Mescolate insieme, gravità e meccanica quantistica potrebbero svelare cosa si nasconde all’interno dei buchi neri. Forse, però, solo un universo olografico.

Paradossalmente, nell’ultimo secolo la più grande diatriba scientifica c’è stata fra Einstein e lui stesso. Da una parte, infatti, c’è l’Einstein del 1915 che concepì la relatività generale. Quella formula descriveva la gravità come una deformazione dello spazio-tempo da parte di materia ed energia. Quella stessa teoria prevedeva anche che lo spazio-tempo potesse piegarsi, espandersi, strapparsi e scomparire in quei pozzi senza fondo noti come buchi neri. Dall’altra parte abbiamo l’Einstein che, a partire dal 1905, aveva gettato le basi per la meccanica quantistica, le regole che lo stesso Albert Einstein non ha mai accettato. Secondo la meccanica quantistica, infatti, una particella subatomica (come un elettrone) può essere ovunque e nello stesso momento. Un gatto può essere sia vivo che morto finché non viene osservato (“Dio non gioca a dadi” diceva il famoso scienziato).

buchi neri
Una rappresentazione di un buco nero. Credit: unsplash

Ologrammi in un universo olografico

Quindi da una parte abbiamo la gravità, che governa l’infinitamente grande, modellando galassie e in effetti l’intero universo. La meccanica quantistica, invece, governa l’infinitamente piccolo, ovvero il comportamento degli atomi e delle particelle elementari. Questi due regni sembravano non poter convivere: questo ha impedito agli scienziati di capire cosa accade in una situazione estrema come un buco nero o all’inizio dell’universo con il Big Bang.

Tra le ricerche più interessanti sulla vita “interiore” di un buco nero c’è quella che sostiene che il nostro universo tridimensionale (inclusi noi stessi) potrebbe non essere altro che un ologramma. In un universo del genere non ci sarebbe differenza fra qui e là, tra dentro e fuori o tra causa ed effetto. Si potrebbe perfino dire che gravità e meccanica quantistica sono la stessa cosa, dato che entrambe sono inseparabili e non hanno senso l’una senza l’altra.

In un articolo del 1935 Einstein sollevò un’apparente incoerenza logica che riguardava la meccanica quantistica. Scrisse che secondo il principio di autodeterminazione, una coppia di particelle sarebbe stata eternamente connessa, anche ad anni luce di distanza l’una dall’altra. Per Einstein questa cosa fu ridicola e la liquidò come “un’azione spettrale a distanza”. Oggi però i fisici la chiamano “entanglement” e la scorsa settimana il premio Nobel è stato proprio assegnato a un trio di fisici che avevano dimostrato la realtà di questa “azione spettrale”.

Buchi neri ed entanglement

I wormhole e l’enanglement potrebbero essere la chiave per risolvere una serie di paradossi cosmici. Credit: unsplash

Per gli astronomi i buchi neri sono mostri cosmici con una gravità così forte da consumare stelle, distruggere galassie e imprigionare persino la luce. Ai margini di un buco nero il tempo sembra fermarsi. Al centro, invece, la materia si restringe ad una densità infinita e qui le leggi della fisica vengono meno. Nel 1974 Stephen Hawking ridimensionò quest’idea dei buchi neri “immortali”, sostenendo che un buco nero perderebbe energia, diventerebbe sempre più caldo ed infine evaporerebbe. Ma cosa ne sarebbe delle informazioni contenute all’interno del buco nero?

Fu il dottor Susskind ad arrivare ad una potenziale soluzione nel 1993. Mentre stava camminando nel corridoio del campus di fisica, vide l’ologramma di una giovane donna. Un ologramma è sostanzialmente un’immagine tridimensionale fatta interamente di luce. Viene creato illuminando l’oggetto reale con un laser e registrando i suoi dati su una lastra fotografica. Quando la lastra viene illuminata, al suo interno appare un’immagine tridimensionale del soggetto.

Susskind osservò la combinazione di luci sull’ologramma. Poi pensò: “e se un buco nero fosse in realtà un ologramma, con l’orizzonte degli eventi che funge da codificatore di cosa c’è dentro?” Era un’idea folle, ma fino a un certo punto. Seconda la relatività di Einstein, infatti, il contenuto informativo di un buco nero era limitato al numero di bit che potevano essere codificati su una superficie più piccola mai misurata in pixel, 10 alla meno 33 centimetri per lato, nota come lunghezza di Planck. Troppe informazioni in uno spazio così piccolo, però, avrebbero potuto far collassare il buco nero, come scrisse in uno studio un “rivale” di Hawking chiamato Jacob Bekenstein.

Cosa implicherebbe un universo olografico

In un altro articolo Einstein e Rosen spiegarono che la relatività generale prevedeva che i buchi neri (non ancora conosciuti con quel nome) potessero collegarsi a coppie attraverso scorciatoie spazio-temporali chiamati “ponti di Einstein-Rosen”. Sono i wormhole e nell’immaginario comune potrebbero darci la possibilità di saltare in un buco nero e uscire da un’altra parte dell’universo.

Tutto questo per dirvi che, se l’interno e l’esterno di un buco nero fossero collegati da wormhole, le informazioni potrebbero fluire attraverso queste scorciatoie in entrambe le direzioni, sia dentro che fuori. Alcuni scienziati pensano che sia possibile influenzare l’interno di questi buchi neri “solleticando” la loro radiazione e quindi inviando un messaggio all’interno del buco nero.

Non tutti, però, aderiscono a questa teoria. Per quanto ne sappiamo, né i wormhole, né l’entanglement possono trasmettere un messaggio più veloce della luce. Né possono viaggiare nel tempo. Testarlo, però, è una sfida alla quale i ricercatori contemporanei stanno cercando di far fronte. Gli acceleratori di particelle potrebbero un giorno riprodurre buchi neri in laboratorio, proprio come si spera di riuscire a fare attraverso i supercomputer quantistici.

Riferimenti: The New York Times

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