ER = EPR l’equazione di Susskind sull’entanglement spaziotemporale

ER = EPR

Illustrazione artistica di un wormhole.

In un recente articolo, Leonard Susskind propone una nuova equazione che indicherebbe la via per conciliare definitivamente la gravità con il mondo dei quanti attraverso quelle ipotetiche e bizzarre strutture chiamate wormhole.

Uno dei problemi più difficili della fisica oggi riguarda il fatto che le due migliori teorie, la relatività generale e la meccanica quantistica, funzionano perfettamente nel loro dominio in cui sono valide ma quando si cerca di combinarle esse vanno in conflitto. A Stanford, però, un fisico teorico ha proposto una nuova equazione secondo cui la via per collegare questi due modelli matematici potrebbe risiedere in quelle strutture bizzarre, chiamate tunnel spaziotemporali, note anche col termine “wormhole”.

L’equazione è semplice: ER = EPR. Come si vede, non ci sono valori numerici piuttosto le iniziali dei nomi di alcuni attori importanti della fisica teorica.

Nella parte a sinistra, ER stanno ad indicare Einstein e Nathan Rosen e ci si riferisce a un articolo del 1935 che essi scrissero in cui veniva descritta la struttura dei wormhole, noti tecnicamente come ponti di Einstein-Rosen. A destra, invece, EPR stanno per Einstein, Rosen e Boris Podolsky, quest’ultimo co-autore di un altro articolo di quello stesso anno in cui veniva descritto l’entanglement quantistico. Ora, tornando al 2013, Leonard Susskind dell’Università di Standford e Juan Maldacena dell’Istituto di Studi Avanzati di Princeton suggerirono che i due lavori sopracitati potevano descrivere la stessa cosa, qualcosa che nessun altro nel campo aveva considerato, incluso lo stesso Einstein.

Diamo uno sguardo alle singole parti dell’equazione. Implicati inizialmente dalla relatività generale, i wormhole rappresentano una sorta di tunnel che collega due regioni dell’Universo. In teoria, se precipitassimo in una delle due “entrate” del wormhome, dovremmo uscire dall’altra parte quasi istantaneamente, anche se sul lato opposto dell’Universo. Tuttavia, queste strutture non sono esattamente portali verso altre regioni dell’Universo, bensì portali tra due situazioni temporali. Per ricordare ciò che disse Carl Sagan a tal proposito: «Si potrebbe emergere non solo in un’altra regione dello spazio ma anche in un’altro istante del tempo». D’altra parte, l’entanglement quantistico descrive il modo in cui due particelle possono interagire in maniera tale che esse diventano inesorabilmente correlate, “condividendo” in qualche modo la loro esistenza. Ciò vuol dire che qualsiasi cosa accada ad una particella influenzerà direttamente e istantaneamente l’altra, anche se si trova anni-luce di distanza. Bene, adesso proviamo a mettere insieme le due cose.

Nel suo nuovo articolo, Susskind propone uno scenario dove gli ipotetici Alice e Bob prendono ciascuno una manciata di “particelle correlate”: Alice prende un membro di ciascuna coppia e Bob prende l’altro; poi, volano via in direzioni opposte nell’Universo, utilizzando ipotetici jet ipersonici. Una volta che si trovano separati nelle rispettive posizioni, Alice e Bob schiacciano con forza le particelle creando due buchi neri. Il risultato, secondo Susskind, è la formazione di “due buchi neri correlati” che si trovano in posizioni opposte nell’Universo e sono connessi mediante un gigantesco wormhole. Dunque, se l’equazione è giusta, i due buchi neri saranno collegati da un tunnel spaziotemporale e perciò l’entanglement potrà essere descritto utilizzando la geometria dei wormhole. Non solo, ma a livello subatomico, le particelle possono essere connesse in qualche modo attraverso una sorta di “wormhole quantistico”. Qual è il messaggio che deriva da tutto ciò? Dato che i wormhole sono delle distorsioni della geometria dello spaziotempo, descritte dalle equazioni di Einstein, identificare queste ipotetiche strutture con l’entanglement quantistico vorrebbe significare creare una sorta di “collegamento” tra la gravità e la meccanica quantistica.

Da destra a sinistra, Janna Levin, Leonard Susskind e Peter Galison partecipano nel 2008 ad una discussione su ‘Beyond Einstein’ presso l’auditorio Eisner & Lubin della New York University durante il World Science Festival tenutosi a New York. Crediti: Thos Robinson/Getty Images for World Science Festival

La domanda è: come facciamo a sapere che Susskind ha ragione? È impossibile dirlo ora poiché mentre lo scienziato ha pubblicato il suo articolo su arxiv.org per essere analizzato in maniera trasparente dai suoi pari, esso deve ancora passare la procedura formale della peer-review. Nonostante ciò, Susskind non è da solo a percorrere questa strada, in quanto all’inizio di quest’anno un altro team di fisici del Caltech ha proposto una simile ipotesi nel mostrare come le variazioni degli stati quantici possono essere correlate alla curvatura della geometria dello spaziotempo. Nel blog di Sean Carroll, uno dei componenti del team, dove viene descritta questa ipotesi, si dice che in questo scenario la relazione più naturale tra l’energia e la curvatura dello spaziotempo è data dalle equazioni della relatività generale. La conclusione, nella sua forma più altisonante, è che la gravità (intesa come la curvatura dello spaziotempo causata dall’energia) non è così difficile da ottenersi nella meccanica quantistica ma è automatica o, almeno, la cosa più naturale che ci si può aspettare. Dobbiamo, però, ancora aspettare e vedere se effettivamente ER = EPR o se esistono altre idee simili, ma certamente è una ipotesi su cui riflettere e lo stesso Susskind crede che ci possa essere qualcosa d’interessante. «Secondo me», conclude Susskind, «sembra ovvio che se ER = EPR è vera, allora siamo di fronte a qualcosa di grosso che potrebbe influenzare le fondamenta e le interpretazioni della meccanica quantisica. Se ho ragione, la meccanica quantistica e la gravità sono ancora di più correlate di quanto (almeno io) abbiamo mai pensato».

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ER = EPR l’equazione di Susskind sull’entanglement spaziotemporale ultima modifica: 2017-01-02T23:00:49+00:00 da Richard
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Richard

Noi siamo l’incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all’autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)