Un muro di energia alla fine dello spazio-tempo ?

Una volta Isaac Asimov disse che la frase più emozionante che si può sentire nella comunità scientifica, quella che annuncia nuove scoperte, non è “Eureka!”, ma “E' divertente”. Bene, in questi giorni nel campo della fisica teorica accade qualcosa di veramente divertente. Un enigma recente sui buchi neri minaccia di rovesciare alcuni dei principi più elementari della fisica, e molti scienziati sono in fibrillazione.

“Personalmente la ritengo la cosa migliore accaduta da un po' di tempo a questa parte”, sostiene Raphael Bousso, dell'Università della California a Berkeley, a proposito del cosiddetto “paradosso del firewall di un buco nero”, che riguarda quello che avviene al confine di un buco nero. “È come un terremoto di nono grado sulla scala Richter, di gran lunga la cosa più scioccante e sorprendente che mi sia capitata durante la mia carriera”.

Tutta questa eccitazione è alimentata da un'ipotesi avanzata per la prima volta a luglio 2012 e sviluppata in uno studio pubblicato il 21 ottobre scorso su “Physical Review Letters”. I fisici ipotizzano da tempo che lo spazio è liscio all'orizzonte di un buco nero, il punto di non ritorno da cui nulla può sfuggire. Tuttavia una persona che attraversasse quel confine non dovrebbe notare nulla di strano nell'immediato, e nemmeno un osservatore distante che guardasse quella persona. Ma i fisici hanno anche ipotizzato che l'informazione non può mai essere distrutta. Il nuovo lavoro dice che queste due idee sono mutualmente incompatibili. 

Joseph Polchinski del Kavli Institute for Theoretical Physics e Università della California a Santa Barbara, e colleghi, non hanno solo concluso che lo spazio non è liscio all'orizzonte di un buco nero: a quel punto, le leggi della fisica non hanno più valore. Invece di un confine impercettibile, secondo i ricercatori deve esserci una netta discontinuità, che chiamano firewall. "Il firewall è una specie di muro di energia, che potrebbe essere la fine dello stesso spazio-tempo”, spiega Polchinski, uno dei principali artefici dell'idea. "Qualsiasi oggetto lo colpisca di fatto dovrebbe dissolversi nei suoi costituenti fondamentali”.

Inizialmente, molti fisici hanno contestato con forza l'idea bizzarra dei firewall. “Ho cercato in ogni modo di liberarmene, ma è improbabile che ci riesca”, aggiunge Bousso. “Ho deciso che la via più promettente è ipotizzare che esistono per capire perché si formano”. Neppure i principali fautori dell'idea sono del tutto persuasi. “Alcune persone, tra cui io la metà della volte, pensano che qualche nostra sottile ipotesi in realtà non sia valida”, dice Polchinski. Eppure lui e tutti gli altri ammettono di non aver ancora individuato una falla nella teoria.

Il primo ragionamento per sostenere i firewall, formulato da Polchinski e dai suoi colleghi dell'Università della California a Santa Barbara Ahmed Almheiri, Donald Marolf e James Sully, si basava sul complesso concetto di entanglement descritto dalla meccanica quantistica, in virtù del quale due particelle, anche se separate da una grande distanza, possono mantenere tra loro un collegamento profondo. Il nuovo lavoro rafforza e semplifica la tesi a favore dei firewall, aggirando la questione dell'entanglement, spiega Marolf. “Questo dimostra in modo chiaro che alcune cose che potrebbero preoccupare si rivelano false piste e non rilevanti per il ragionamento”.

Il nuovo articolo tuttavia è ben lungi dall'essere l'ultima parola sull'argomento. Nell'anno trascorso da quando è stata proposta l'idea del firewall, il tema è stato affrontato da più di 100 pubblicazioni, ed è stato oggetto di tre conferenze e workshop. “L'anno scorso siamo stati testimoni di uno dei risultati per i quali viviamo”, aggiunge Brian Greene, della Columbia University.

La rivelazione dei firewall è un passo in avanti, ma ha anche svelato un problema che nessuno finora aveva considerato, costringendo gli scienziati a ripensare alcuni progressi che sembravano acquisiti nel tentativo di risolvere un conflitto fondamentale della fisica, ovvero l'incompatibilità tra la relatività generale, che descrive l'universo su grande scala, e la meccanica quantistica, che si applica al mondo subatomico. Per descrivere il comportamento di buchi neri di piccole dimensioni ma massicci sono necessarie entrambe le teorie, ma attualmente non c'è modo di farle funzionare insieme.

Nel 1997, Juan Maldacena dell'Institute for Advanced Study di Princeton, aveva trovato un modo per conciliare alcuni aspetti delle due teorie in conflitto tra loro, grazie a una versione della gravità quantistica in grado di descrivere anche i buchi neri. Il suo lavoro è stato un enorme progresso, ma la teoria del firewall dimostra che ha lasciato irrisolti più problemi di quanti si pensasse. "Cullati dall'idea che certi problemi dei buchi neri avessero trovato soluzione, alcuni addetti ai lavori si sono, per così dire, addormentati”, spiega Peter Woit fisico e matematico della Columbia. “Le ultime novità li hanno svegliati dal loro sonno dogmatico, costringendoli ad ammettere che alcuni aspetti non sono stati realmente compresi". Marolf è d'accordo: “Questa nuova teoria ci costringe a riconsiderare problemi che pensavamo fossero risolti”, spiega. “È sconcertante rendersi conto di quanta strada abbiamo ancora da percorrere”.

Ma ancora non è chiaro come si possa andare avanti. “Penso che sia giusto affermare che la gravità quantistica è ferma, bloccata”, dice Matt Strassler, fisico alla Harvard University. Non c'è da preoccuparsi, però, perché non c'è niente che fisici amino più di una sfida. “Penso che dal punto di vista concettuale la strada da percorrere sia ancora molto lunga”, ha detto all'inizio di ottobre Leonard Susskind, fisico della Stanford University. "Ritengo che vi sia una grande lacuna nella nostra conoscenza, ma la colmeremo; state certi che ce la faremo”.

Le Scienze.it

*La versione originale di questo articolo è stata pubblicata su scientificamerican.com il 24 ottobre. 

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Commenti: 12
  • #1

    vradox (martedì, 05 novembre 2013 01:57)

    dato che lo spazio è la superficie tridimensionale di una ipersfera a quattro dimensioni non si può arrivare alla fine dell'universo così come camminando sulla superficie bidimensionale di una sfera tridimensionale non si può arrivare da nessuna parte na solo camminare in tondo... è una superficie finita ma illimitata esattamente come l'universo.

  • #2

    Baruk (martedì, 05 novembre 2013 23:59)

    Ma cosa dici? Ma hai capito di cosa si sta parlando?

  • #3

    TREX (giovedì, 07 novembre 2013)

    salve a tutti domanda:ma la nasa ha mai provato a mandare un satellite dentro un buco nero giusto per sapere cosa c'e grazie

  • #4

    gregrin (giovedì, 07 novembre 2013 22:58)

    Sì effettivamente la NASA lanciò un satellite verso un buco nero ma, non riuscì a vedere niente perché era tutto ... nero ... !?!?

  • #5

    Margherito H (venerdì, 08 novembre 2013 22:14)

    @TREX

    No. La NASA non ha mai provato.
    Il motivo principale è talmente semplice da essere definitivo per l'intera ipotesi.

    Non si sa come coprire l'immensa distanza.

    A tutt'oggi la massima potenzialità di "viaggio spaziale" che si è in grado di affrontare ci permette al massimo di indirizzare delle sonde all'interno del nostro Sistema Solare. Le frontiere più esterne che ne delimitano l'area planetaria, richiedono un viaggio di molti anni per essere raggiunte.
    Cerco d'esemplificare il concetto con un esempio "in soldoni". ^_^

    Immagina il nostro Sistema Solare come se fosse racchiuso in una moneta da 1 euro.
    La Terra si trova molto vicina al centro della moneta.

    Immagina ora una sonda lanciata alla massima velocità a cui si è in grado d'arrivare con le attuali conoscenze.
    Questa sonda, partendo all'incirca dal centro della moneta dove grossomodo si trova la Terra in questo esempio "spicciolo, impiegherà alcuni anni per raggiungere il bordo della moneta stessa, che rappresenta il margine esterno del Sistema Solare.

    Ad una velocità costante, ipotizzando che il viaggio verso il buco nero più vicino sia un percorso lineare in uno spazio vuoto senza ostacoli...la sonda, dopo un approssimativo migliaio d'anni, avrebbe raggiunto la distanza di 12 metri dal centro della moneta.
    Equivalente ad 1 Anno Luce.

    Ecco, a questo punto...sappi che il buco nero più vicino di cui si abbia notizia pressoché certa, è situato al centro della nostra galassia.
    28.000 Anni Luce più in là.

    Risulta quindi che il più vicino buco nero è ad oggi raggiungibile MOLTO IPOTETICAMENTE in circa... 30 milioni di anni !!!!

    Può darsi che le future generazioni vivano un'epoca nella quale il viaggio spaziale su distanze oggi inarrivabili, sia diventato realtà.
    Ma in questi "nostri giorni" siamo ancora incapaci di queste futuribili azioni.

    La mia sensazione personale è che si sia sulla soglia di un grande "balzo verso le stelle", ormai quantificabile in anni forse più che in decenni.
    Quale possa essere la portata dell'ennesimo "balzo" a cui il settore aerospaziale ci onorerà d'assistere...difficile dirlo.
    Ormai i balzi sono a cadenza annuale, se non mensile.
    Ma questo è solo un ipotetico "poi"...
    Il traguardo dell'esplorare "da dentro" un buco nero, lo vedo lontanissimo nel futuro. Forse così lontano da superare il futuro e diventare un "mai".
    Circoscritto a "noi terrestri di questo giro di giostra dei sapiens sapiens", quasi certamente è un "mai".

    Spero d'essere riuscito a rendere bene l'idea.
    Ciao :-)



  • #6

    FABIOSKY63 (sabato, 09 novembre 2013 07:35)


    cit. Margherito
    "...Circoscritto a "noi terrestri di questo giro di giostra dei sapiens sapiens", quasi certamente è un "mai"..."

    concordo con questo e con il resto...compreso "il balzo"..:)

  • #7

    Malles (sabato, 09 novembre 2013 11:16)

    Eloquente e chiaro Margherito,meno....qualcosa.
    Se la stupida forza autodistruttiva dell'uomo in futuro verrò meno, ritengo che OGNI soluzione sia attuabile, per le spiccate capacità che l'incredibile essere umano ( eeehh!! Già, già ) ha dimostrato davanti agli ostacoli, seppure trovandosi già oggi di fronte questo incredibile ed immenso universo

  • #8

    Margherito H (lunedì, 11 novembre 2013 19:24)

    @Fabiosky e Malles

    Vi ringrazio per il supporto e l'attenzione a quel poco che ancora scrivo su queste pagine.
    A Malles in particolare vorrei dire che quell'autodistruttività che cita, è purtroppo una realtà che difficilmente cambierà. L'animale Homo persegue il potere nei confronti dei propri simili per sua stessa natura. Una natura che difficilmente cambierà col passare degli anni. Questa è banale retorica, purtoppo acclarata come realtà dei fatti....e ne siamo tutti vittime quanto colpevoli...

  • #9

    Malles (martedì, 12 novembre 2013 06:54)

    Ho avuto,caro Margherito, la fortuna di costatare l'esistenza di qualche "mosca bianca"che danno e fanno senza retorica e senza desiderio di ricevere qualcosa in cambio. Moderni santi? Lo spero e desidero crederlo, e se ancora esiste un terreno fertile, speriamo che qualche seme venga attratto e vi si impianti. Comunque sia,e senza andare nella mia professionalità (che rimane purtroppo tendenziosa) ti assicuro che un essere positivo ne pareggia migliaia di negativi negli "accumuli" energetici terrestri (l'uomo in qualunque circostanza è in grado di lottare con le sue tendenze più negative e di vincerle)..Quando si dice la bilancia....Tutti dovremmo a percepire questo, ma la superficialità e l'ignoranza in questo campo la fa da padrona, al punto che se dico altro rischio il...rogo, ed io non sono ancora in grado di affrontare "l'inquisizione". E alura? E alùra a'tirem innanz is'tesa, ciàu

  • #10

    abc (mercoledì, 13 novembre 2013 17:57)

    Kifflom!

  • #11

    Malles (giovedì, 14 novembre 2013 00:42)

    Niente ASSOLUTAMENTE kifflom, anzi già che ci sono caro abc, lascia perdere il SINTETICO kifflom, ispira di più la natura, basta anche un filo d'erba, ciao

  • #12

    FABIOSKY63 (venerdì, 15 novembre 2013 09:08)


    ad ognuno la sua strada...l'importante è vederla..:)