Ripubblico questo articolo sul vuoto quantistico perché è un tema fondamentale. Anche la mia teoria ontologica mette il vuoto all' origine di tutto, ma si tratta di idee che risalgono addirittura al Taoismo. Secondo me, il vuoto è una forza generativa che modella ancora l' universo e noi stessi. Siamo letteralmente in bilico sul vuoto. In ogni caso, è stata definitivamente abbandonata l' idea di un Dio creatore.
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Nei primi istanti di vita dell’universo è stato protagonista quello che chiamiamo “vuoto quantistico”, un continuo ribollire di particelle e antiparticelle, materia e antimateria, che nascono e si annullano vicendevolmente. Anche se lo chiamimo vuoto è qualcosa di tanto dinamico da aver dato luogo alla rapidissima espansione dell’universo.
Ciò che noi percepiamo come spazio vuoto è un mezzo potente la cui attività modella il mondo.
La meccanica quantistica nel Cosmo
Se il passaggio dalla realtà macroscopica classica a quella microscopica quantistica è visto come controintuitivo e innaturale dagli stessi scienziati che lo hanno proposto, gli effetti della Meccanica Quantistica sono evidenti e non si limitano al mondo che descrive, alla scala degli atomi e delle particelle subatomiche. Li possiamo osservare nella realtà che percepiamo come più naturale, quella dei corpi e della luce, alla scala umana, terrestre, del nostro Sistema Solare. Ne sono un esempio l’emissione di luce dai corpi molto caldi, la radioattività, le reazioni che alimentano le stelle, la massa degli oggetti e di noi stessi.
È quindi naturale chiedersi quale ruolo la meccanica quantistica abbia giocato all’origine dell’universo, nelle fasi precedenti e successive al Big Bang, quando i corpi e la luce non avevano le caratteristiche che osserviamo oggi, ma erano pura energia e zuppa di particelle, e la distinzione tra macroscopico e microscopico non aveva motivo di esistere. Le forze che oggi chiamiamo con nomi diversi, gravitazionale, nucleare forte e debole, elettromagnetica, erano molto probabilmente un’unica cosa e la stessa meccanica quantistica era un tutt’uno con la teoria che descrive il cosmo su grandissima scala, in cui dominano la gravità e la relatività generale di Einstein.
Origini
Possiamo risalire solo ad alcuni frammenti dell’immagine dell’universo primordiale, a un tempo che precede di molto il momento in cui gli atomi stessi prendono forma per dare origine alle galassie, ai corpi celesti, alla Terra. Lo possiamo fare grazie alle stesse particelle che si sono formate nelle fasi successive al Big Bang e che ci raggiungono tutt’oggi dallo spazio in grande quantità, emesse in forma di raggi cosmici dalle stelle e da fenomeni come fusioni di corpi celesti massicci, esplosioni di stelle giunte alla fine della loro vita, avvenimenti cosmici che animano galassie lontanissime. E con le particelle siamo raggiunti da moltissimi segnali sotto forma di luce e altra radiazione. Sappiamo rivelarle, grazie a tecniche, strumenti e grandi infrastrutture installate sulla superficie terrestre, sottoterra, nelle profondità marine o nello spazio. E possiamo riprodurre queste particelle negli acceleratori come LHC, al Cern di Ginevra, per osservarle grazie a potentissimi rivelatori.
Vuoto
Tutto questo ci ha permesso di capire che nel brevissimo tempo immediatamente successivo al Big Bang, la meccanica quantistica spadroneggiava su tutto ciò che oggi chiamiamo universo. Protagonista di questa fase è il vuoto, sebbene molto diverso da quello che possiamo immaginare e che, contrariamente all’idea comune di vuoto, è animato da un continuo ribollire di particelle e antiparticelle, materia e antimateria, che nascono e si annullano vicendevolmente. È quello che chiamiamo “vuoto quantistico”, qualcosa di tanto dinamico da dare luogo a un’espansione rapidissima dell’universo, che chiamiamo “inflazione”, grazie alla quale punti inizialmente separati da distanze inferiori alle dimensioni di un nucleo atomico si trovano oggi a miliardi di anni luce l’uno dall’altro. Quello che vediamo oggi in cielo, la distribuzione delle galassie e degli ammassi di galassie, non è altro che la manifestazione di fluttuazioni quantistiche della materia e dell’energia presenti all’epoca dell’inflazione.
Inflazione
L’inflazione ha consentito all’universo di raffreddarsi e dare così forma alla materia e, nei miliardi di anni successivi agli atomi, le stelle, le galassie, i pianeti. Con la sua straordinaria capacità attrattiva, la gravità ha continuato a giocare un ruolo da protagonista indiscussa in questo processo di costruzione dell’universo che tutt’oggi plasma, dando forma e dettando le regole di un equilibrio delicato e portentoso capace di guidare tutti gli eventi cosmici. Teatro delle azioni della gravità è lo spaziotempo, un intreccio mutevole di spazio e tempo, capace di piegarsi sotto la massa dei pianeti, di incurvarsi al punto di produrre spettacolari scontri e rotazioni vorticose di stelle, galassie e buchi neri, o di oscillare dando origine alle onde gravitazionali, debolissime vibrazioni che muovendosi alla velocità della luce possono percorrere qualunque distanza e arrivare fino a noi.
Spaziotempo
Ma non è tutto. Lo spaziotempo, la trama del cosmo, sembra non essere del tutto impenetrabile. Deformato dall’immane massa di un buco nero, si può rompere interrompendo la continuità dello spazio e fermando il tempo. Spiare in quello squarcio significa affacciarsi ai confini del nostro universo e della nostra conoscenza, nel punto in cui, forse, la gravità incontra la meccanica quantistica che ha dato il via all’universo. I buchi neri diventano così laboratori straordinari dell’incontro tra meccanica quantistica e relatività generale, oggetti tanto eccezionali da offrire a scienziate e scienziati un nuovo campo di indagine, la gravità quantistica.
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