La nascita dell’universo dal NULLA : possibile?

La teoria secondo cui l’universo in cui viviamo proviene dal nulla, si fonda su 3 principali argomenti della fisica:

  1. Inesistenza del vuoto reale.
  2. Effetto tunnel quantistico.
  3. Modello di universo a curvatura nulla.

L’inesistenza del vuoto reale è una conseguenza del Principio di Indeterminazione di Heisenberg secondo cui “energia e tempo non possono essere misurati con un’accuratezza infinita”.
Un vuoto reale, essendo privo di energia (energia=0), violerebbe quindi il Principio di Indeterminazione.
Il vuoto quanto-meccanico che assume senso fisico è solo il falso vuoto : un ribollire di fluttuazioni quantistiche (Fig.1) che portano alla nascita di materia ed antimateria e alla loro successiva scomparsa in un tempo Δt.
In tal modo si mantiene valido il principio di conservazione dell’energia.

Principio di Indeterminazione di Heisenberg
Principio di Indeterminazione di Heisenberg

L’effetto tunnel quantistico introdotto nel 1928 dal fisico George Gamow, descrive elegantemente come nel mondo quantistico sia possibile ciò che nel mondo “classico” non lo è.
Procediamo con un esempio: nella realtà in cui viviamo un masso non può risalire una montagna spontaneamente.
Per farlo occorre cedergli l’energia sufficiente per completare la salita.
Nel mondo quantistico, viceversa, esiste una probabilità diversa da zero che il masso risalga la montagna, senza aiuti esterni.

Conseguenza divertente dell’ effetto tunnel quantistico nel mondo in cui viviamo.

Il modello di universo a curvatura nulla corrisponde all’attuale modello cosmologico secondo cui l’universo può essere visto come un oggetto “piatto” sul quale possiamo utilizzare le geometria che impariamo a scuola : la geometria Euclidea.

Le 3 forme di universo: chiuso, aperto e piatto

La storia che ha portato alla teoria di un universo nato dal nulla inizia con il fisico Tedesco Pascual Jordan.
Jordan intuì come una fluttuazione del vuoto quantistico potesse generare un oggetto macroscopico.
L’idea colpì anche Gamow che proponendola ad Einstein mentre attraversavano insieme la strada, rischiò di far investire il nostro caro Albert che rimase impietrito in mezzo al traffico.

E’ negli anni ’70 che il fisico Edward Tryon propone in un articolo su Nature la grande idea : l’intero universo è emerso da una fluttuazione del (falso) vuoto quantistico.
Il ragionamento è semplice quanto intrigante :
poiché l’universo piatto (punto 3) ammette come ipotesi di avere energia totale nulla (l’energia della materia si compensa con quella della gravità, annullandosi), il principio di indeterminazione di Heisenberg permette ad una fluttuazione quantistica (punto 1) di produrre un oggetto capace di durare in eterno e di non scomparire immediatamente dopo la sua nascita !

L’intuizione di un universo nato come una fluttuazione del “NULLA” quanto-meccanico, è stata ripresa negli anni ’80 dal fisico Alexander Vilenkin, il primo a parlare esplicitamente di “universo nato dal nulla”.
Il merito di Vilenkin è stato quello di scrivere in termini matematici, servendosi del noto Effetto Tunnel Quantistico (punto 2), l’evoluzione dell’universo dal NULLA al…. qualcosa.

Dunque è davvero possibile tutto ciò?
Non solo… è (quantisticamente) probabile!

3 pensieri riguardo “La nascita dell’universo dal NULLA : possibile?

  • Febbraio 6, 2020 in 6:55 pm
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    Una domanda banale da un non addetto ai lavori. L’inesistenza del vuoto reale si basa sul concetto di tempo (il delta-t nella formula). Ma se, come sento spesso dire, il tempo è “iniziato” con la nascita dell’universo, allora dal mio punto di vista non ha senso parlare di fluttuazione di falso vuoto… Cosa mi sto perdendo?

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  • Febbraio 6, 2020 in 9:39 pm
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    Ciao Pietro, la tua è una domanda molto sottile e lo sarà in una prima parte anche la mia risposta.
    Tu parti da un presupposto errato: ovvero << l'inesistenza del vuoto reale SI BASA sul concetto di....>>.
    La fisica ha il compito di descrivere la natura, non la sostanzia.
    Le fluttuazioni quantistiche del vuoto ci sono: noi le giustifichiamo grazie alla formuletta della MQ, che è scritta come ben dici tramite una variabile “t” che indichiamo come tempo.
    La tua domanda è molto sottile perché effettivamente a quelle scale energetiche, non esiste una teoria fisica capace di descrivere in pieno i fenomeno. Inoltre proprio in quelle scale fisiche, sembra che la variabile tempo proprio non ci sia.
    Questo comunque non vuol dire che le fluttuazioni quantistiche del vuoto non possano essere avvenute.
    Quello che voglio dirti è che il mondo è quantistico e la natura procede indipendentemente dalla nostra capacità di scrivere formule.

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    • Febbraio 6, 2020 in 10:16 pm
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      Grazie mille…. In effetti è una cosa difficile e capisco anche che per spiegare queste cose bisogna parlare in modo semplice.
      Però uno può porsi queste domande … Così come per spiegare il multiverso molte volte si fa riferimento ad una idea “temporale”. C’è qualche buon libro divulgativo su questi argomenti?

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