Dalla fisica dei buchi neri all'Universo olografico

di Attilio Consolante

Cos’è un buco nero e come si forma?

Secondo le teorie dell’evoluzione stellare quando la massa di una stella è superiore a quella di tre masse solari è destinata ad un collasso gravitazionale verso un punto; nessuna forza riesce ad opporsi all’azione di gravità e la superficie della stella, contraendosi sempre più, è costretta ad attraversare il cosiddetto raggio di Schwartzchild (pari a Rs=20M/c elevato al quadrato) per ridursi ad un punto. Nasce così un buco nero. La superfice di Rs è detto orizzonte degli eventi in quanto si comporta come una membrana semiimpermiabile a senso unico, attrverso la quale la materia può entrare ma non può uscire. Così si è sempre creduto ma, grazie ad una matematica complicatissima, questa teoria classica ha subito un'evoluzione. Secondo Hawking che applica la meccanica quantistica, coppie di particelle virtuali si materializzerebbero sull'orizzonte degli eventi e mentre una particella cadrebbe fino alla singolarità, l'altra fuggirebbe verso l'esterno ma nessuna informazione verrebbe veicolata. Secondo il modello di Horowitz-Maldacena, invece le particelle dirette verso l'esterno trasporterebbero massa e informazione. La coppia di particelle, quella che cade verso la singolarità e quella che fugge verso l'esterno, sarebbero unite da entanglement quantistico, effetto che Einstein non volle considerare e da Heisemberg ritenuto in contrasto con il suo principio di indeterminazione. Ma l'entanglement esiste e permette il teletrasporto in cui l'informazione è trasferita da una particella all'altra con estrema fedeltà. Tutto questo non è pura teoria ma sperimentato in laboratorio.

L'importanza dell'informazione nella meccanica quantistica.

Secondo l'immagine relativistica dell'Universo, il mondo fisico è costituito da materia ed energia. Ma l'informazione è altrettanto importante. Un auto, per esempio, è fatta da un mucchio di plastica e metallo. Solo con l'informazione questo mucchio diventa automobile. Per John Wheeler della Princeton University, il mondo fisico è costituito da informazione mentre materia ed energia sarebbero costituenti secondari:l'essere viene dal bit e tutto nasce dal bit. Tutti i sistemi fisici memorizzano l'informazione e la elaborano. Se l'informazione può fuggire dai buchi neri allora anche un buco nero è un computer.

I buchi neri sono computer quantistici.

Sono l'esempio più chiaro del principio generale secondo cui l'Universo registra ed elabora informazione. Tale informazione fa pensare che lo spazio-tempo abbia una struttura molecolare e che si propaghi, così come le onde di un ruscello si propagano nell'acqua. Quel mezzo ipotetico, l'etere che la teoria generale della relatività aveva accantonato ricompare nella meccanica quantistica sotto un diverso nome.

L'universo è un computer quantistico.

Dalle equazioni sui buchi neri si evince che l'Universo è un computer quantistico, calcola campi quantistici, sostanze chimiche, batteri, esseri umani, stelle e galassie. L'Universo sta elaborando se stesso. L'elaborazione è esistenza. E' l'idea di James Jean : L'universo è più simile ad un grande pensiero che ad una macchina. Da ciò si evince che è l'Universo, computer quantistico, a stabilire se e quali stelle debbano nascere nei torrioni di polvere di M16 (aquila) o M42 (orione). E' quest'Universo che ha stabilito quelle costanti di natura così perfette e risicate che gli hanno permesso di innescare tutti quei processi di formazione stellare, delle galassie e della vita.

L'Universo olografico.

Studi teorici sui buchi neri fanno pensare che l'Universo potrebbe essere un gigantesco ologramma, proprio come un trucco con la luce permette di registrare un'immagine tridimensionale su una pellicola a due dimensioni. La fisica dei buchi neri dà un'indicazione che questo principio potrebbe essere vero. Le teorie olografiche sarebbero in grado di descrivere uno spazio Anti-De Sitter e i buchi neri sarebbero sciami di particelle che interagiscono tra di loro in una superfice di confine dello spazio-tempo.
La gravità è un'illusione? Non esiste ancora una teoria quantistica della gravitazione. Secondo recenti teorie ricavate dallo studio dei buchi neri la gravità, che la relatività generale attribuisce alla curvatura dello spazio-tempo, sarebbe un'illusione, una forza, cioè, che non è presente nel mondo bidimensionale (flatlandia di Abbott) ma che si materializza con la comparsa illusoria della terza dimensione. Per esempio un ologramma è un oggetto bidimensionale ma, quando lo osserviamo nelle giuste condizioni di illuminazione, produce un'immagine tridimensionale.

Costanti di natura.

Sono le costanti che compaiono nelle leggi che regolano la fenomenologia generale della natura. La legge di gravità, la costante di Plank, la velocità della luce. Se questi valori fossero diversi, la fenomenologia dell'Universo ne risulterebbe alterata in maniera profonda. Tutte le caratteristiche ambientali sulla Terra dipendono dalle costanti di natura, in quanto concorrono a determinare vari fattori di tipo astronomico, quali la luminosità e la temperatura superficiale del Sole o l'accelerazione di gravità. Una eventuale piccola diversità di queste costanti comporta un cambiamento significativo nelle grandezze fondamentali. Per esempio la costante di Plank che indica la relazione fra energia e frequenza luminosa è 6,6x10 alla-27 erg/s. Uno scostamento di questa costante come 6,6x10 alla-26 erg/s produrrebbe conseguenze catastrofiche.