Immagina un fisico seduto in una gabbia con una pistola puntata direttamente alla testa. Ogni pochi secondi viene misurata la direzione della rotazione di una particella casuale nella stanza. Se la rotazione è in una direzione, la pistola spara e il fisico muore. Se all'altro, si sente solo un clic e il fisico sopravvive. Quindi le possibilità che un fisico sopravviva sono 50-50, giusto?
Tutto potrebbe non essere così semplice se viviamo in un multiverso - cioè, oltre al nostro universo, che chiamiamo nostro, ce ne sono molti altri.
Un famoso esperimento mentale chiamato "suicidio quantistico" inizia con uno scenario con un fisico e una pistola, e questo è un modo per cercare di capire se viviamo solo in uno dei tanti (e potenzialmente infiniti) universi.
Questo esperimento mentale si basa sulla meccanica quantistica e sull'idea che non esiste un'unica realtà oggettiva. Tutto ciò che vediamo intorno a noi è solo una delle possibili configurazioni di tutte le probabilità che questo o quell'evento si verifichi. Un'interpretazione della meccanica quantistica è che tutti gli altri set di probabilità possono esistere nei propri universi separati. Quindi se segui l'esperimento mentale, data questa interpretazione, quando misuri la seconda particella, l'universo si dividerà in due, ognuno dei quali avrà la sua possibile versione del verificarsi degli eventi: in cui il fisico è vivo e in cui il fisico è morto.
La sua sopravvivenza è ora legata alla probabilità quantistica, quindi sembra essere vivo e morto allo stesso tempo, solo in universi diversi. Se un nuovo universo si divide ogni volta che viene misurata una particella e la pistola spara o meno, in uno di questi universi il fisico alla fine sopravviverà, diciamo, a 50 misurazioni di particelle. Questo può essere paragonato a una moneta lanciata 50 volte di seguito. La probabilità che 50 volte di seguito escano croce è estremamente piccola, ma lo è - la probabilità tende a zero.
E se ciò accade, il fisico capirà che il multiverso è reale, e in un caso specifico - nell'esperimento descritto - il fisico è veramente immortale, poiché la pistola non sparerà mai. Ma diventerà anche l'unica persona che sa che esistono questi universi paralleli. E quanti fisici dovranno "spendere" per scoprirlo con certezza.
Tuttavia, esistono altre versioni più intelligenti di più universi di cui viene eseguito il backup matematico e potenzialmente testabili.
"Per alcune persone, gli universi paralleli sono come saltare attraverso un portale verso un altro mondo o qualcosa del genere", dice Matthew Johnson, un fisico del Perimeter Institute. "Ma è completamente diverso."
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La prova reale osservabile di più universi sarà difficile da trovare, ma possibile. Ed è così che i fisici intendono farlo.
Versioni multiverse
In effetti, ci sono parecchie teorie di un universo multiplo, e il multiverso da un esperimento mentale con il "suicidio quantistico", in cui ogni possibilità diventa realtà, è una delle più radicali.
Il fisico del Massachusetts Institute of Technology Max Tegmark suggerisce di suddividere più teorie dell'universo in quattro tipi diversi per rendere più facile pensare.
Ci concentreremo sul primo livello del multiverso: queste versioni sono più facili da capire di altre. Al primo livello, abbiamo anche buone possibilità di trovare prove che dimostrino che il multiverso è reale.
Universi multipli derivano dalle previsioni matematiche di teorie preesistenti e un multiverso di Livello 1 è previsto da un'idea molto rispettata e potente in fisica: l'inflazione.
Cosa intendiamo per "l'universo"?
Per comprendere l'idea di universi multipli, devi prima definire cosa intendiamo quando diciamo "universo". La nostra definizione di "universo" è cambiata più di una volta, ad esempio, quando abbiamo inventato il primo telescopio, guardato nello spazio e imparato che le stelle non sono attaccate al cielo da chiodi e la Terra non è sola nello spazio.
Ma l'universo è molto più grande di quanto possiamo vedere attraverso un telescopio, dice Johnson. Il nostro universo è solo una sfera di luce che ha avuto abbastanza tempo per raggiungerci. Se aspettiamo un altro miliardo di anni, vedremo ancora di più e il nostro concetto di universo si capovolgerà di nuovo, dice Tegmark.
Qualcuno che si trova su un pianeta a trilioni di anni luce di distanza avrà un'immagine completamente diversa dell '"universo" in base alla quantità di luce che ha colpito il loro pianeta.
Non c'è modo di raggiungere queste altre bolle di universi per definizione, perché non c'è modo di viaggiare più veloci della luce. Sebbene non possiamo vederli, i fisici credono che si possano ancora trovare tracce della loro nascita.
Dov'è la prova?
L'idea alla base dell'inflazione è che durante il suo inizio, il nostro universo ha attraversato un periodo di rapida espansione (immediatamente dopo il Big Bang), quando un nanometro di spazio è esploso improvvisamente per 250 milioni di anni luce in meno di un trilionesimo di secondo.
Una volta che l'inflazione è iniziata, non si è mai fermata completamente. In alcune aree dello spazio-tempo, si ferma, in cui le aree dello spazio si trasformano in bolle, come l'universo che vediamo intorno, ma in altri luoghi lo spazio continua ad espandersi. Se l'espansione è infinita, e molti lo credono, allora si formano costantemente nuove bolle di universi. Questo lascia una scia di bolle. Andiamo alla deriva nello spazio-tempo nella schiumosa vasca idromassaggio degli universi.
Di nuovo, non c'è modo di comunicare con questi altri universi a bolle, perché non possiamo viaggiare più veloci della luce. Ma in teoria possiamo provare che esistono. Ed ecco come.
Quando il nostro universo a bolle si è formato per la prima volta, è possibile che si sia scontrato con altri universi a bolle che si stanno formando intorno al nostro. È improbabile che siamo ancora vicini a loro, poiché la continua espansione dello spazio-tempo ci porta sempre più lontano.
Tuttavia, gli effetti delle prime collisioni potrebbero aver increspato il fondo cosmico delle microonde (calore del Big Bang). In teoria, potremmo individuare queste increspature con i telescopi. Sarebbe un disco scolorito, come un livido sul corpo di uno sfondo a microonde.
Jones sta cercando questi "lividi", ma molto dipende da quanto velocemente sono apparsi altri universi di bolle e da quanti di essi potrebbero esserci. Se ci sono poche bolle, potremmo non averle incontrate affatto.
Il Planck Space Telescope sta attualmente ascoltando i cieli alla ricerca di prove di tali collisioni con altri universi.
Il multiverso all'interno dell'LHC
Fisici diversi sostengono teorie diverse del multiverso. Questa versione nasce dalla teoria delle stringhe, così come dall'idea dell'esistenza di molte altre dimensioni a cui semplicemente non abbiamo accesso (come nella situazione in cui si è ritrovato l'eroe di McConaughey nel film "Interstellar"). Alcuni fisici pensano che gli universi paralleli si nascondano in queste dimensioni extra.
Anche questa idea di multiverso è verificabile
I fisici cercheranno buchi neri microscopici al Large Hadron Collider, che è entrato in funzione di recente. L'LHC non può produrre un buco nero pericoloso, ma secondo questa teoria è possibile creare buchi neri microscopici che evaporeranno all'istante. La presenza di buchi neri significherebbe che la gravità del nostro universo sta filtrando in dimensioni extra.
"Poiché la gravità può fluire dal nostro universo in dimensioni extra, un tale modello può essere testato scoprendo buchi neri in miniatura presso l'LHC", ha detto il fisico Mir Faisal. “Abbiamo calcolato l'energia alla quale rilevare questi buchi neri nell'arcobaleno gravitazionale. Se troviamo buchi neri a quell'energia, sappiamo che sia la teoria dell'arcobaleno gravitazionale che la teoria delle dimensioni extra sono entrambe corrette.
Questa sarebbe una prova convincente per la teoria delle stringhe e gli universi paralleli, e aiuterebbe anche a spiegare perché la gravità è molto più debole di altre forze fondamentali.
Tuttavia, non ci sono ancora conferme serie. Solo dubbi
"Credo solo in ciò che è supportato da prove sperimentali concrete e verificabili, e il concetto di universi paralleli non può esattamente vantarsene", afferma Brian Green, fisico teorico alla Columbia University.
Il problema è, dice Johnson, che i fisici si stanno allontanando dalle discussioni filosofiche su più universi. Alcuni vogliono solo testare l'idea. Altri sostengono teorie radicali e non verificabili. Tegmark dice che proverà a sperimentare il suicidio quantistico quando sarà vecchio e fragile. Ma speriamo stia solo scherzando.
