Spazio e tempo non sono nati con il Big Bang: la rivoluzionaria teoria di un fisico italiano

All'inizio c'era l'oceano, piatto, del vuoto quantistico. Poi ci fu Ana grande implosione... E una porzione dello spazio tempo in bonaccia cominciò a precipitare su se stessa, in un punticino sempre più piccolo e sempre più denso. Finché quel buco nero primordiale non fu sazio di campi e di energia ed esplose in un fragoroso «Big Bang», dando origine all'universo. Al nostro universo.

A ben vedere, la nuova narrazione delle origini che Gabriele Veneziano ci propone nella sua «cosmologia di stringa» è qualcosa di più che una teoria scientifica. E' una rivoluzione copernicana. L'ennesima e, forse, la definitiva. Perché non si limita a spostare l'uomo dal centro dello spazio, ma rimuove la vicenda cosmica di cui è un minuscolo protagonista dal centro del tempo, collocandola in un punto qualsiasi dell'eternità.

Gabriele Veneziano è un fisico teorico italiano, in forza al Cern di Ginevra. Inventore, negli anni '60, della cosiddetta «teoria delle stringhe». E' da qualche anno impegnato nella iconoclasta operazione di superare il «modello standard della cosmologia» e di ricostruire «la storia dell'universo prima dei Big Bang». L'opera è ormai matura per essere proposta come una fondata ipotesi scientifica che cerca verifica nell'osservazione, per diventare una vera e propria teoria. Ed è, quindi, ormai matura per essere raccontata al grande pubblico. Come fa Maurizio Gasperini, ordinario di fisica teorica a Bari e allievo di Veneziano, in un libro L'universo prima del Big Bang appena uscito per i tipi della Franco Muzzio Editore.

La narrazione, scientifica, delle origini inizia nel 1916, quando Albert Einstein elabora la sua teoria generale della relatività. L'anno successivo il fisico tedesco applica la sua nuova teoria dello spazio e del tempo, anzi dello spazio-tempo, all'universo intero, ottenendo le famose «equazioni cosmologiche». Ma è solo nel 1922 che un giovane matematico russo, Alexander Friedmann, trova le giuste soluzioni a quelle equazioni e si accorge che il nostro non è un universo inquieto, ma un universo in espansione. Nel 1929 l'astronomo Edwin Hubble osserva la «recessione delle galassie» e fornisce le prove che Friedman ha ragione. L'universo evolve secondo le leggi gravitazionali della relatività generale. Applicando le quali è possibile conoscere non solo il presente, ma anche il passato del nostro universo. E riproiettando all'indietro il film della storia cosmica i fisici si accorgono che le dimensioni dell'universo diminuiscono sempre più, mentre crescono in densità e temperatura. Finche giunti, dopo circa 15 miliardi di anni, alla fine del film e quindi all'inizio della storia cosmica, tutta la materia e tutta l'energia non si ritrovano concentrati in un punticino in cui la curvatura dello spazio tempo, la densità e la temperatura raggiungono valori infiniti.

Dall'esplosione di quel punticino, da quel Big Bang, sostiene il «modello standard della cosmologia» é iniziata,

15 miliardi di anni fa, la storia del nostro universo. Anzi, è iniziata la storia stessa dello spazio e del tempo, Già, perché per un fisico non ha senso parlare di un sistema dove i parametri raggiungono valori infiniti. E, quindi, non ha senso parlare della singolarità iniziale e di un qualsiasi parametro fisico prima della singolarità iniziale. In definitiva, poiché non ha senso parlare di uno spazio e di tempo prima del Big Bang per la fisica relativistica lo spazio e il tempo sono nati con quella singolarità iniziale. Il Big Bang è l'origine del Tutto.

Il guaio è che la relatività generale, come sostiene il fisico Stephen Hawking contiene in sé il germe della propria autodistruzione, o, per lo meno, del suo superamento. Nell'ambito della relatività generale non è possibile sfuggire all singolarità. E quindi non è possibile evitare il paradosso di imbattersi in punti dove alcuni parametri fisici raggiungono valori infiniti e, quindi, sfuggono a una descrizione fisica.

E poiché ben pochi fisici sono disponibili a riconoscere questo principio di impossibilità, ecco che molti si sono mossi alla ricerca di una «nuova fisica» grado di evitare le singolarità. Questa nuova fisica deve essere in grado di descrivere il cosmo nelle condizioni estreme prossime al Big Bang. Condizioni in cui a dominare non è solo la gravità ma sono anche altre interazioni, di tipo quantistico.

Le teorie quantistiche che nel tempo si sono candidate ad assolvere a questo compito sono molte. Tra queste la più accreditata, è proprio la teoria delle stringhe proposta molti anni fa per primo da Gabriele Veneziano e che oggi ha nell'americano Ed Witten uno dei suoi principali interpreti. In pratica, nelle condizioni estreme prossime a una singolarità sulla scena cosmica sono presenti solo oggetti primordiali, linee (stringhe) o superfici (membrane) che non sono puntiformi ma si estendono in molte dimensioni. Forse in una decina di dimensioni. E in questo universo a più dimensioni la densità, la temperatura, la curvatura dello spazio-tempo raggiungono dimensioni molto alte, ma non infinite.

Quindi, sostiene Gabriele Veneziano, acquista improvvisamente senso chiedersi cosa c'era prima del Big Bang,

ovvero del punto in cui i parametri fisici raggiungono valori altissimi, ma non infiniti. E proprio ponendosi questa domanda, Veneziano ha elaborato quella nuova narrazione delle origini che ci propone Maurizio Gasperini. Prima del Big Bang, sostiene matematica alla mano Gabriele Veneziano, esisteva un mare in bonaccia: il vuoto quantistico. Ora la calma piatta di questo particolare vuoto non è assoluta. Piccole onde di energia lo increspano. Queste onde propagano e spesso si urtano. Talora le onde si fondono, per formarne una più grande. Una volta l'onda che ne è risultata è diventata molto grande da assumere dimensioni simili a quelle del nucleo di un atomo. Ma l'energia che conteneva era tale che l'onda ha iniziato a collassare su stessa, precipitando in un abisso sempre più profondo e denso e caldo. Nel medesimo tempo quel buco nero ha accresciuto le sue dimensioni, generando nuova energia con un processo che i fisici chiamano di infiammazione. Raggiunte le dimensioni di un millimetro circa il buco nero non ha più retto ed è esploso. Dando luogo Big Bang. Al nostro universo. E alla sua storia. Per i dettagli della nuova narrazione cosmica di Veneziano rimandiamo al bel libro di Maurizio Gasperini. Cosi come a quel libro rimandiamo per le previsioni della teoria che dovranno essere verificate. Un'ultima nota conviene, invece, riservarla alla nuova immagine cosmologica che propone. Nella storia classica del «modello standard», l'universo in cui vive l'uomo si trova al centro del tempo perché contiene tutto il tempo. Si trova, quindi, in un condizione speciale. In questa nuova storia, l'universo del «modello Veneziano» nasce in un istante qualsiasi del tempo (del particolare tempo che partecipa e segna le vicende del vuoto quantistico). E morirà in un momento qualsiasi di questo tempo eterno. L'universo in cui viviamo non ha davvero più nulla di speciale. E' uno qualsiasi tra gli infiniti accidenti che costellano il tempo eterno del vuoto.
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