L'origine dell'Universo e del tempo (19 febbraio 2019)
a cura di: Prof. Costantino Sigismondi. Istituto di Scienza e Fede, Ateneo Pontificio Regina Apostolorum
Secondo Newton esistono un tempo e uno spazio assoluto, ed è così anche per il nostro senso comune: pensiamo che sono le 10:30 qui e anche sulla Galassia di Andromeda. Con Einstein le trasformazioni di Lorentz sono conciliate con l'elettromagnetismo e nasce la Relatività nel 1905: tutto dipende dalla velocità del sistema di riferimento, sia le distanze che i tempi, ma poi anche la materia curva lo spaziotempo, così intorno ad un buco nero il tempo rallenta all'infinito.
Nella meccanica quantistica anche la conservazione dell'energia diventa «relativa» ovvero durante intervalli di tempo sufficientemente piccoli possono comparire masse enormi, che classicamente non sarebbero giustificate, le particelle «virtuali», e ci sono poi anche energie negative e tempo che scorre all'indietro... è l'antimateria prevista da Dirac nel 1928 e osservata già dal 1932.
Le antiparticelle con le particelle sono protagoniste del brodo primordiale subito dopo il big bang, quando si creano e si annichilano in continuazione; un'asimmetria iniziale permette a noi fatti di materia di parlare di queste cose, esistendo...Particelle, antiparticelle, gluoni, bosoni vettori e fotoni, adroni e leptoni popolano il
Modello Standard in fisica delle particelle elementari.
L'origine del tutto da un nucleo estremamente denso e caldo è stata teorizzata per la prima volta da Georges Lemaître un sacerdote belga che aveva risolto nel 1927 le equazioni della Relatività Generale di Einstein (1915) per l'Universo, trovandolo in espansione. Non fu compreso ma soprattutto mancavano le prove, e il nome
Big Bang era un modo dispregiativo di chiamare la sua teoria, mentre dal 1965, dopo la scoperta della radiazione di fondo cosmico a microonde, quella di Lemaître è diventata la teoria più accreditata.
Il tempo e lo spazio sono intimamente legati tanto da non potersi trattare matematicamente in modo separato. Le leggi della fisica devono essere covarianti, cioè indipendenti dalle variazioni di sistema di riferimento utitlizzati: con la teoria della Relatività Generale per essere tali devono essere formulate in 4 dimensioni, «fondendo» il tempo con lo spazio. Si ritiene che le proprietà della materia a livello di particelle elementari riflettano una unitarietà molto profonda, di cui quella di spazio e tempo è un aspetto particolare: esistono teorie «del tutto» in cui le dimensioni in gioco siano molte di più, spazio e tempo ne sono casi particolari e la maggior parte di queste non compaiono nemmeno a livello quantistico (un esempio è il «supermondo» di Antonino Zichichi).
Tutte le teorie per rientrare nell'ambito scientifico devono essere verificabili: finché non lo sono non possono essere considerate scienza: questo è il caso dei multiversi, dei wormholes, delle extradimensioni, delle stringhe... per tutte vale il principio di Ockham «Entia non sunt multiplicanda sine necessitate» che in pratica porta al «ciò che è inutile è dannoso».
E' sottile la linea di demarcazione tra l'inutile e il futuribile... e quella tra la ricerca teorica seria e l'inganno, anche in buona fede. Se esistono altri universi paralleli e non saranno mai verificabili, questo è un esempio della moltiplicazione di enti contro cui si poneva Guglielmo di Ockham, la stessa cosa vale per i wormholes che permetterebbero viaggi nel tempo in altri universi.
La teoria delle stringhe non è verificabile tramite esperimenti. Le extradimensioni -forse l'unica teoria plausibile di tipo scientifico- richiedono ancora molta strada per avere evidenze sperimentali.
All'inizio della storia dell'Universo stanno le leggi della fisica e le sue costanti, variazioni infinitesimali di queste non porterebbero all'esistenza della materia e della «materia pensante», si tratta del principio antropico di Carter (1973).
Infine il tempo ha una direzione: a differenza di ciò che accade nel mondo quantistico dove per una particella si può avere bidirezionalità nel tempo e nello spazio si parla di antimateria, quando abbiamo un sistema di molte particelle queste tendono a far aumentare l'entropia e cioè il calore va dal caldo al freddo, il dentifricio non rientra nel tubetto... Tutto ciò determina una freccia del tempo: il tempo macroscopico ha una sola direzione: dal passato al futuro, senza eccezioni.
Cercheremo di chiarire il ruolo di tutti questi ingredienti nella «teoria del tutto».
Referenze: C. Sigismondi, MGMXV (2018) ED1 parallel section 'Motivating the approach to General Relativity through a framework philosophical historical and religious'.
