Singolarità? No, grazie!

E' quanto emerge da due articoli che hanno come autore principale Ahmed Farag Ali, un fisico della Zewail City of Science and Technology e della Benha University, entrambi in Egitto. Essi stanno facendo il giro della rete grazie soprattutto alle sorprendenti ipotesi che gli autori introducono sull'argomento della singolarità gravitazionale, sia per ciò che riguarda l'origine dell'Universo (Big Bang), ma anche per quanto concerne gli oggetti astrofisici più enigmatici e misteriosi che esistono in natura (buchi neri).

Breve storia del modello standard

Quella che segue è una panoramica relativa agli ultimi sviluppi della migliore teoria che ci permette di descrivere le particelle elementari e le interazioni fondamentali: stiamo parlando del modello standard. Esso si basa su teorie di gauge, dette anche teorie di scala, cioè una classe di teorie di campo basate sull'ipotesi dell'invarianza di alcune simmetrie, di cui la prima è stata l’elettrodinamica quantistica, che descrive le interazioni elettroni-luce. Questa venne più tardi incorporata nella teoria elettrodebole, relativa alle interazioni elettromagnetica e nucleare debole. Nel corso del tempo, il modello standard incluse anche la cromodinamica quantistica che descrive l’interazione nucleare forte. L’ultimo tassello mancante del modello standard è stato il bosone di Higgs, scoperto nel 2012 al CERN. Nonostante ciò, la teoria delle particelle e delle interazioni è ancora lontana dall’avere l’ultima parola dato che esistono molti punti oscuri che dovranno essere risolti.

La ricerca di esopianeti potenzialmente abitabili

Da secoli l’umanità si interroga sulla questione che riguarda l’esistenza di altre civiltà aliene: siamo gli unici esseri intelligenti che popolano l'Universo? Sin già dai tempi del Medioevo si riteneva che dovessero esistere altri mondi e, forse, qualcuno di questi avrebbe ospitato una eventuale forma di vita aliena. Oggi, grazie allo sviluppo tecnologico e al progresso scientifico, possiamo cominciare a dare delle risposte a queste domande. La scoperta di numerosi pianeti extrasolari suggerisce che il nostro sistema planetario non è l’unico. Gli esopianeti sono un fenomeno comune, almeno nella Via Lattea, anche se la maggior parte di essi sono corpi celesti giganti, tipicamente delle dimensioni di Giove, che non possono ospitare la vita come noi la conosciamo. Tuttavia, esistono sistemi planetari in cui sono stati rivelati oggetti più piccoli, cioè corpi celesti rocciosi che hanno le dimensioni dei pianeti di tipo terrestre. Nel corso dei prossimi anni, lo studio ed il perfezionamento di tutta una serie di tecniche e metodi di indagine ‘alternativi’ ci permetteranno di analizzare sempre più in dettaglio le atmosfere planetarie per scoprire se sono presenti tracce di composti chimici, come ad esempio l’anidride carbonica, l’acqua o il metano, indicatori biologici legati all'esistenza di eventuali forme di vita elementare. Forse, solo allora potremo affermare di aver trovato una nuova Terra.

Una nuova teoria sulla simmetria di scala

Sebbene le galassie siano molto più grandi degli atomi, un pò come gli elefanti rispetto alle formiche, alcuni fisici iniziano a pensare che le differenze tra le dimensioni potrebbero essere una mera illusione. Forse, la descrizione fondamentale dell’Universo non include i concetti di “massa” e “lunghezza”, implicando il fatto che nella sua vera essenza la Natura potrebbe non avere un senso intrinseco del concetto di scala delle misure.

La complessità dei buchi neri

Nel corso di questi anni, la ricerca di una teoria unificata ha portato diversi fisici teorici ad introdurre una serie di argomentazioni nel tentativo di conciliare le due migliori descrizioni del mondo macroscopico (relatività generale) e di quello microscopico (meccanica quantistica). In particolare, un fisico teorico di nome Leonard Susskind ha presentato diverse idee spesso non facilmente intuitive, come ad esempio la teoria delle superstringhe o il concetto in base al quale il nostro Universo tridimensionale potrebbe essere in realtà un ologramma bidimensionale. Oggi egli è parte di un piccolo gruppo di scienziati che stanno ragionando su un nuovo concetto altrettanto bizzarro: in altre parole, la chiave verso quella che viene definita “la teoria del tutto” dovrà essere trovata nell’ambito della scienza dei computer, nota anche come complessità computazionale. Certamente, non si tratta di una disciplina della fisica dove esplorare i processi più fondamentali ma essa è legata a qualcosa di più pratico e riguarda il numero di operazioni logiche che sono necessarie per eseguire un algoritmo. Se questo approccio funzionerà, allora secondo Susskind esso potrebbe risolvere uno dei problemi teorici più impegnativi di questi anni, cioè il paradosso dell’informazione dei buchi neri, il che implicherebbe la non validità della meccanica quantistica e della relatività generale. In più, il metodo della complessità computazionale potrebbe fornire ai teorici un nuovo modo di comprendere i concetti di spazio e tempo utilizzando semplicemente delle idee basate sostanzialmente sulla informazione.