Un universo doppiamente infinito con energia nulla

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Il nulla. Potrebbe sembrare una sterile riflessione filosofica, tuttavia comprendere il nulla potrebbe essere la chiave per capire i misteri profondi dell’universo, dall’energia oscura alla materia oscura e al perché le particelle possiedono una massa.

Perché nell’universo c’è qualcosa piuttosto che nulla? E cosa significa veramente “nulla”?

Potrebbe sembrare una sterile riflessione filosofica, tuttavia comprendere il nulla potrebbe essere la chiave per capire i misteri profondi dell’universo, dall’energia oscura alla materia oscura e al perché le particelle possiedono una massa.

Il nostro universo ha più spazio tra i suoi atomi di quanto la maggior parte delle persone immaginino. La materia che ci circonda, anche quella di cui siamo fatti noi stessi, sembra assolutamente solida ma in realtà è fatta per lo più da “vuoto”.

La composizione IR-visibile-IR completo dell'XDF; la più grande immagine mai rilasciata del lontano Universo. In una regione a solo 1/32.000.000 di cielo, abbiamo trovato 5.500 galassie identificabili, tutte grazie al telescopio spaziale Hubble. Eppure, anche in questa visione incredibilmente profonda, che rivela un Universo con centinaia di miliardi (o più) di galassie al suo interno, lo spazio appare ancora oscuro; altri osservatori dovranno rivelare cos'altro c'è nell'Universo.  -  NASA, ESA, H. TEPLITZ E M. RAFELSKI (IPAC / CALTECH), A. KOEKEMOER (STSCI), R. WINDHORST (ARIZONA STATE UNIVERSITY) E Z. LEVAY (STSCI)
La composizione IR-visibile-IR completo dell’XDF; la più grande immagine mai rilasciata del lontano Universo. In una regione a solo 1/32.000.000 di cielo, abbiamo trovato 5.500 galassie identificabili, tutte grazie al telescopio spaziale Hubble. Eppure, anche in questa visione incredibilmente profonda, che rivela un Universo con centinaia di miliardi (o più) di galassie al suo interno, lo spazio appare ancora oscuro; altri osservatori dovranno rivelare cos’altro c’è nell’Universo.  –  NASA, ESA, H. TEPLITZ E M. RAFELSKI (IPAC / CALTECH), A. KOEKEMOER (STSCI), R. WINDHORST (ARIZONA STATE UNIVERSITY) E Z. LEVAY (STSCI)

Anche gli atomi, che costituiscono tutto ciò che conosciamo sono un enorme spazio vuoto  con al centro un piccolo nucleo composto da particelle cariche attorno alle quali orbitano altre particelle ancora più piccole che hanno una carica opposta. Quello spazio vuoto all’interno degli atomi e tra tutta la materia esistente spiega come l’intero universo possa essere comparato a un singolo buco nero. Ciò potrebbe rivelare come l’intero universo sia emerso dal Big Bang.

Il nulla, o il niente, come spiega l’autore con laurea in scienze Glenn Stok, costituisce la somma di tutto ciò che è inesistente, che è il vuoto all’interno di tutta la materia. La materia invece rappresenta la massa che occupa lo spazio.

Tuttavia, quella massa non contiene molto tra le sue molecole e nei suoi atomi. Ciò significa che esiste un intero universo di “nulla” nel nostro mondo fisico.

C’è molto di più di questo “nulla” in tutto l’universo di quanto non esista di fisico. Tuttavia, nulla di tutto ciò è vuoto. Dobbiamo definire cosa significa il “vuoto” per capire il “niente“.

Il vuoto può essere riempito all’infinito con tutto il niente senza mai riempirsi. Questa è la bellezza del nulla.

Il concetto di “nulla” è complicato da spiegare, possiamo immaginare di esprimere il nulla immaginando il vuoto. Il nulla si può esprimere in altri modi, ad esempio matematicamente, anche se molte antiche civiltà, come quella egiziana o i romani, non avevano un concetto matematico come lo zero. Il filosofo greco Aristotele non ha mai accettato il concetto di divisione per zero perché generava troppi paradossi. Oggi interpretiamo la divisione per zero come infinito. Gli antichi greci erano a conoscenza del concetto di zero, sapevano quando non avevano un qualcosa, cioè l’assenza di qualcosa.

Sappiamo, grazie alla fisica quantistica, che una particella può passare dall’esistenza alla non esistenza e viceversa a causa di una fluttuazione quantistica. Ma una particella non svanisce mai del tutto, al suo posto rimane l’energia come ci ha insegnato Einstein con la sua formula E = MC 2.

L’energia e la massa non scompaiono mai, semplicemente sono intercambiabili.

Da dove viene il nostro universo? Dal nulla?E dov’era tutta la materia/energia prima dell’inizio dei tempi? Fondamentalmente ci sono due teorie.

Una è il Big Bang, secondo cui tutta la materia e quindi l’energia era compressa in un singolo punto come in un buco nero.

La seconda la dobbiamo a Edward Tryon, uno scienziato americano e professore di fisica al Hunter College di New York City. Tryon nel 1973 ha proposto l’idea di un universo a energia zero che è emerso da un vuoto di energia. Vale a dire, emerso dal nulla, dove tutta l’energia positiva della massa è bilanciata dall’energia negativa della gravitazione.

Tryon osservò che l’energia positiva della massa e l’energia negativa del campo gravitazionale si cancellano se l’universo è piatto. In questo caso l’energia totale dell’universo sarebbe nulla ed esso potrebbe durare per sempre. Le osservazioni astronomiche attuali sono compatibili sia con l’ipotesi che l’universo sia piatto, sia con la cancellazione fra energia di massa ed energia gravitazionale.

L’ipotesi che l’universo abbia energia totale nulla costituisce un interessante complemento della teoria del Big Bang, risultando compatibile in particolare con la teoria inflazionaria e rendendo non più necessaria la singolarità iniziale. Il fisico e cosmologo Alan Guth ha definito quindi l’universo come un grande “pasto gratis” emerso dal “nulla” del vuoto quantistico.

Poi esiste la teoria delle stringhe che può portarci a fraintendere il concetto di “nulla“.

Per comprendere la teoria delle stringhe, si deve considerare il tempo come la quarta dimensione in termini matematici. Il nostro mondo tridimensionale esiste nel presente. Tuttavia, si sposta anche avanti nel tempo. Prendiamo una sola dimensione, essa è rappresentata da una linea che può essere percorsa in una sola direzione, avanti o indietro. Tuttavia, se ci spostiamo perpendicolarmente alla linea creiamo una superficie bidimensionale che ci consente due movimenti, uno in lunghezza e l’altro in larghezza. Nuovamente, spostandoci perpendicolarmente al piano otteniamo uno spazio tridimensionale e possiamo muoverci in lunghezza, larghezza e altezza. Se consideriamo ancora un’altro spostamento di 90 gradi rispetto al mondo tridimensionale in cui viviamo otteniamo un mondo quadrimensionale che tuttavia non riusciamo a immaginare.

Non possiamo vedere la quarta dimensione.

Nel nostro mondo tridimensionale possiamo osservare il passato ma non il futuro, possiamo ricordare il passato ma non il futuro. La teoria delle stringhe mostra come possiamo osservare un oggetto oscillare in uno spazio tridimensionale.

Tuttavia, una volta che l’oggetto si muove in una quarta dimensione, lascia la nostra consapevolezza, non possiamo osservare dimensioni oltre la nostra, o forse l’oggetto si muove nel tempo e sfugge alla nostra percezione o forse è diventato nulla per poi tornare ad esistere.

Fonti: https://owlcation.com/stem/origin-of-nothingness;
https://it.wikipedia.org/wiki/Universo_a_energia_totale_nulla

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