Rappresentazione artistica della geometria dello spazio-tempo. (Credit: T. Thiemann (FAU Erlangen), Albert Einstein Institute, Milde Marketing Wissenschaftskommunikation, exozet effects)
La fisica odierna non è in grado di descrivere in modo coerente e compiuto il Big Bang. Uno dei problemi principali consiste nell’incapacità di conciliare la meccanica quantistica con la relatività. Tra le varie teorie proposte, molti studiosi ritengono che solo la gravità quantistica che unifica questi due pilastri fondamentali della fisica potrebbe fornire una panoramica su come l’universo ha cominciato ad esistere. Gli scienziati del Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, Golm/Potsdam) e del Perimeter Institute in Canada hanno fatto una [link=http://phys.org/news/2013-09-quantum-big.html.]scoperta[/link] significativa.
Partendo dal presupposto che lo spazio è costituito da minuscoli “mattoni”, sono riusciti a giungere ad una delle equazioni cardine della cosmologia: l’equazione di Friedmann (che descrive l’Universo in espansione). Questo dimostra la possibilità di conciliare meccanica quantistica e relatività in un’unica teoria. Ecco gli estremi dell’articolo: Gielen, S., Oriti, D. e Sindoni, L., Cosmology from Group Field Theory Formalism for Quantum Gravity, in Physical Review Letters ([link=http://arxiv.org/abs/1303.3576]arxiv.org/abs/1303.357[/link]).
Per quasi un secolo questi due pilastri della fisica hanno convissuto e, nonostante siano numerosi i tentativi di armonizzarle in una Teoria del Tutto, i risultati si fanno ancora attendere. La peculiarità di queste due “visioni del mondo” è che, prese singolarmente, sono perfettamente coerenti ed efficaci: la meccanica quantistica nella descrizione del mondo su scala microscopica, la Relatività Generale, invece, su scala macroscopica. Se, però, le avviciniamo, esistono alcune regioni di confine in cui la coerenza salta: in primis, la scala di Planck. Facciamo un esempio, per capirci: siamo in grado di descrivere il comportamento dell’acqua che scorre con l’idrodinamica classica. Ma se procediamo nello studio dell’acqua su scala sempre più piccola, incontriamo i singoli atomi e la fisica classica non è più applicabile. Lascia il posto alla meccanica quantistica.
Gli autori dello studio hanno proprio pensato all’acqua per spiegare la loro idea di spazio-tempo: esattamente come l’acqua è composta da atomi, anche lo spazio-tempo sarebbe scomponibile in microscopici atomi di spazio che sarebbero oggetto della gravità quantistica. Questo significa che la continuità dello spazio viene frammentata in minuscoli blocchi discreti: gli atomi di spazio. Ma allora, lo spazio è continuo o discreto? Se ho compreso bene il significato dello studio, lo spazio sarebbe descrivibile in entrambi i modi. da un lato resta vero quanto afferma Einstein, ossia che lo spazio è continuo su larga scala; dall’altra, se lo osserviamo meglio e cambiamo “metro”, lo spazio sarebbe composto da celle discontinue analizzabili proprio grazie ai principi della meccanica quantistica. Ora, come colmare le enormi scale dimensionali che vanno dagli atomi di spazio fino all’Universo? I tre autori dell’articolo hanno sfruttato un approccio che sfrutta la teoria dei campi e la gravità quantistica a loop per descrivere come lo spazio dell’Universo evolve dalle piccole celle elementari.
A ben vedere, il problema non è nuovo: è come se ci chiedessimo come conciliare l’idrodinamica dei fluidi con la teoria atomica. I risultati, però, sono stati sorprendenti in quanto il fatto che si sia ricavata l’equazione di Friedmann depone a favore della bontà di questa metodologia di ricerca. Si dimostra che lo spazio emerge come il condensato di queste celle elementari e si evolve in un Universo che ricorda il nostro. La soluzione attuale è però valida solo per un Universo omogeneo – differente quindi dal nostro. Siamo solo all’inizio di un difficile quanto promettente cammino.
Fonte: http://www.cyberscienza.it/2013/09/05/la-gravita-quantistica-presto-spieghera-il-big-bang/
Vedi: http://www.psmag.com/science-environment/feel-space-time-maybe-exisitng-66647/