Sir Roger Penrose è uno dei matematici e fisici teorici più noti al mondo. Insieme con Stephen Hawking si è occupato di buchi neri, di cosmologia quantistica, di intelligenza artificale e, negli ultimi anni, ha proposto quella che lui ha chiamato “conformal cyclic cosmology”. Riducendola all’osso, la teoria afferma che l’universo è ciclico, con un ciclo di “eoni” (100 o più miliardi di anni) fra nascita, crescita, espansione, morte e rinascita. E che il big bang rappresenta niente altro che il punto di partenza di un nuovo universo. L’implicazione è che tempo e spazio esistono prima del big bang. E che il modello standard dell’universo, cioè il modello inflazionario di Guth ed altri, non è corretto.
Raccontare perché Sir Roger ha elaborato la sua teoria è complicato. Diciamo che il modello standard presuppone uno stato iniziale della materia altamente ordinato, cioè a bassissima entropia. E Penrose ritiene che il modello standard non spieghi a sufficienza il perché di un valore così piccolo dell’entropia dell’universo nel suo istante zero.
La CCC è una teoria “geometrica”. Spiega il passaggio da un universo infinitamente grande (alla fine del ciclo di espansione) all’inizio di uno nuovo, che, nell’istante iniziale, è infinitamente piccolo, tanto piccolo da esplodere dando luogo al big bang. Come mai ad un certo punto l’entropia dell’universo, che tende naturalmente ad aumentare (secondo principio della termodinamica), comincia a ridursi fino al piccolo valore che assume nel momento del big bang? La risposta, secondo Penrose, è che a mano a mano che l’universo si espande, i buchi neri evaporano, e dunque rimuovono entropia dall’universo.
La notizia (di qualche settimana fa) è che Penrose pensa di avere trovato delle evidenze sperimentali che proverebbero la sua teoria. Dall’analisi, effettuata insieme con il fisico armeno Gurzadyan, di sette anni di dati del satellite WMAP (che misura la radiazione di fondo dell’universo prodotta dal big bang), sono stati rilevati dei “cerchi” concentrici, cioè regioni di spazio, dove la temperatura della radiazione di fondo risulterebbe minore rispetto a quella del resto dell’universo. Questi “cerchi” (pensate alle onde che si allontanano dal punto dove un sasso entra nell’acqua) sarebbero, secondo Penrose e Gurzadyan, una sorta di “impronte” lasciate dalla collisione fra buchi neri avvenuta però nell’eone che precede l’attuale universo. Insomma, è come se ci fosse una “finestra” nel big bang che permette di “vedere” quello che è accaduto “prima” del big bang medesimo. Un “prima” che, secondo al teoria standard, non può esistere, perché il tempo nasce con il big bang.
Se si dimostrasse vera, l’analisi di Penrose, a sua volta, falsificherebbe, in senso popperiano, la teoria standard inflazionaria. Perché quest’ultima afferma che la distribuzione di temperatura della radiazione di fondo dev’essere di tipo gaussiano, cioè aleatorio, e non dovrebbe essere possibile distinguire “strutture” all’interno di tale distribuzione.
L’annuncio di Penrose ha suscitato ampie discussioni. Taluni, ad esempio Barbour, ritengono la cosa “remarkable and sensational”, se confermata. Altri, più scettici, la considerano “very controversial”, perché il nocciolo della teoria CCC è costituito dall’ipotesi che tutte le particelle fisiche di cui è composto l’universo diverranno, in un tempo lontanissimo, prive di massa. E siccome non c’è evidenza, ad esempio, che gli elettroni decadono, la ritengono, se non errata, per lo meno altamente improbabile.
Per conto mio, non so chi abbia ragione. So però che mentre scrivevo mi è venuto un po’ di mal di testa. Anche a voi? Bom. Entao, io me ne vado in spiaggia a farmelo passare: oggi qui abbiamo 34 gradi 34.
Mario Giardini
Immagine: Dipinto ad olio di Urs Schmid (1995) raffigurante una tassellatura di Penrose (di Urs Schmid, da Wikipedia)
Fonte: http://www.thefrontpage.it/2010/12/11/la-finestra-attraverso-il-big-bang/
Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_model http://www.economist.com/node/17626874