La domanda che ci poniamo oggi è una delle più antiche e affascinanti che l’umanità abbia mai formulato: da dove proviene la materia che ha dato origine al Big Bang e cosa ha causato la sua esistenza? Peter, un lettore australiano di 80 anni, ci interpella su questo mistero cosmico.
La nascita della materia
Il Big Bang e l’assenza di materia
Per comprendere l’origine della materia, dobbiamo partire dal Big Bang, l’evento che segna l’inizio dell’universo così come lo conosciamo. In quel momento primordiale, non esistevano atomi o molecole stabili; ciò che avevamo era un caldo e denso punto di energia. Solo dopo centinaia di migliaia di anni, le condizioni si sono raffreddate abbastanza da permettere la formazione dei primi atomi e, successivamente, la fusione di elementi più pesanti all’interno delle stelle.
Protoni, neutroni e l’epoca della grande unificazione
Se andiamo ancora più indietro nel tempo, troviamo che i primi veri e propri componenti della materia, protoni e neutroni, sono emersi circa un diecimillesimo di secondo dopo il Big Bang. Prima di questo istante, non esisteva materia nel senso comune del termine. Tuttavia, la fisica ci permette di risalire ancora più indietro, a un’epoca in cui regnavano particelle elementari effimere, come i quark, che sono i costituenti dei protoni e dei neutroni.
Il vuoto quantistico e le fluttuazioni energetiche
La teoria dei campi quantistici ci suggerisce che persino il vuoto, che dovrebbe corrispondere a uno spaziotempo vuoto, è in realtà pieno di attività sotto forma di fluttuazioni energetiche. Queste fluttuazioni possono generare particelle che appaiono e scompaiono in brevissimo tempo. Sebbene possa sembrare un’astrazione matematica, tali particelle sono state osservate in innumerevoli esperimenti.
L’epoca di Planck e la gravità quantistica
Se ci spingiamo ancora più indietro, arriviamo all’epoca di Planck, un periodo così remoto che le nostre teorie fisiche attuali non sono più applicabili. In questa era, spazio e tempo stessi sono soggetti a fluttuazioni quantistiche. Per comprendere appieno questa epoca, abbiamo bisogno di una teoria completa della gravità quantistica, che unisca meccanica quantistica e relatività generale.
Cicli dal quasi nulla
La cosmologia ciclica conforme di Penrose
Per rispondere alla domanda su come qualcosa possa sorgere dal nulla, dobbiamo spiegare lo stato quantico dell’intero universo all’inizio dell’epoca di Planck. Una delle teorie più affascinanti è quella proposta dal fisico premio Nobel Roger Penrose, che immagina un universo ciclico in cui un universo freddo e vuoto può dare origine a un Big Bang caldo e denso attraverso un processo matematico chiamato “ridimensionamento conforme”.
Evidenze sperimentali e interpretazioni della meccanica quantistica
Sebbene la teoria di Penrose sia ancora oggetto di dibattito, essa offre una prospettiva intrigante su come l’universo possa nascere e rinascere in cicli infiniti. Inoltre, alcune interpretazioni della meccanica quantistica, come quella dei molti mondi, suggeriscono che ogni misurazione non seleziona casualmente uno stato, ma piuttosto si verificano tutte le possibilità in universi paralleli.
Il mito antico e la filosofia della scienza
La visione ciclica dell’universo di Penrose non solo apre nuove possibilità per spiegare il Big Bang, ma riecheggia anche l’antico mito dell’ouroboros, il serpente che si morde la coda, simbolo di ciclicità e rinascita. Questa immagine potente ci ricorda che, ai confini della nostra conoscenza, fisica e filosofia si intrecciano in modo indissolubile.
In conclusione, la domanda di Peter ci porta a esplorare i confini più remoti della fisica e della filosofia, dove le risposte definitive sono ancora lontane, ma dove la ricerca continua a offrirci nuove e affascinanti prospettive sull’origine dell’universo e della materia che lo compone.
