Abbiamo tutti sentito che l’universo è iniziato con il Big Bang — un’esplosione colossale che lo ha inaugurato all’esistenza.
Ma cosa succede se il Big Bang non fosse l’inizio? Potrebbe esserci stata una versione precedente dell’universo, con le sue stelle e galassie? Un universo popolato, forse, dalle sue stesse creature, che si chiedono cosa è venuto prima del loro universo?
O potrebbe esserci un numero infinito di universi, che si ramificano all’infinito per creare sempre più universi? Se è così, ha anche senso chiedere come è nata tutta quella serie di universi?
Nel tentativo di rispondere a tali domande, gli scienziati si scontrano con i limiti delle leggi della fisica. Le teorie esistenti possono spiegare l’evoluzione dell’universo fin dai suoi primi momenti — da una frazione di secondo dopo il Big Bang — ma la questione di ciò che è venuto prima è stata tra le più vessatorie in tutta la scienza.
“Sono stata a seminari in cui litighiamo per ore e ore”, dice Renée Hložek, fisica e cosmologa dell’Università di Toronto.
Big Bang – o Big Bounce?
I fisici sono più sicuri quando discutono di cose che possono vedere — e la roba più antica visibile con i nostri telescopi è lo sfondo delle microonde cosmiche. Una sorta di” eco ” del Big Bang, il CMB è un bagliore tutto celeste che può essere misurato e mappato con radiotelescopi. È nato 380.000 anni dopo il Big Bang. Prima di ciò, non possiamo vedere come fosse l’universo; era semplicemente troppo pieno di materia perché la luce scorresse liberamente.
“Posso solo sondare il più lontano possibile”, dice Hložek. “E prima della CMB, l’universo è opaco.”
Ma se ci sono limiti a ciò che gli astronomi possono vedere, non c’è limite a ciò che i teorici possono immaginare. Uno dei più grandi fisici teorici, Roger Penrose dell’Università di Oxford, ha proposto l’idea di una sequenza di universi in evoluzione nel tempo. Il nostro Big Bang, sostiene, potrebbe essere stato solo un “rimbalzo” – una transizione da un universo precedente e collassante a quello in espansione in cui ci troviamo oggi.
Penrose ha fatto un tuffo lo scorso autunno quando ha portato la sua argomentazione ancora più in là, sostenendo che potrebbero esistere prove per questi universi precedenti — sotto forma di un’impronta rivelatrice sul CMB che potrebbe essere rivelata attraverso un’attenta analisi dei dati del radiotelescopio.
Altri fisici hanno reagito con scetticismo (come hanno fatto nel 2010, quando Penrose ha fatto un’affermazione simile). “Ovviamente, se qualcuno potesse mostrare che qualche modello specifico sul cielo a microonde era una prova che l’universo ha subito una serie di cicli, allora sarebbe spettacolare eccitante”, ha detto il fisico Douglas Scott dell’Università della British Columbia Physics World. “Ma la carta non riesce a farlo.”
Penrose non è il primo a sostenere che il Big Bang non è stato l’ultimo inizio del tempo — o che c’è più nell’universo di quanto vediamo intorno a noi. Nel 2001, Paul Steinhardt della Princeton University e Neil Turok del Perimeter Institute di Waterloo, Ontario, hanno presentato un “modello ciclico” del cosmo. Il modello è derivato da qualcosa chiamato M-teoria, una versione della teoria delle stringhe, che sostiene che la materia è di piccole stringhe vibranti piuttosto che minuscole particelle. Nel modello ciclico, il nostro universo è solo uno dei tanti universi esistenti uno accanto all’altro in un regno di dimensioni superiori noto come “bulk.”(Non preoccuparti se non riesci a immaginare qualcosa che ha più di tre dimensioni — nessun altro può, neanche.)
Nel modello descritto da Steinhardt e Turok, gli universi si scontrano periodicamente l’uno con l’altro, con ogni collisione che agisce come un nuovo Big Bang. Mentre il modello standard del Big Bang presenta un singolo momento di creazione, il loro modello — come con quello di Penrose — suggerisce che viviamo in “un universo che è fatto e rifatto per sempre”, come dice Steinhardt.
Inflazione, multiverso e tempo all’indietro
Se Steinhardt e Turok hanno ragione, il cosmo si estende nel tempo ben oltre quello che pensiamo come il nostro universo attuale. Altri teorici hanno suggerito che si estende allo stesso modo nello spazio — che viviamo in un “multiverso”, una serie di universi in cui la nostra è solo una piccola parte di una realtà molto più ampia (anche se Steinhardt è critico di questa idea). In entrambi i casi, il Big Bang non è stato quasi certamente l’inizio finale.
Un argomento simile deriva da una teoria nota semplicemente come “inflazione”, che risale ai primi anni 1980. La sua idea centrale, ora ampiamente accettata dai fisici, è che l’universo è cresciuto drammaticamente nella prima piccola frazione di secondo — da più piccolo di un protone a forse le dimensioni di un pompelmo.
Nessuno sa cosa potrebbe aver causato l’inflazione. Ma alcuni fisici, tra cui Andrei Linde della Stanford University, credono che qualunque cosa abbia scatenato potrebbe essere successo non solo una volta ma molte volte, portando a una moltitudine di universi. Se questa teoria dell ‘”inflazione eterna” è corretta, il cosmo sta continuamente spuntando nuovi universi come bolle in una pentola di acqua bollente.
Una teoria altrettanto mind-bending è stata proposta nel 2013 dal fisico inglese Julian Barbour, Tim Koslowski dell’Università del New Brunswick e Flavio Mercati del Perimeter Institute. I tre scienziati hanno eseguito simulazioni al computer di semplici collezioni di particelle, osservando come si muovevano in risposta alla gravità per lunghi periodi di tempo (immagina un universo contenente mille biglie e nient’altro, con ogni marmo attratto da ogni altro marmo). Il loro modello informatico descriveva correttamente qualcosa come l’universo in espansione che vediamo intorno a noi — ma anche una sorta di universo speculare in cui il tempo scorre nella direzione opposta. (Chiamano la linea di demarcazione il “punto di Giano”, dopo il dio romano bifronte.)
“Se la teoria è giusta, allora c’è un altro universo dall’altra parte del Big Bang in cui la direzione dell’esperienza del tempo è opposta alla nostra”, ha detto Barbour a Quartz nel 2016.
La domanda ha senso?
Un’altra possibilità — forse più banale di quelle offerte dalle varie teorie dell’universo rimbalzante o del multiverso — è che il tempo stesso sia iniziato al momento del Big Bang. Se questo è il caso, non c’è affatto “prima”.
Stephen Hawking, morto nel 2018, ha fatto un tale argomento nel suo bestseller del 1988 A Brief History of Time (e lo ha fatto di nuovo in una video intervista con Neil deGrasse Tyson non molto tempo prima della morte di Hawking). Hawking paragona l “idea che qualcosa potrebbe essere esistito” prima del Big Bang “per l” idea di ” sud del Polo Sud.”Non c’è niente a sud da quel punto — la superficie del globo finisce. Per quanto sia difficile da immaginare, forse semplicemente non c’era tempo prima del Big Bang.
Prevedibilmente, i fisici continuano a discutere su quale di queste idee meriti di essere presa sul serio. Spiegare il nostro universo come il prodotto di un universo precedente sembra attraente – ma cosa ha causato l’esistenza di quell’universo?
” Se hai una cosmologia che rimbalza — beh, è rimbalzata per sempre? E se sì, come è iniziato il rimbalzo?”Chiede Hložek. Queste proposte, sebbene audaci, ” non sono necessariamente più soddisfacenti … di Hawking che dice che non puoi porre la domanda.”
Alla fine, il cosmo ha nel Big Bang una storia di origine credibile — ma nessuna sceneggiatura convincente per ciò che è venuto prima “time zero.”Invece, abbiamo un buffet di teorie concorrenti, tutte altamente speculative.
“A volte penso che dovremmo essere onesti”, dice Hložek, “e dire semplicemente:” È il lavoro della mia vita cercare di rispondere a questa domanda — ma non lo so.'”
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