoli di questi altri universi simili o identici al nostro.

2) The inflationary multiverse: il multiverso “inflazionario” è composto da varie “tasche” in cui i campi di inflazione collassano e formano nuovi universi, con caratteristiche diverse dal nostro.

3) The brane multiverse: il multiverso “brana” deriva dalla teoria M [2] (“teoria madre”, la teoria del tutto che combina matematicamente tutte le teorie unificate esistenti e tutte le interazioni fondamentali) e afferma che ogni universo sarebbe una brana [3] tridimensionale esistente assieme a molte altre (le brane, nella teoria delle stringhe e teorie connesse, sono oggetti fisici che generalizzano la nozione di particella puntiforme a dimensioni superiori rispetto a quelle ordinarie). Come semplice esempio, se le brane (3-brane, cioè brane tridimensionali) fossero fette di pane, il multiverso è il filone di pane comprendente tutte le fette assieme. Secondo tale modello, la materia presente in un universo non può “uscire” da esso per entrare nell’iperspazio. Così come esiste il nostro universo, possono esistere un’infinità di altri universi paralleli immersi nell’iperspazio, costituiti da brane n-dimensionali.

4) The cyclic multiverse: il multiverso “ciclico” è un multiverso di brane in collisione, che provocano continui Big-Bang. Gli universi rimbalzano, si allontanano e “vivono” nel tempo, per poi avvicinarsi di nuovo e scontrarsi, distruggendo i vecchi contenuti e creandone di nuovi.

5) The landscape multiverse: questo multiverso è come un “paesaggio” dall’aspetto degli spazi di Calabi-Yau [4] relativi alle teorie di stringa. Gli spazi di Calabi-Yau sono particolari tipi di spazio associati ad ogni punto dello spazio-tempo ordinario, dove sarebbero “arrotolate” le extra-dimensioni predette dalle teorie di stringa. Le fluttuazioni quantistiche cambiano i livelli energetici relativi a tali spazi, creando nuovi spazi con leggi diverse rispetto allo spazio circostante.

6) The quantum multiverse: il multiverso “quantistico” crea un nuovo universo quando si verifica un evento diversificante, come nell’“interpretazione a molti mondi” della meccanica quantistica, dove molti mondi esistono simultaneamente come rami della funzione d’onda dell’universo.

7) The holographic multiverse: il multiverso “olografico” deriva dal principio olografico [5], principio secondo cui l’informazione globale contenuta in un volume di spazio può essere rappresentata da una teoria situata sulla superficie del volume considerato.

8) The simulated multiverse: il multiverso “simulato” esiste in sistemi informatici complessi che simulano i vari universi. Noi vivremmo pertanto in uno di una serie di universi artificiali creati come simulazioni su computer super-avanzati.

9) The ultimate multiverse: il multiverso “finale” contiene ogni universo matematicamente possibile con diverse leggi della fisica; sarebbe “il più grande” di tutti i multiversi “matematicamente possibili”.

Greene ha prodotto anche prove indirette per sostenere l’idea del multiverso, relative ai valori dei parametri fisici che sembrano essere “finemente accordati” per consentire la vita. Se, ad esempio, la forza della costante cosmologica, che causa l’espansione accelerata dell’universo, fosse diversa da ciò che è, le galassie non esisterebbero e l’uomo non sarebbe sulla terra. Analogamente, l’intensità della forza nucleare forte permette agli atomi, e quindi agli esseri umani, di esistere.
Il problema dell’impossibilità di verificare sperimentalmente questi modelli li pone, secondo i fenomenologi in particolare, nella sfera della filosofia e in generale della realtà non conosciuta. Oltre alla bellezza matematica e logica che tali modelli contengono (la cosiddetta “estetica della scienza” [6]), la storia ci insegna comunque che molte importanti scoperte scientifiche sono nate proprio da particolari e bizzarri modelli scientifico-matematici.

Riferimenti bibliografici:
1. http://www.briangreene.org/
2. http://www.damtp.cam.ac.uk/research/gr/public/qg_ss.html
3. http://en.wikipedia.org/wiki/D-brane
4. http://mathworld.wolfram.com/Calabi-YauSpace.html
5. L. Susskind, The World as a Hologram, J. Math. Phys. 36, 6377-6396, 1995
6. S. Chandrasekhar, Verità e bellezza. Le ragioni dell’estetica nella scienza, Garzanti Libri, ISBN-10: 8811651603, ISBN-13: 978-8811651604, 1990