Cosa è successo prima del big bang?

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Cosa ha causato la nascita dell'universo? La causa principale deve essere speciale, dicono gli scienziati. Ma se attribuiamo l'inizio di tutto al Big Bang, sorge spontanea la domanda: cosa è successo prima? L'autore offre un affascinante ragionamento sull'inizio del tempo.

Chiedere alla scienza cosa c'era prima del tempo è come chiedere "Chi eri prima di nascere?"

“La scienza ci permette di determinare cosa è successo in un miliardesimo di secondo dopo il Big Bang.

“Ma non sapremo quasi mai cosa ha causato il Big Bang.

“È deludente, ma alcune cose sono completamente inconoscibili. E questo è buono.

Siamo onesti: è piuttosto strano pensare che la storia dell'Universo sia iniziata con una specie di compleanno 13,8 miliardi di anni fa. Ciò è in linea con molti dogmi religiosi, secondo i quali il cosmo è stato creato per intervento dall'alto, sebbene la scienza non ne parli.

Cosa è successo prima dell'inizio del tempo?

Se tutto ciò che è accaduto ha una relazione causale, allora cosa ha causato l'emergere dell'universo? Per rispondere a una domanda molto difficile sulla Causa Prima, i miti religiosi sulla creazione del mondo utilizzano ciò che gli antropologi culturali chiamano a volte "essere positivo" o un fenomeno soprannaturale. Poiché il tempo ha avuto inizio in un lontano passato, la Causa Prima deve essere speciale. Deve essere una ragione senza causa, un fenomeno che è appena accaduto, e niente lo ha preceduto.

Ma se attribuiamo l'inizio di tutto al Big Bang, sorge spontanea la domanda: cosa è successo prima? Quando si tratta di dei immortali, la questione è completamente diversa, poiché per loro l'atemporalità non è una questione. Gli dei esistono al di fuori del tempo e noi no. Per noi, non esiste una cosa come "prima del tempo". Pertanto, se ci poniamo la domanda su cosa è successo prima del Big Bang, sarà in qualche modo inutile, anche se abbiamo bisogno di trovare il significato. Stephen Hawking una volta lo ha equiparato alla domanda "Cosa c'è a nord del Polo Nord?" E mi piace la frase "Chi eri prima di nascere?"

Aurelio Agostino ipotizzò che il tempo e lo spazio apparissero insieme alla creazione del mondo. Per lui era, ovviamente, la divina provvidenza. E per la scienza?

Nella scienza, per capire come l'Universo ha avuto origine, si è sviluppato e maturato, si torna indietro nel tempo, cercando di ricostruire ciò che stava accadendo. Come i paleontologi, identifichiamo i "fossili", cioè i resti di materia dei tempi passati, e quindi con il loro aiuto apprendiamo vari fenomeni fisici che esistevano in quel momento.

Assumiamo con fiducia che l'Universo si sia espanso per miliardi di anni e che questo processo continui ora. In questo caso, "espansione" significa che le distanze tra le galassie sono in aumento; le galassie si allontanano l'una dall'altra ad una velocità che dipende da cosa c'era all'interno dell'universo nelle diverse epoche, cioè da quale materia riempiva lo spazio.

Il big bang non è stata un'esplosione

Quando parliamo del Big Bang e dell'espansione, immaginiamo l'esplosione che ha dato il via a tutto. Ecco perché l'abbiamo chiamato così. Ma questo è un equivoco. Le galassie si stanno allontanando l'una dall'altra, perché sono letteralmente separate dall'allungamento dello spazio stesso. Come un tessuto elastico, lo spazio si distende e porta con sé le galassie, come la corrente di un fiume porta con sé i tronchi. Quindi le galassie non possono essere chiamate detriti che volano da un'esplosione. Non c'è stata alcuna esplosione centrale. L'universo si sta espandendo in tutte le direzioni ed è completamente democratico. Ogni punto è ugualmente importante. Qualcuno in una galassia lontana vede la rimozione di altre galassie nello stesso modo in cui lo vediamo noi.

(Nota: le galassie vicine hanno deviazioni da questo flusso cosmico chiamato "movimento locale". Ciò è causato dalla gravità. Ad esempio, la nebulosa di Andromeda si sta avvicinando a noi.)

Ritorno al passato

Se giriamo il film cosmico all'indietro, vedremo come la materia viene schiacciata sempre di più nello spazio che si restringe. La temperatura aumenta, la pressione aumenta e inizia il decadimento. Le molecole si scompongono in atomi, gli atomi in nuclei ed elettroni, i nuclei atomici in protoni e neutroni e quindi protoni e neutroni in quark. Questa decomposizione sequenziale della materia nei suoi costituenti più basilari ed elementari si verifica mentre l'orologio ticchetta nella direzione opposta all'esplosione.

Ad esempio, gli atomi di idrogeno decadono circa 400.000 anni prima del Big Bang, i nuclei atomici in circa un minuto e i protoni con neutroni in un centesimo di secondo (se visti al contrario, ovviamente). Come facciamo a saperlo? Abbiamo trovato i resti della radiazione dell'epoca in cui si sono formati i primi atomi (radiazione di fondo a microonde relitta) e abbiamo capito come apparivano i primi nuclei di atomi leggeri quando l'universo aveva solo pochi minuti. Questi sono proprio i fossili cosmici che ci indicano la strada in senso opposto.

Attualmente, possiamo simulare sperimentalmente le condizioni che esistevano quando l'universo era un miliardesimo di secondo. Può sembrarci un valore trascurabile, ma per una particella leggera di un fotone, questo è un tempo lungo, che gli consente di volare a una distanza che è un trilione di volte il diametro di un protone. Quando parliamo dell'Universo primordiale, dovremmo dimenticare gli standard umani e le idee sul tempo.

Certo, vogliamo avvicinarci il più possibile al momento in cui il tempo era uguale a 0. Ma a un certo punto ci imbattiamo nel muro dell'ignoranza e possiamo solo estrapolare le nostre attuali teorie nella speranza che ci diano almeno alcuni accenni di accadimento all'inizio del tempo, a tali energie e temperature che non possiamo creare in laboratorio. Ma una cosa sappiamo per certo. Quando il tempo è vicino allo zero, la nostra attuale teoria delle proprietà dello spazio e del tempo, che è la teoria della relatività generale di Einstein, non funziona.

Questo è il regno della meccanica quantistica, in cui le distanze sono così piccole che dobbiamo immaginare lo spazio non come un foglio continuo, ma come una struttura granulare. Sfortunatamente, non abbiamo una teoria qualitativa che descriva tale granularità dello spazio, poiché non esistono leggi fisiche della gravità su scala quantistica (nota come gravità quantistica). I candidati, ovviamente, sono, ad esempio, la teoria delle superstringhe e la gravità quantistica a loop. Ma attualmente non ci sono prove che descrivano correttamente i fenomeni fisici.

La cosmologia quantistica non risponde alla domanda

Tuttavia, la curiosità di una persona richiede che i confini si avvicinino al valore zero del tempo. Cosa puoi dire? Negli anni '80, Alexander Vilenkin, Andrei Linde, James Hartl e Stephen Hawking hanno proposto tre modelli di cosmologia quantistica, in cui l'universo esiste come un atomo e l'equazione è simile a quella utilizzata nella meccanica quantistica.

In questa equazione, l'universo è un'onda di probabilità, che, in sostanza, collega la regione quantistica senza tempo con quella classica, dove c'è il tempo, cioè con l'universo in cui abitiamo e che ora si sta espandendo. Il passaggio dal quantum ai classici significa letteralmente l'emergere dello spazio, ciò che chiamiamo Big Bang. Quindi, il Big Bang è una fluttuazione quantistica senza causa, casuale come il decadimento radioattivo: dall'assenza di tempo alla sua presenza.

Supponendo che uno di questi semplici modelli sia corretto, sarebbe una spiegazione scientifica della Causa Prima? Possiamo eliminare del tutto la necessità di una causa usando le probabilità della fisica quantistica?

Sfortunatamente no. Naturalmente, un tale modello sarebbe un'impresa intellettuale sbalorditiva. Sarebbe un colossale passo avanti nella comprensione dell'origine di tutto. Ma questo non basta. La scienza non può esistere nel vuoto. Ha bisogno di un apparato concettuale, concetti come spazio, tempo, materia, energia. Ha bisogno di calcoli, ha bisogno di leggi di conservazione di quantità come l'energia e la quantità di moto. Non puoi costruire un grattacielo con le idee, così come non puoi creare un modello senza concetti e leggi. Chiedere alla scienza di "spiegare" la Causa Prima è come chiedere alla scienza di spiegare la propria struttura. Questa è una richiesta per fornire un modello scientifico che non usi precedenti, non ci sono concetti precedenti su cui operare. La scienza non può farlo, proprio come una persona non può pensare senza un cervello.

L'enigma della causa principale rimane irrisolto. Come risposta, puoi scegliere religione e fede, e puoi anche presumere che la scienza capirà tutto nel tempo. Possiamo anche, come l'antico scettico greco Pirro, riconoscere umilmente che ci sono limiti alla nostra conoscenza. Possiamo rallegrarci di ciò che abbiamo raggiunto e continuare a comprendere, pur rendendoci conto che non è necessario sapere tutto e capire tutto. Basta che continuiamo ad essere curiosi e interessati.

La curiosità senza enigma è cieca e un indovinello senza curiosità è imperfetto.