perchè c'è l'universo al posto del Nulla?

Circa 13,7 miliardi di anni fa, improvvisamente, dal vuoto emersero, in modo esplosivo, l'universo, lo spazio e il tempo. Era il Big Bang. Come accadde? E perché? Perché oggi l'universo esiste così come noi lo vediamo? È una domanda a cui è molto difficile rispondere. Già l'idea che l'universo sia apparso dal nulla è difficile da concepire.

Cercare di immaginare che cosa possa essere il nulla stesso è ancora più difficile. In fondo, però, dal punto di vista della scienza è una domanda molto ragionevole. Dopo tutto alcune leggi fondamentali della fisica suggeriscono che noi e il resto dell'universo abbiamo ben poche possibilità di esistere.

Troppo disordine?

La seconda legge della termodinamica dice che nel mondo, l'entropia, il disordine, tende sempre ad aumentare: qualsiasi cosa succeda nell'universo si dissipa energia. Il nulla, in base a questa legge, è la massima entropia, il massimo del disordine perché non c'è più nulla da dissipare. Ma se la tendenza è verso l'entropia e quindi il nulla, come ha fatto il nulla a trasformarsi in qualcosa di grande come l'universo?

La ragione, oggi sappiamo, è che l'entropia è solo una faccia della medaglia. L'altro aspetto da considerare è la simmetria. Una qualità che sembra avere profonda influenza sull'universo. Tutto ciò che è simmetrico, dalle particelle agli esseri viventi, sembra in genere più stabile. Se, ad esempio, affianchiamo due corpi con la stessa temperatura, questa non cambia in entrambi i corpi. Al contrario, se le temperature sono diverse, entrambi cambiano: quello più freddo si riscalda e viceversa.

Nell'universo, dicono le teorie più accreditate, ci dovrebbe essere una eguale quantità (quindi anche qui una simmetria) tra materia e antimateria, due stati che, se vengono in contatto, si annichiliscono, cioè diventano nulla. E dato che nel nulla, nel vuoto, non si può distinguere una parte da un'altra, c'è anche il massimo della simmetria. Ma i fisici hanno scoperto ora che le simmetrie non sono stabili: sono fatte per essere rotte.

La "cromodinamica quantistica", teoria che descrive come si comportano i quark dentro un nucleo atomico, ci dice che il nulla è uno stato instabile. E che spontaneamente comincia a produrre coppie di quark e antiquark. La simmetria è rotta. «Il che» dice Victor Stenger, fisico dell'Università del Colorado «è un po' come dire che esistere è uno stato molto più naturale e stabile del non esistere».

Einstein

Queste considerazioni si adattano bene alla visione più accreditata sui primi momenti dell'esistenza dell'universo: l'esplosione e la rapida espansione subito dopo il Big Bang. Questo periodo, chiamato di inflazione, inondò l'universo di energia. La teoria generale della relatività di Albert Einstein spiega come l'energia possa trasformarsi in massa (E=mc2), e la massa crei gravità (è la massa della Terra, ad esempio, che determina l'attrazione di gravità che ci tiene incollati al suolo o che impedisce alla Luna di andarsene a spasso).

Ecco perché più energia significa più massa (nel caso dell'universo tutta la materia) e anche più gravità (più stelle e pianeti ci sono, più gravità c'è). In questa situazione la gravità rappresenta una forza che si contrappone all'inflazione e la frena, fino a eliminarla. Questo perché se l'inflazione è espansione, la gravità tende al contrarie a contrarre l'universo: le stelle si attraggono una con l'altra. I fisici erano soliti pensare che creare qualcosa dal nulla avrebbe violate leggi come quella della conservazione dell'energia che dice, in una versione popolare, "nulla si crea e nulla si distrugge". Ma se l'energia da conservare è pari a zero, come succede nel nulla, il problema non esiste più e un universo che spunti dal nulla diviene plausibile.

Leggi misteriose

Questo però non risolve il problema: la nostra comprensione della creazione si basa sulla validità delle leggi della fisica. Ma ciò implica che tali leggi fossero in qualche modo fissate prima che l'universo esistesse, quindi fuor dallo spazio e senza qualcosa che le causasse. In pratica si torna alla domanda iniziale: perché queste leggi sono fatte in modo che ci sia qualcosa invece che il nulla? [Amanda Getter su Focus di Gennaio 2012].
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