Limiti della fisica e dell'esperimento fisico

Cento anni fa, la situazione in fisica era esattamente l'opposto di oggi. Nelle mani degli scienziati c'erano i risultati di esperimenti collaudati, ripetuti molte volte, che, tuttavia, spesso non potevano essere spiegati utilizzando le teorie fisiche esistenti. L'esperienza ha chiaramente preceduto la teoria. I teorici dovevano mettersi al lavoro.

Attualmente, l'equilibrio è orientato verso teorici i cui modelli sono molto diversi da quanto si vede da possibili esperimenti come la teoria delle stringhe. E sembra che ci siano sempre più problemi irrisolti in fisica (1).

1. Le tendenze e i problemi moderni più importanti in fisica: la visualizzazione

Il famoso fisico polacco, prof. Andrzej Staruszkiewicz durante il dibattito "Limiti della conoscenza in fisica" nel giugno 2010 presso l'Accademia Ignatianum di Cracovia ha detto: “Il campo della conoscenza è cresciuto enormemente nell'ultimo secolo, ma il campo dell'ignoranza è cresciuto ancora di più. (…) La scoperta della relatività generale e della meccanica quantistica sono conquiste monumentali del pensiero umano, paragonabili a quelle di Newton, ma portano alla questione del rapporto tra le due strutture, una questione la cui scala di complessità è semplicemente scioccante. In questa situazione, sorgono spontaneamente delle domande: possiamo farcela? La nostra determinazione e volontà di andare in fondo alla verità sarà commisurata alle difficoltà che affrontiamo?”

Stallo sperimentale

Da diversi mesi ormai il mondo della fisica è più impegnato del solito con più polemiche. Sulla rivista Nature, George Ellis e Joseph Silk hanno pubblicato un articolo in difesa dell'integrità della fisica, criticando coloro che sono sempre più pronti a rimandare gli esperimenti per testare le ultime teorie cosmologiche fino a un "domani" indefinito. Dovrebbero essere caratterizzati da "sufficiente eleganza" e valore esplicativo. "Questo rompe la tradizione scientifica secolare secondo cui la conoscenza scientifica è conoscenza provata empiricamente", tuonano gli scienziati. I fatti mostrano chiaramente l'"impasse sperimentale" nella fisica moderna.

Le ultime teorie sulla natura e la struttura del mondo e dell'Universo, di regola, non possono essere verificate da esperimenti a disposizione dell'umanità.

Scoprendo il bosone di Higgs, gli scienziati hanno "completato" il Modello Standard. Tuttavia, il mondo della fisica è tutt'altro che soddisfatto. Conosciamo tutti i quark e i leptoni, ma non abbiamo idea di come conciliare questo con la teoria della gravità di Einstein. Non sappiamo come combinare la meccanica quantistica con la gravità per creare un'ipotetica teoria della gravità quantistica. Inoltre non sappiamo cosa sia il Big Bang (o se sia realmente accaduto!) (2).

Al momento, chiamiamolo fisici classici, il passo successivo dopo il Modello Standard è la supersimmetria, che prevede che ogni particella elementare a noi nota abbia un "partner".

Questo raddoppia il numero totale di elementi costitutivi della materia, ma la teoria si adatta perfettamente alle equazioni matematiche e, soprattutto, offre la possibilità di svelare il mistero della materia oscura cosmica. Resta solo da aspettare i risultati degli esperimenti al Large Hadron Collider, che confermeranno l'esistenza di particelle supersimmetriche.

Tuttavia, tali scoperte non sono ancora state ascoltate da Ginevra. Naturalmente, questo è solo l'inizio di una nuova versione dell'LHC, con il doppio dell'energia d'impatto (dopo una recente riparazione e aggiornamento). Tra qualche mese potrebbero sparare tappi di champagne per celebrare la supersimmetria. Tuttavia, se ciò non accadesse, molti fisici ritengono che le teorie supersimmetriche dovrebbero essere gradualmente ritirate, così come la superstringa, che si basa sulla supersimmetria. Perché se il Large Collider non conferma queste teorie, allora cosa?

Tuttavia, ci sono alcuni scienziati che non la pensano così. Perché la teoria della supersimmetria è troppo "bella per essere sbagliata".

Pertanto, intendono rivalutare le loro equazioni per dimostrare che le masse delle particelle supersimmetriche sono semplicemente al di fuori dell'intervallo dell'LHC. I teorici hanno molto ragione. I loro modelli sono bravi a spiegare fenomeni che possono essere misurati e verificati sperimentalmente. Ci si può quindi chiedere perché si debba escludere lo sviluppo di quelle teorie che (ancora) non possiamo conoscere empiricamente. È un approccio ragionevole e scientifico?

universo dal nulla

Le scienze naturali, in particolare la fisica, si basano sul naturalismo, cioè sulla convinzione che possiamo spiegare tutto usando le forze della natura. Il compito della scienza si riduce a considerare la relazione tra varie grandezze che descrivono fenomeni o alcune strutture esistenti in natura. La fisica non si occupa di problemi che non possono essere descritti matematicamente, che non possono essere ripetuti. Questo è, tra l'altro, il motivo del suo successo. La descrizione matematica utilizzata per modellare i fenomeni naturali si è rivelata estremamente efficace. I risultati delle scienze naturali hanno portato alle loro generalizzazioni filosofiche. Furono create direzioni come la filosofia meccanicistica o il materialismo scientifico, che trasferirono i risultati delle scienze naturali, ottenuti prima della fine del XIX secolo, nel campo della filosofia.

Sembrava che potessimo conoscere il mondo intero, che c'è un determinismo completo in natura, perché possiamo determinare come si muoveranno i pianeti tra milioni di anni, o come si sono mossi milioni di anni fa. Queste conquiste diedero origine a un orgoglio che assolutò la mente umana. In misura decisiva, il naturalismo metodologico stimola ancora oggi lo sviluppo delle scienze naturali. Vi sono, tuttavia, alcuni punti limite che sembrano essere indicativi dei limiti della metodologia naturalistica.

Se l'Universo ha un volume limitato ed è sorto "dal nulla" (3), senza violare le leggi di conservazione dell'energia, ad esempio come fluttuazione, non dovrebbero esserci cambiamenti in esso. Nel frattempo li stiamo guardando. Cercando di risolvere questo problema sulla base della fisica quantistica, arriviamo alla conclusione che solo un osservatore cosciente attualizza la possibilità dell'esistenza di un tale mondo. Ecco perché ci chiediamo perché quello particolare in cui viviamo sia stato creato da molti universi diversi. Quindi arriviamo alla conclusione che solo quando una persona è apparsa sulla Terra, il mondo - come osserviamo - è davvero "diventato" ...

In che modo le misurazioni influiscono su eventi accaduti un miliardo di anni fa?

4. Esperimento di Wheeler - visualizzazione

Uno dei fisici moderni, John Archibald Wheeler, propose una versione spaziale del famoso esperimento della doppia fenditura. Nel suo disegno mentale, la luce di un quasar, a un miliardo di anni luce da noi, viaggia lungo due lati opposti della galassia (4). Se gli osservatori osservano ciascuno di questi percorsi separatamente, vedranno i fotoni. Se entrambi contemporaneamente, vedranno l'onda. Quindi l'atto stesso di osservare cambia la natura della luce che ha lasciato il quasar un miliardo di anni fa!

Per Wheeler, quanto sopra dimostra che l'universo non può esistere in senso fisico, almeno nel senso in cui siamo abituati a intendere "uno stato fisico". Non può essere così neanche in passato, finché... non abbiamo preso una misura. Pertanto, la nostra dimensione attuale influenza il passato. Con le nostre osservazioni, rilevamenti e misurazioni, diamo forma agli eventi del passato, nel profondo del tempo, fino a... l'inizio dell'Universo!

Neil Turk del Perimeter Institute di Waterloo, in Canada, ha affermato nel numero di luglio di New Scientist che “non riusciamo a capire cosa troviamo. La teoria diventa sempre più complessa e sofisticata. Ci buttiamo in un problema con campi, dimensioni e simmetrie successive, anche con una chiave inglese, ma non riusciamo a spiegare i fatti più semplici”. Molti fisici sono ovviamente infastiditi dal fatto che i viaggi mentali dei teorici moderni, come le considerazioni di cui sopra o la teoria delle superstringhe, non hanno nulla a che fare con gli esperimenti attualmente in corso nei laboratori e non c'è modo di testarli sperimentalmente.

Nel mondo quantistico, devi guardare più ampio

Come disse una volta il premio Nobel Richard Feynman, nessuno comprende davvero il mondo quantistico. A differenza del buon vecchio mondo newtoniano, in cui le interazioni di due corpi con determinate masse sono calcolate da equazioni, in meccanica quantistica abbiamo equazioni da cui non seguono tanto, ma sono il risultato di strani comportamenti osservati negli esperimenti. Gli oggetti della fisica quantistica non devono essere associati a nulla di "fisico" e il loro comportamento è un dominio di uno spazio astratto multidimensionale chiamato spazio di Hilbert.

Ci sono cambiamenti descritti dall'equazione di Schrödinger, ma il motivo esatto è sconosciuto. Questo può essere cambiato? È persino possibile derivare leggi quantistiche dai principi della fisica, come dozzine di leggi e principi, ad esempio, riguardanti il ​​movimento dei corpi nello spazio, sono stati derivati ​​dai principi di Newton? Gli scienziati dell'Università di Pavia in Italia Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella e Paolo Perinotti sostengono che anche i fenomeni quantistici che sono chiaramente contrari al buon senso possono essere rilevati in esperimenti misurabili. Tutto ciò di cui hai bisogno è la giusta prospettiva - Forse l'equivoco degli effetti quantistici è dovuto a una visione non sufficientemente ampia di essi. Secondo i suddetti scienziati in New Scientist, esperimenti significativi e misurabili in meccanica quantistica devono soddisfare diverse condizioni. Questo è:

• causalità - gli eventi futuri non possono influenzare gli eventi passati;
• distinguibilità - afferma che dobbiamo essere in grado di separarci gli uni dagli altri come separati;
• композиция - se conosciamo tutte le fasi del processo, conosciamo l'intero processo;
• compressione – ci sono modi per trasferire informazioni importanti sul chip senza dover trasferire l'intero chip;
• tomografia – se abbiamo un sistema composto da molte parti, la statistica delle misurazioni per parti è sufficiente per rivelare lo stato dell'intero sistema.

Gli italiani vogliono espandere i loro principi di purificazione, una prospettiva più ampia e una sperimentazione significativa per includere anche l'irreversibilità dei fenomeni termodinamici e il principio della crescita dell'entropia, che non impressionano i fisici. Forse anche qui osservazioni e misurazioni risentono di artefatti di una prospettiva troppo ristretta per comprendere l'intero sistema. "La verità fondamentale della teoria quantistica è che i cambiamenti rumorosi e irreversibili possono essere resi reversibili aggiungendo un nuovo layout alla descrizione", afferma lo scienziato italiano Giulio Ciribella in un'intervista a New Scientist.

Sfortunatamente, dicono gli scettici, la "ripulitura" degli esperimenti e una prospettiva di misurazione più ampia potrebbero portare a un'ipotesi multi-mondiale in cui qualsiasi risultato è possibile e in cui gli scienziati, pensando di misurare il corretto corso degli eventi, semplicemente "scegliere" un certo continuum misurandoli.

5. Lancette del tempo a forma di lancette dell'orologio

Non c'è tempo?

Il concetto delle cosiddette frecce del tempo (5) fu introdotto nel 1927 dall'astrofisico britannico Arthur Eddington. Questa freccia indica il tempo, che scorre sempre in una direzione, cioè dal passato al futuro, e questo processo non può essere invertito. Stephen Hawking, nel suo A Brief History of Time, ha scritto che il disordine aumenta con il tempo perché misuriamo il tempo nella direzione in cui aumenta il disordine. Ciò significherebbe che abbiamo una scelta: possiamo, ad esempio, osservare prima i pezzi di vetro rotti sparsi sul pavimento, poi il momento in cui il vetro cade a terra, poi il vetro nell'aria e infine nella mano di la persona che lo tiene. Non esiste una regola scientifica secondo cui la "freccia psicologica del tempo" deve andare nella stessa direzione della freccia termodinamica e l'entropia del sistema aumenta. Tuttavia, molti scienziati ritengono che sia così perché nel cervello umano si verificano cambiamenti energetici, simili a quelli che osserviamo in natura. Il cervello ha l'energia per agire, osservare e ragionare, perché il "motore" umano brucia combustibile e, come in un motore a combustione interna, questo processo è irreversibile.

Tuttavia, ci sono casi in cui, pur mantenendo la stessa direzione della freccia psicologica del tempo, l'entropia aumenta e diminuisce in sistemi diversi. Ad esempio, quando si salvano i dati nella memoria del computer. I moduli di memoria nella macchina passano dallo stato non ordinato all'ordine di scrittura su disco. Pertanto, l'entropia nel computer è ridotta. Tuttavia, qualsiasi fisico dirà che dal punto di vista dell'universo nel suo insieme - sta crescendo, perché ci vuole energia per scrivere su un disco, e questa energia viene dissipata sotto forma di calore generato da una macchina. Quindi c'è una piccola resistenza "psicologica" alle leggi stabilite della fisica. È difficile per noi considerare che ciò che esce con il rumore della ventola sia più importante della registrazione di un'opera o di un altro valore nella memoria. E se qualcuno scrivesse sul proprio PC un argomento che sconvolgerà la fisica moderna, la teoria della forza unificata o la teoria del tutto? Sarebbe difficile per noi accettare l'idea che, nonostante ciò, il disordine generale nell'universo sia aumentato.

Nel 1967 apparve l'equazione di Wheeler-DeWitt, da cui seguì che il tempo in quanto tale non esiste. È stato un tentativo di combinare matematicamente le idee della meccanica quantistica e della relatività generale, un passo verso la teoria della gravità quantistica, cioè la Teoria del Tutto voluta da tutti gli scienziati. Non è stato fino al 1983 che i fisici Don Page e William Wutters hanno offerto una spiegazione che il problema del tempo poteva essere aggirato usando il concetto di entanglement quantistico. Secondo il loro concetto, possono essere misurate solo le proprietà di un sistema già definito. Da un punto di vista matematico, questa proposta significava che l'orologio non funziona in isolamento dal sistema e si avvia solo quando è intrecciato con un certo universo. Tuttavia, se qualcuno ci guardasse da un altro universo, ci vedrebbe come oggetti statici e solo il loro arrivo a noi causerebbe un entanglement quantistico e ci farebbe letteralmente sentire il passare del tempo.

Questa ipotesi ha costituito la base del lavoro degli scienziati di un istituto di ricerca a Torino, in Italia. Il fisico Marco Genovese ha deciso di costruire un modello che tenga conto delle specificità dell'entanglement quantistico. È stato possibile ricreare un effetto fisico che indicasse la correttezza di questo ragionamento. È stato creato un modello dell'Universo, composto da due fotoni.

Una coppia era orientata: polarizzata verticalmente e l'altra orizzontalmente. Il loro stato quantico, e quindi la loro polarizzazione, viene poi rilevato da una serie di rivelatori. Si scopre che fino a quando non viene raggiunta l'osservazione che alla fine determina il quadro di riferimento, i fotoni sono in una classica sovrapposizione quantistica, cioè erano orientati sia verticalmente che orizzontalmente. Ciò significa che l'osservatore che legge l'orologio determina l'entanglement quantistico che influenza l'universo di cui diventa parte. Un tale osservatore è quindi in grado di percepire la polarizzazione dei fotoni successivi in ​​base alla probabilità quantistica.

Questo concetto è molto allettante perché spiega molti problemi, ma porta naturalmente alla necessità di un "super-osservatore" che sia soprattutto determinismo e controlli tutto nel suo insieme.

6. Multiverso - Visualizzazione

Ciò che osserviamo e ciò che percepiamo soggettivamente come "tempo" è infatti il ​​prodotto di cambiamenti globali misurabili nel mondo che ci circonda. Man mano che approfondiamo il mondo degli atomi, dei protoni e dei fotoni, ci rendiamo conto che il concetto di tempo diventa sempre meno importante. Secondo gli scienziati, l'orologio che ci accompagna ogni giorno, dal punto di vista fisico, non misura il suo passaggio, ma ci aiuta a organizzare la nostra vita. Per chi è abituato ai concetti newtoniani di tempo universale e onnicomprensivo, questi concetti sono scioccanti. Ma non solo i tradizionalisti scientifici non li accettano. Il famoso fisico teorico Lee Smolin, precedentemente menzionato da noi come uno dei possibili vincitori del Premio Nobel di quest'anno, crede che il tempo esista ed è del tutto reale. Una volta - come molti fisici - sostenne che il tempo è un'illusione soggettiva.

Ora, nel suo libro Reborn Time, ha una visione completamente diversa della fisica e critica la popolare teoria delle stringhe nella comunità scientifica. Secondo lui, il multiverso non esiste (6) perché viviamo nello stesso universo e allo stesso tempo. Crede che il tempo sia di fondamentale importanza e che la nostra esperienza della realtà del momento presente non sia un'illusione, ma la chiave per comprendere la natura fondamentale della realtà.

Entropia zero

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) e Andreas Winter hanno descritto le loro scoperte nel 2009 sulla rivista Physical Review E, che ha mostrato che gli oggetti raggiungono l'equilibrio, cioè uno stato di distribuzione uniforme dell'energia, entrando in stati di entanglement quantistico con il loro dintorni. Nel 2012, Tony Short ha dimostrato che l'entanglement provoca equanimità nel tempo finito. Quando un oggetto interagisce con l'ambiente, come quando le particelle in una tazza di caffè si scontrano con l'aria, le informazioni sulle loro proprietà "perdono" verso l'esterno e diventano "sfocate" in tutto l'ambiente. La perdita di informazioni fa ristagnare lo stato del caffè, anche se lo stato di pulizia dell'intero locale continua a cambiare. Secondo Popescu, le sue condizioni cessano di cambiare nel tempo.

7. Noah Linden, Sandu Popescu e Tony Short

Quando lo stato di pulizia della stanza cambia, il caffè potrebbe smettere improvvisamente di mescolarsi con l'aria ed entrare nel suo stato puro. Tuttavia, ci sono molti più stati mescolati con l'ambiente che stati puri disponibili per il caffè, e quindi non si verifica quasi mai. Questa improbabilità statistica dà l'impressione che la freccia del tempo sia irreversibile. Il problema della freccia del tempo è offuscato dalla meccanica quantistica, rendendo difficile determinare la natura.

Una particella elementare non ha proprietà fisiche esatte ed è determinata solo dalla probabilità di trovarsi in stati diversi. Ad esempio, in un dato momento, una particella potrebbe avere una probabilità del 50% di girare in senso orario e una probabilità del 50% di girare nella direzione opposta. Il teorema, rafforzato dall'esperienza del fisico John Bell, afferma che il vero stato della particella non esiste e che sono lasciati guidare dalla probabilità.

Quindi l'incertezza quantistica porta alla confusione. Quando due particelle interagiscono, non possono nemmeno essere definite da sole, sviluppando indipendentemente probabilità note come stato puro. Invece, diventano componenti entangled di una distribuzione di probabilità più complessa che entrambe le particelle descrivono insieme. Questa distribuzione può decidere, ad esempio, se le particelle ruoteranno nella direzione opposta. Il sistema nel suo insieme è allo stato puro, ma lo stato delle singole particelle è associato a un'altra particella.

Pertanto, entrambi possono viaggiare a molti anni luce di distanza e la rotazione di ciascuno rimarrà correlata all'altra.

La nuova teoria della freccia del tempo descrive questo come una perdita di informazioni dovuta all'entanglement quantistico, che manda una tazza di caffè in equilibrio con la stanza circostante. Alla fine, la stanza raggiunge l'equilibrio con il suo ambiente e, a sua volta, si avvicina lentamente all'equilibrio con il resto dell'universo. I vecchi scienziati che studiavano la termodinamica vedevano questo processo come una graduale dissipazione di energia, aumentando l'entropia dell'universo.

Oggi i fisici credono che le informazioni diventino sempre più sparse, ma non scompaiano mai del tutto. Sebbene l'entropia aumenti localmente, credono che l'entropia totale dell'universo rimanga costante a zero. Tuttavia, un aspetto della freccia del tempo rimane irrisolto. Gli scienziati sostengono che la capacità di una persona di ricordare il passato, ma non il futuro, può anche essere intesa come la formazione di relazioni tra particelle interagenti. Quando leggiamo un messaggio su un pezzo di carta, il cervello comunica con esso attraverso i fotoni che raggiungono gli occhi.

Solo d'ora in poi potremo ricordare cosa ci dice questo messaggio. Popescu ritiene che la nuova teoria non spieghi perché lo stato iniziale dell'universo fosse lontano dall'equilibrio, aggiungendo che la natura del Big Bang dovrebbe essere spiegata. Alcuni ricercatori hanno espresso dubbi su questo nuovo approccio, ma lo sviluppo di questo concetto e un nuovo formalismo matematico ora aiutano a risolvere i problemi teorici della termodinamica.

Raggiungi i granelli dello spazio-tempo

La fisica dei buchi neri sembra indicare, come suggeriscono alcuni modelli matematici, che il nostro universo non è affatto tridimensionale. Nonostante ciò che i nostri sensi ci dicono, la realtà intorno a noi potrebbe essere un ologramma, una proiezione di un piano lontano, in realtà bidimensionale. Se questa immagine dell'universo è corretta, l'illusione della natura tridimensionale dello spazio-tempo può essere dissipata non appena gli strumenti di ricerca a nostra disposizione diventeranno adeguatamente sensibili. Craig Hogan, un professore di fisica al Fermilab che ha trascorso anni a studiare la struttura fondamentale dell'universo, suggerisce che questo livello è appena stato raggiunto.

8. Rilevatore di onde gravitazionali GEO600

Se l'universo è un ologramma, allora forse abbiamo appena raggiunto i limiti della risoluzione della realtà. Alcuni fisici avanzano l'interessante ipotesi che lo spazio-tempo in cui viviamo non sia in definitiva continuo, ma, come una fotografia digitale, al suo livello più elementare sia costituito da certi "grani" o "pixel". Se è così, la nostra realtà deve avere una sorta di "risoluzione" finale. È così che alcuni ricercatori hanno interpretato il "rumore" che è apparso nei risultati del rivelatore di onde gravitazionali GEO600 (8).

Per verificare questa straordinaria ipotesi, Craig Hogan, un fisico delle onde gravitazionali, lui e il suo team hanno sviluppato l'interferometro più accurato al mondo, chiamato olometro di Hogan, progettato per misurare l'essenza più elementare dello spazio-tempo nel modo più accurato. L'esperimento, nome in codice Fermilab E-990, non è uno dei tanti altri. Questo mira a dimostrare la natura quantistica dello spazio stesso e la presenza di ciò che gli scienziati chiamano "rumore olografico".

L'olometro è costituito da due interferometri affiancati. Dirigono raggi laser da un kilowatt verso un dispositivo che li divide in due fasci perpendicolari lunghi 40 metri, che vengono riflessi e restituiti allo split point, creando fluttuazioni nella luminosità dei fasci luminosi (9). Se causano un certo movimento nel dispositivo di divisione, questo sarà la prova della vibrazione dello spazio stesso.

9. Rappresentazione grafica dell'esperimento olografico

La sfida più grande del team di Hogan è dimostrare che gli effetti che hanno scoperto non sono solo perturbazioni causate da fattori al di fuori dell'impostazione sperimentale, ma il risultato di vibrazioni spazio-temporali. Pertanto, gli specchi utilizzati nell'interferometro verranno sincronizzati con le frequenze di tutti i più piccoli rumori provenienti dall'esterno del dispositivo e captati da appositi sensori.

Universo antropico

Affinché il mondo e l'uomo esistano in esso, le leggi della fisica devono avere una forma molto specifica e le costanti fisiche devono avere valori accuratamente selezionati ... e lo sono! Perché?

Partiamo dal fatto che ci sono quattro tipi di interazioni nell'Universo: gravitazionale (caduta, pianeti, galassie), elettromagnetica (atomi, particelle, attrito, elasticità, luce), nucleare debole (fonte di energia stellare) e nucleare forte ( lega protoni e neutroni nei nuclei atomici). La gravità è 1039 volte più debole dell'elettromagnetismo. Se fosse un po' più debole, le stelle sarebbero più leggere del Sole, le supernove non esploderebbero, non si formerebbero elementi pesanti. Se fosse anche solo un po' più forte, le creature più grandi dei batteri verrebbero schiacciate e le stelle spesso si scontrano, distruggendo i pianeti e bruciandosi troppo rapidamente.

La densità dell'Universo è vicina alla densità critica, cioè al di sotto della quale la materia si dissiperebbe rapidamente senza la formazione di galassie o stelle, e al di sopra della quale l'Universo sarebbe vissuto troppo a lungo. Per il verificarsi di tali condizioni, la precisione di corrispondenza dei parametri del Big Bang avrebbe dovuto essere compresa tra ±10-60. Le iniziali disomogeneità del giovane Universo erano su una scala da 10 a 5. Se fossero più piccole, le galassie non si formerebbero. Se fossero più grandi, al posto delle galassie si formerebbero enormi buchi neri.

La simmetria di particelle e antiparticelle nell'Universo è rotta. E per ogni barione (protone, neutrone) ci sono 109 fotoni. Se ce ne fossero di più, le galassie non potrebbero formarsi. Se ce ne fossero di meno, non ci sarebbero stelle. Inoltre, il numero di dimensioni in cui viviamo sembra essere "corretto". Strutture complesse non possono sorgere in due dimensioni. Con più di quattro (tre dimensioni più il tempo), l'esistenza di orbite planetarie stabili e livelli di energia degli elettroni negli atomi diventa problematica.

10. L'uomo come centro dell'universo

Il concetto di principio antropico è stato introdotto da Brandon Carter nel 1973 in una conferenza a Cracovia dedicata al 500° anniversario della nascita di Copernico. In termini generali, può essere formulato in modo tale che l'Universo osservabile deve soddisfare le condizioni che soddisfa per essere osservato da noi. Finora ne esistono diverse versioni. Il debole principio antropico afferma che possiamo esistere solo in un universo che renda possibile la nostra esistenza. Se i valori delle costanti fossero diversi, non lo vedremmo mai, perché non saremmo lì. Il forte principio antropico (spiegazione intenzionale) dice che l'universo è tale che possiamo esistere (10).

Dal punto di vista della fisica quantistica, un numero qualsiasi di universi potrebbe essere sorto senza motivo. Siamo finiti in un universo specifico, che doveva soddisfare una serie di condizioni sottili affinché una persona potesse viverci. Parliamo poi del mondo antropico. Per un credente, ad esempio, basta un universo antropico creato da Dio. La visione materialistica del mondo non lo accetta e presume che ci siano molti universi o che l'universo attuale sia solo uno stadio nell'evoluzione infinita del multiverso.

L'autore della versione moderna dell'ipotesi dell'universo come simulazione è il teorico Niklas Boström. Secondo lui, la realtà che percepiamo è solo una simulazione di cui non siamo consapevoli. Lo scienziato ha suggerito che se è possibile creare una simulazione affidabile di un'intera civiltà o anche dell'intero universo utilizzando un computer sufficientemente potente e le persone simulate possono sperimentare la coscienza, allora è molto probabile che le civiltà avanzate abbiano creato solo un gran numero di tali simulazioni, e viviamo in una di esse in qualcosa di simile a The Matrix (11).

Qui sono state pronunciate le parole "Dio" e "Matrice". Qui arriviamo al limite di parlare di scienza. Molti, compresi gli scienziati, ritengono che sia proprio a causa dell'impotenza della fisica sperimentale che la scienza inizia ad entrare in ambiti contrari al realismo, odorosi di metafisica e fantascienza. Resta da sperare che la fisica superi la sua crisi empirica e trovi di nuovo un modo per gioire come scienza sperimentalmente verificabile.