Il Big Bang È Stato L'inizio Dell'universo?

 


All'inizio c'era... beh, forse non c'era inizio.

Forse il nostro universo è sempre esistito e una nuova teoria della gravità quantistica rivela come potrebbe funzionare.

"La realtà ha così tante cose che la maggior parte delle persone assocerebbe alla fantascienza o addirittura al fantasy", ha affermato Bruno Bento, un fisico che studia la natura del tempo all'Università di Liverpool nel Regno Unito

Nel suo lavoro, ha impiegato una nuova teoria della gravità quantistica, chiamata teoria degli insiemi causali, in cui lo spazio e il tempo sono scomposti in porzioni discrete di spazio-tempo. Ad un certo livello, secondo questa teoria, esiste un'unità fondamentale dello spazio-tempo.

Bento e i suoi collaboratori hanno utilizzato questo approccio causale per esplorare l'inizio dell'universo. Hanno scoperto che è possibile che l'universo non abbia avuto inizio, che sia sempre esistito nell'infinito passato e solo di recente si sia evoluto in quello che chiamiamo Big Bang.

Un Quanto Di Gravità

La gravità quantistica è forse il problema più frustrante che deve affrontare la fisica moderna. Abbiamo due teorie dell'universo straordinariamente efficaci: la fisica quantistica e la relatività generale.

La fisica quantistica ha prodotto una descrizione di successo di tre delle quattro forze fondamentali della natura (elettromagnetismo, forza debole e forza forte) fino a scale microscopiche. La relatività generale, d'altra parte, è la descrizione più potente e completa della gravità mai concepita.

Ma nonostante tutti i suoi punti di forza, la relatività generale è incompleta. In almeno due punti specifici dell'universo, la matematica della relatività generale semplicemente si rompe, non riuscendo a produrre risultati affidabili: nei centri dei buchi neri e all'inizio dell'universo.

Queste regioni sono chiamate "singolarità", che sono punti nello spazio-tempo in cui le nostre attuali leggi della fisica si sgretolano e sono segnali matematici di avvertimento che la teoria della relatività generale sta inciampando su se stessa. All'interno di entrambe queste singolarità, la gravità diventa incredibilmente forte a scale di lunghezza molto piccole.

In quanto tale, per risolvere i misteri delle singolarità, i fisici hanno bisogno di una descrizione microscopica della gravità forte, chiamata anche teoria quantistica della gravità. Ci sono molti contendenti là fuori, tra cui la teoria delle stringhe e la gravità quantistica ad anello.

E c'è un altro approccio che riscrive completamente la nostra comprensione dello spazio e del tempo.

Teoria Degli Insiemi Causali

In tutte le attuali teorie della fisica, lo spazio e il tempo sono continui. Formano un tessuto liscio che sta alla base di tutta la realtà. In uno spazio-tempo così continuo, due punti possono essere il più vicino possibile l'uno all'altro nello spazio e due eventi possono verificarsi il più vicino possibile l'uno all'altro nel tempo.

"La realtà ha così tante cose che la maggior parte delle persone assocerebbe alla fantascienza o addirittura al fantasy".

Bruno Bento

Ma un altro approccio, chiamato teoria degli insiemi causali, reimmagina lo spazio-tempo come una serie di blocchi discreti, o "atomi" spazio-temporali. Questa teoria porrebbe limiti rigorosi a quanto gli eventi possano essere vicini nello spazio e nel tempo, dal momento che non possono essere più vicini della dimensione dell '"atomo".

Ad esempio, se stai leggendo questo messaggio sullo schermo, tutto sembra fluido e continuo. Ma se dovessi guardare lo stesso schermo attraverso una lente d'ingrandimento, potresti vedere i pixel che dividono lo spazio e scopriresti che è impossibile avvicinare due immagini sullo schermo di un singolo pixel.

Questa teoria della fisica eccitava Bento. “Sono stato entusiasta di trovare questa teoria, che non solo cerca di essere il più fondamentale possibile – essendo un approccio alla gravità quantistica e ripensando effettivamente alla nozione di spazio-tempo stesso – ma che dà anche un ruolo centrale al tempo e a ciò che fisicamente significa che il tempo passa, quanto è realmente fisico il tuo passato e se il futuro esiste già o meno ", ha detto Bento a WordsSideKick.com .

L'inizio Del Tempo

La teoria degli insiemi causali ha importanti implicazioni per la natura del tempo.

“Una parte enorme della filosofia dell'insieme causale è che il passare del tempo è qualcosa di fisico, che non dovrebbe essere attribuito a una sorta di illusione emergente oa qualcosa che accade all'interno del nostro cervello che ci fa pensare che il tempo passi; questo passaggio è, di per sé, una manifestazione della teoria fisica", ha detto Bento. "Quindi, nella teoria degli insiemi causali, un insieme causale crescerà di un 'atomo' alla volta e diventerà sempre più grande".

L'approccio dell'insieme causale rimuove nettamente il problema della singolarità del Big Bang perché, in teoria, le singolarità non possono esistere. È impossibile che la materia si comprima in punti infinitamente piccoli: non possono diventare più piccoli delle dimensioni di un atomo spazio-temporale.

Quindi, senza una singolarità del Big Bang, che aspetto ha l'inizio del nostro universo? È qui che Bento e il suo collaboratore, Stav Zalel, uno studente laureato all'Imperial College di Londra, hanno ripreso il filo, esplorando ciò che la teoria degli insiemi causali ha da dire sui momenti iniziali dell'universo.

Il loro lavoro appare in un articolo pubblicato il 24 settembre nel database di prestampa arXiv. (Il documento deve ancora essere pubblicato su una rivista scientifica peer-reviewed.)

Il documento ha esaminato "se deve esistere un inizio nell'approccio dell'insieme causale", ha detto Bento. “Nella formulazione e nella dinamica dell'insieme causale originale, classicamente parlando, un insieme causale cresce dal nulla nell'universo che vediamo oggi. Nel nostro lavoro, invece, non ci sarebbe il Big Bang come inizio, poiché l'insieme causale sarebbe infinito rispetto al passato, e quindi c'è sempre qualcosa prima".

Il loro lavoro implica che l'universo potrebbe non aver avuto inizio, che semplicemente è sempre esistito. Quello che percepiamo come il Big Bang potrebbe essere stato solo un momento particolare nell'evoluzione di questo insieme causale sempre esistente, non un vero inizio.

C'è ancora molto lavoro da fare, però. Non è ancora chiaro se questo approccio causale senza inizio possa consentire teorie fisiche con cui possiamo lavorare per descrivere la complessa evoluzione dell'universo durante il Big Bang.

"Ci si può ancora chiedere se questo [approccio dell'insieme causale] può essere interpretato in un modo 'ragionevole', o cosa significano fisicamente tali dinamiche in un senso più ampio, ma abbiamo dimostrato che una struttura è davvero possibile", ha detto Bento. "Quindi almeno matematicamente, questo può essere fatto."

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