La concezione ciclica dell'universo

La fantascienza delle congetture matematico fisiche

Nell'estate del 2014 avevo ripreso in considerazione il materiale di fisica, studiato e sintetizzato da diversi anni, e altro materiale accumulato negli ultimi due anni relativi alla pretesa scoperta del bosone di Higgs e persino del gravitone. In seguito motivi personali mi hanno impedito la "pubblicazione". Ma è arrivato il momento di porvi rimedio. E quale momento migliore del maltempo di questi giorni?

Comincerò con la concezione ciclica dell'Universo, sulla quale si esercita da lungo tempo la fantascienza delle congetture matematico-fisiche. Non c'è ramo della fisica nel quale le congetture non si susseguano con un ritmo così incalzante e frenetico come quello cosmologico. E' sufficiente leggere "A perdita d'occhio" di Asimov per farsi un'idea della paradossale catena di montaggio di assurdità teorico-matematiche prodotte dalla cosmologia già a partire dalla seconda metà del Novecento.

Poiché, però, sarebbe troppo lungo, persino, citare il solo capitolo VIII dal titolo "La fine e l'inizio. Un universo ciclico?", ci limitiamo a riprendere qualche significativo esempio, uno dei quali è la trovata delle "Gallerie di tarli e buchi bianchi".  Questo libro di Asimov risale al 1973, perciò ci possiamo fare una idea del lungo periodo durante il quale la cosmologia ha fantasticato, senza sosta, attorno a teorie irrrealistiche. Cominciamo da queste osservazioni: "E' comprensibile che fra i buchi neri e le quasar esista un legame". Qualcuno avrebbe "suggerito che le quasar siano buchi bianchi giganteschi all'altra estremità di una "galleria di tarlo" collegata con un buco nero gigante in qualche parte dell'universo". "Forse semplicemente il fatto che un certo volume di spazio sia soggetto alla formazione di buchi neri può renderlo soggetto alla trasformazione di un buco bianco".

In altro luogo abbiamo ipotizzato che Quasar e Seyfert fossero le progenitrici, rispettivamente, di superammassi e ammassi di galassie, e che al centro di questi corpi cosmici vi fossero giganteschi buchi neri attorno ai quali ruotassero, rispettivamente, ammassi e galassie. Ora, da dove spuntano fuori i buchi bianchi, ipotizzati fin dagli anni '60?

Abbiamo anche visto che, sulla base della relatività generale, l'analisi matematica di Schwarzschild sui buchi neri comportava una seria difficoltà per il fatto che essa avrebbe dovuto valere matematicamente soltanto per buchi neri sferici privi di moto rotatorio. I quali, però, non possono esistere realmente avendo ereditato dal collasso gravitazionale un rapidissimo movimento rotatorio, equivalente al momento angolare della massa collassata. Di conseguenza, i buchi neri possono essere, realmente, soltanto dei dischi di materia oscura molto compatta, rappresentativi della massima densità raggiungibile dalla materia cosmica. E se sbaglio qualcuno mi corregga.

Quando, nel 1963, l'astronomo R.P. Kerr elaborò una soluzione per i buchi neri rotanti, ipotizzando che corpi finiti in prossimità di un buco nero potessero essere scagliati verso l'esterno a causa della rapidissima rotazione del buco nero stesso, ne dedusse che una parte dell'energia rotazionale del buco nero potesse essere trasferita agli oggetti in questione (senza pensare a quanta energia lo stesso buco nero assorbe dai corpi attratti). "In altre parole -scrive Asimov- dal buco nero all'oggetto si è trasferita una parte del momento angolare e di conseguenza la rotazione del corpo nero subisce un rallentamento".

Così, partendo da questa risicata sottrazione di energia da un buco nero che possiede un enorme momento angolare, si poté con un volo pindarico della mente, immaginare che i buchi neri potessero arrivare a perdere tanta energia rotazionale, così che "il limite stazionario [venisse] allora a coincidere con il raggio di Schwarzschild"!

Questo ragionamento assomiglia a quello della nave senza pilota di Leibniz: poiché era pensabile che almeno una volta, eccezionalmente, una simile nave potesse arrivare al porto di destinazione con il favore di circostanze favorevoli (ovviamente casuali), si poteva immaginare, secondo Leibniz, che ciò potesse avvenire un numero finito di volte. In sostanza, sia nel caso della perdita di energia rotazionale del buco nero sia nel caso della nave senza pilota di Leibniz, un evento raro ed eccezionale viene utilizzato come aggiustamento ad hoc di una difficoltà insormontabile. Ma, se la regola necessaria, incomparabilmente più frequente nella realtà dei fatti, per la nave senza pilota, è il naufragio, per il buco nero è il mantenimento del suo elevatissimo momento angolare e, di conseguenza, il mantenimento della sua forma materiale non sferica ma a disco appiattito.

Il paradosso degli aggiustamenti ad hoc è sempre quello di cadere in conseguenze surreali e fantascientifiche, come ad esempio l'ipotesi di Einstein e Rose degli anni '30, secondo la quale un buco nero in rotazione potesse in teoria rispuntare il qualche altro luogo. E' la conclusione alla quale era arrivato anche Kerr. Scrive Asimov: "Il trasferimento di materia può aver luogo a quanto parrebbe (sic!) su distanze enormi -milioni e miliardi di anni luce- nella durata di un periodo di tempo brevissimo". Ipotesi, questa, confermata, con pieno successo, soltanto nei film di fantascienza.

Poiché, però, la materia realmente non può viaggiare a una velocità superiore a quella della luce, si deve supporre, scrive Asimov, "che il trasferimento abbia luogo attraverso gallerie o ponti, quali non abbiano a rigore (!?), le caratteristiche dell'universo che ci è più familiare. Questo tipo di corridoio è chiamato talvolta Ponte di Einstein-Rose o, in modo più colorito, Galleria Di Tarlo". Anch'esso utilizzabile con pieno successo soltanto in qualche film di fantascienza.

La conseguenza di questo discorso di Asimov sarebbe che l'energia intrappolata nel buco nero, in forma di energia potenziale gravitazionale, potrebbe ricomparire nel buco bianco (nome coniato nel 1964) come energia di nuovo attiva. Dal punto di vista del singolo buco nero, quest'idea è fantascientifica, ma Asimov, che della fantascienza ha fatto una lucrosa attività pubblicistica, arriva fino al punto di ipotizzare che il big bang sia stato il più grande buco bianco immagazzinando il collasso di tutti i buchi neri nella contrazione dell'universo.

Ma la contrazione finale dell'universo per il prevalere dell'attrazione gravitazionale prodotta soprattutto dalle grandi masse di materia oscura, denominate erroneamente "buchi neri", è, come abbiamo già sostenuto in altra sede, la reale soluzione cosmologica dell'universo che si contrae e collassa nel big crunch (che non ha bisogno di gallerie di tarli che abbrevino il percorso nei tempi lunghi delle enormi distanze cosmologiche). In questo percorso finale la materia torna indietro nello spazio (non nel tempo), per la reciproca attrazione gravitazionale che, alla fine, prende il sopravvento sulla repulsione prodotta dall'energia repulsiva. E il big crunch finale altro non sarà che un nuovo big bang della eterna pulsazione della materia.

Ovviamente, se la concezione ciclica dell'universo assume forme fantascientifiche come quella di Kerr o quest'altra di Kip Thorne, citato da Asimov: "E' dunque del tutto possibile che l'intero universo non sia altro che un buco nero" -e quindi esso non possa espandersi oltre il raggio di Schwarzschild, e di conseguenza debba contrarsi per dar vita a un nuovo ciclo- è ovvio che la soluzione reale sarà considerata come una delle tante stranezze e non verrà presa in seria considerazione. Così, non verrà compresa per quel che essa realmente rappresenta a livello dell'intero cosmo: e cioè il sopravvento finale della gravitazione sulla repulsione originaria, a fondamento di un nuovo big bang per un nuovo ciclo universale.