Il problema della “causa prima” potrebbe restare irrisolto per sempre, perché non è compatibile con il nostro modo di fare scienza. Partiamo dal Big Bang
Perché esiste un Universo? Come mai esistiamo al suo interno per poterci porre questa domanda? Nel corso dei millenni, diverse culture hanno azzardato risposte per affrontare il mistero dell’esistenza. Ma con lo sviluppo della scienza moderna, l’attenzione si è spostata verso un approccio più quantitativo: una narrazione scientifica dell’origine e della storia dell’Universo, fulcro della cosmologia moderna a partire dal Big Bang.
Tutto iniziò nel 1915, quando Albert Einstein propose la sua teoria della relatività generale. L’intuizione di Einstein fu quella di trattare la gravità non come una forza agente a distanza, come fece Newton, ma come la curvatura dello spazio dovuta alla presenza di massa. Pertanto, secondo Einstein, i moti orbitali degli oggetti celesti sono causati dalla curvatura spaziale dell’ambiente circostante.
Il Bang e l’origine dell’Universo
Negli anni Venti del secolo scorso l’astronomo americano Edwin Hubble puntava il telescopio verso il Monte Wilson per determinare se la Via Lattea fosse l’unica galassia nell’Universo o se ci fossero molte altre galassie. Nel 1924 trovò la soluzione: la Via Lattea è solo una di miliardi di galassie. L’Universo divenne improvvisamente enorme, oltre ciò che noi umani potevamo solo immaginare. Cinque anni dopo, Hubble sganciò la vera bomba: non solo c’erano miliardi di galassie, ma la stragrande maggioranza di loro si stava allontanando l’una dall’altra. L’Universo si stava espandendo.
Questa straordinaria scoperta cambiò tutto. Se le galassie si stanno allontanando, significa che in passato erano più vicine. Usando alcune approssimazioni grossolane, Hubble stimò che circa 2 miliardi di anni fa le galassie sarebbero state tutte compresse in un volume molto piccolo. Questo rappresenterebbe l’inizio della storia. L’Universo, a quanto pare, ha avuto un inizio in un momento remoto del passato.
L’inizio del tempo, il Big Bang
Con un certo grado di sicurezza, potremmo riportare indietro l’orologio a un centesimo di millesimo di secondo dopo il bang, quando l’Universo aveva energie paragonabili a quelle in cui protoni e neutroni si scomposero in un plasma di quark e gluoni, uno stato della materia che è stato studiato negli ultimi due decenni circa con grande successo, ma anche con alcune serie limitazioni concettuali. Tuttavia, abbiamo buone ragioni per credere che questo stato esistesse effettivamente nell’Universo primordiale, costituendo un muro dietro il quale la materia era dissociata nei suoi costituenti più semplici conosciuti. Cioè, prima di questo, possiamo realmente parlare di una zuppa primordiale di particelle elementari che riempie lo spazio.
I modelli inflazionistici dell’Universo
A questo punto, la cosmologia si scontra con una barriera concettuale, poiché deve navigare a ritroso nel tempo senza una guida sperimentale. Nonostante decenni di sforzi, non abbiamo raccolto alcuna informazione dall’Universo primordiale che possa guidarci. La soluzione, ovviamente, è estrapolare e proporre modelli dell’Universo primordiale che siano convincenti per diverse ragioni. Ad esempio, potrebbero offrire spiegazioni alle attuali sfide al modello del Big Bang, come nel modello inflazionario. Potrebbero aprire nuove strade per la ricerca nella fisica delle altissime energie, come nelle teorie della gravità quantistica; oppure potrebbero ispirare il lavoro sperimentale in nuove direzioni, come, ad esempio, nella ricerca della materia oscura e delle onde gravitazionali primordiali.
I misteri del Big Bang
I modelli inflazionistici furono proposti all’inizio degli anni ’80 come potenziali soluzioni a diversi problemi che affliggevano il modello standard del Big Bang. Ad esempio, le osservazioni ci dicono che la geometria dello spazio è pressoché piatta, e non ne sappiamo il motivo. Non sappiamo nemmeno perché la temperatura della radiazione cosmica di fondo sia così omogenea, al limite di una parte su centomila. Non sappiamo nemmeno come si sia originata l’aggregazione di materia necessaria per formare galassie e grandi strutture cosmiche. In qualche modo, la materia si è accumulata in vari punti e ha attratto altra materia.
Andare più indietro nel tempo
Anche se supponiamo di poter spingere i nostri modelli ancora più indietro nel tempo, ci imbattiamo presto in una monumentale barriera concettuale. Avvicinandoci alle energie più elevate che possiamo ancora comprendere, l’Universo potrebbe richiedere un modo diverso per essere descritto, prendendo a prestito dalla fisica quantistica: la fisica del molto piccolo. Il punto è che nel mondo quantistico, tutto è instabile e tutto fluttua. Ma quando si tratta dell’origine dell’Universo, non sappiamo quali forze siano in gioco. In realtà non possiamo saperlo, poiché conoscere tale forza (o meglio, tali campi e le loro interazioni) richiederebbe la conoscenza dello stato iniziale dell’Universo.
Il problema della causa prima dell’Universo
Potremmo non sapere mai com’era l’Universo quando ha avuto origine. Ciò richiederebbe una visione “divina” dello stato iniziale dell’Universo, una sorta di separazione oggettiva tra noi e il proto-Universo che sta per diventare l’Universo in cui viviamo. Significherebbe avere una conoscenza completa di tutte le forze fisiche nell’Universo, una teoria definitiva del tutto. Ma come potremmo mai sapere se quella che chiamiamo la teoria del tutto è una descrizione completa di tutto ciò che esiste? Non potremmo, poiché ciò presupporrebbe che conosciamo tutta la realtà fisica, il che è impossibile. Potrebbe sempre esserci un’altra forza della natura, in agguato nell’ombra della nostra ignoranza.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo originale su Big Think.
