Se rimuovi tutto da una parte dell'universo, cosa rimane? Potreste pensare che "niente", ma non lo è. Puoi rimuovere tutte le particelle e le antiparticelle, tutti i possibili tipi di radiazioni, tutta la curvatura dello spazio e le increspature delle onde gravitazionali e rimanere in uno spazio completamente vuoto, dove non c'è nulla da affrontare. Davvero ci sarà "niente" davanti a te? O ci sarà qualcosa?
Questo stato viene solitamente definito vuoto quantistico. Questo è lo stato energetico più basso dello spazio vuoto. E sorprendentemente, la fisica quantistica ci insegna che l'energia zero, o lo stato di base dell'universo, non è in realtà zero. Al contrario, è un valore finale positivo che:
- è stato misurato osservativamente - grazie agli effetti dell'energia oscura - ed era approssimativamente l'equivalente della massa a riposo dell'energia di un protone per metro cubo;
- ed è teoricamente calcolato, al meglio delle nostre capacità, che dovrebbe essere 10.120 volte superiore a questo valore.
Non è esagerato dire che comprendiamo abbastanza bene la fisica del "nulla" e che non abbiamo una buona spiegazione del perché questa energia zero non diminuisca o evapori (e non cambia affatto) nel tempo.
Nei prossimi decenni, gli osservatori spaziali - come gli osservatori spaziali Euclid dell'ESA e l'imminente missione WFIRST della NASA - saranno in grado di limitare l'errore di questa costante a energia zero nello spazio-tempo all'1%. (Anche se questo è l'8%). Misurando come l'universo si è espanso nel corso della sua storia in molti luoghi diversi ea distanze molto diverse da noi, possiamo confermare che l'energia zero dell'universo è la stessa ovunque.
Ma sarebbe l'equivalente di "niente"? E cos'è più importante la nostra comprensione e percezione della natura del "nulla": un'illusione o una chiave per comprendere i segreti più importanti dell'universo?
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I fisici Laura Mersini-Houghton e John Ellis e il filosofo James Leydimen hanno recentemente discusso questo argomento all'incontro dell'Institute of Art and Ideas negli Stati Uniti. Il problema è che, sebbene questa non sia un'illusione, non possiamo essere d'accordo su cosa si intenda per "nulla" (che significa "niente", "vuoto"). Vale a dire:
- È uno stato energetico di base che avrebbe potuto essere in passato (ad esempio, molto più alto)? Durante l'inflazione cosmica, per esempio.
- È questo uno stato al di fuori dello spazio e del tempo, da cui, appunto, nasce lo spazio-tempo (dal vero stato di vuoto)? Esiste davvero un tale stato e la sua esistenza sarà significativa?
- È uno stato di vuoto nell'universo, che può essere diverso da uno stato simile in un'altra tasca del multiverso?
- O è un vuoto cosmico, con tutta la sua energia virtuale e che può cambiare a seconda di cosa c'è dentro?
È in qualche modo strano credere che il "nostro vuoto" possa non essere affatto un tale "vuoto" da qualche altra parte, in altri luoghi.
Ma pensiamo che sia qui che è iniziato il Big Bang! Nella transizione da un'energia zero superiore a una inferiore, l'universo in espansione, riempito con l'energia inerente allo spazio stesso, è entrato in uno stato inferiore e questa transizione ha portato alla creazione di tutta la materia, l'antimateria e la radiazione nel nostro universo. È anche possibile che un'altra transizione simile ci aspetti in futuro, con un Big Bang diverso, più freddo.
È vero, questo ragionamento ci piace poco. Questa "fisica del nulla" suona come la fisica di qualcosa. Quando non vogliamo capire nulla, le nostre idee ci portano fuori dallo spazio, anche prima della nascita dell'Universo, altrimenti che senso ha? Come puoi parlare di qualcosa "per" quando non hai spazio? Come puoi capire cos'è il "prima" se non c'è tempo?
E qualunque cosa possa essere questo "niente", esso contiene l'intero universo.
Molti fisici sostengono che è impossibile capire qualcosa a fondo finché non capiamo cosa sia "niente". Perché non capiamo da dove vengono le leggi fondamentali se non capiamo quali leggi fondamentali governano la natura dello spazio vuoto.
Quindi, possiamo dire che il nostro Universo è realmente venuto dal nulla, dal vuoto, dal nulla, e il suo stato finale può tendere asintoticamente alla non esistenza dopo un lungo periodo di tempo. Ma solo se accettiamo la nostra descrizione del "niente" fisico come vero niente. Questa definizione di "niente" di per sé non può dipendere dalla nostra definizione di spazio, tempo e "regole" dell'universo; fisici, filosofi e altri non devono essere d'accordo su questo argomento. Semplicemente non c'è un esperimento fisico che ci permetta di dire, eh, sembra che finalmente l'abbiamo trasformato in niente.
Ma ci sono cose di cui siamo sicuri: non siamo sempre esistiti; non sempre esisteremo; noi esistiamo adesso. A prescindere da cosa sia "niente", siamo tutti qualcosa. E tutto, in un modo o nell'altro, è venuto fuori dal nulla, qualunque cosa fosse. E per quanto ne sappiamo l'Universo, un giorno tornerà a uno stato di infinito vuoto fisico. Ma quale sarà la natura di questo "vuoto" finale - non abbiamo ancora risposto a questa domanda.
ILYA KHEL
