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Il problema dell'universo primitivo.
...Consideriamo una particella all'istante t = 0, oppure a un istante "vicino a t = 0". Supponiamo che emetta un qualsiasi segnale, per esempio radiazione elettromagnetica. Questo si propagherà alla velocità c. Dopo un tempo t, l'onda sferica avrà un raggio ct, chiamato orizzonte. Ma la legge di espansione, di allontanamento tra due particelle supposte legate al "supporto cosmico" (si dice comovili), ha un andamento parabolico (questa distanza cresce come t2/3). Risalendo nel tempo si troverà sempre un periodo t < th in cui le particelle erano impossibilitate a comunicare tra loro, poiché si allontanavano "più velocemente di quanto potesse muoversi l'onda elettromagnetica emessa a un istante t vicino allo zero".
...L'immagine seguente evoca questo stato autisticamente isolato dell'universo: le sfere bianche, collegate a ciascuna particella, rappresentano i volumi in cui una vicina dovrebbe trovarsi perché la comunicazione fosse possibile. Purtroppo esse non si intersecano, e non lo faranno che molto più tardi.
...Diventa quindi difficile spiegare l'eccezionale omogeneità dell'universo primitivo, la cui traccia fossile è il fondo di radiazione cosmologica a 2,7° K.
...La teoria attualmente in voga è quella di Linde: l'inflazione, e questa è la sua unica giustificazione. Senza entrare nei dettagli, questa teoria consiste nel dotare l'universo primitivo di una supercostante cosmologica (dipendente dal tempo!), che rappresenta un "potere repellente del vuoto" al di là di ogni immaginazione. Ciò comporta poi un'espansione di un fattore dieci alla potenza di chissà quanti...
Il problema dell'origine.
Cos'è, in effetti, questo tempo t = 0? Ha un senso?
...Quando si risale nel tempo, la temperatura del "fluido cosmico" cresce. Cresce anche la velocità di agitazione termica delle particelle dotate di massa non nulla. Arriva un momento in cui questa velocità diventa relativistica. In realtà, quando t tende a zero e la temperatura T tende all'infinito, l'energia individuale delle particelle tende all'infinito e la loro velocità tende a c. Il tempo proprio segue la legge:
...Quando v tende a c, il tempo proprio "si congela nei cronometri". Definire un orologio diventa problematico, persino concettualmente.
...Si vede quindi che il modello standard è lontano dall'essere perfetto. L'elenco dei problemi menzionati non è affatto esaustivo. La fisica fondamentale conosce problemi simili. La teoria delle superstringhe passa attraverso un'estensione del contesto dimensionale (dieci dimensioni, per molti). Ma la geometria decimetrica rimane una giungla oscura. Se le superfici 2D hanno perso il loro mistero, la classificazione delle ipersuperfici 3D e 4D resta ancora da fare.
....Inoltre, quando si aggiungono dimensioni al cosmo, compaiono lunghezze caratteristiche, associate a ciascuna di esse. E queste sono invariabilmente... la lunghezza di Planck. Ora, chi parla di lunghezza parla di lunghezza d'onda, che è legata all'energia secondo la relazione:
...L'energia di Planck è considerevole. Per metterla in pratica, secondo le tecniche classiche, bisognerebbe disporre di un acceleratore con il diametro di una galassia. I fisici sperimentali alzano le mani al cielo.
...Il fisico teorico giapponese Michio Kaku ("Iper spazio, un'odissea scientifica attraverso la decima dimensione", Oxford University Press, 1995), propone un'interpretazione personale gustosa: secondo lui, la teoria delle superstringhe sarebbe semplicemente in anticipo sui suoi tempi di qualche secolo. Allo stato attuale della tecnica sarebbe quindi solo un modo per divertirsi tra amici.
Il convegno di Aspen.
...Nel 1996 la famosa rivista Scientific American pubblicava un resoconto di un convegno sulle superstringhe tenutosi di recente ad Aspen, Colorado, a firma di Madhusree Mukerjee, redattrice del periodico. Un testo degno dei Marx Brothers:
...Come ricordato dall'autore dell'articolo, nel 1986 si era chiesto a Jeffrey A. Harvey, dell'Università di Chicago, di definire la teoria delle superstringhe in sette parole. La sua risposta era stata allora:
- Oh, Lord, why have you forsaken me? (Dio, perché mi hai abbandonato?)
Ma il testo indica che Dio sembra aver risposto, attraverso la scoperta di una nuova simmetria: la dualità.
...Witten, il più ottimista tra i teorici delle stringhe, pensa che questa dualità porterà non solo alla TOE (The theory of everything: la Teoria del Tutto), ma anche a spiegare "perché l'universo è fatto così". Egli pensa che ci stiamo avvicinando a una spiegazione profonda della natura della meccanica quantistica.
...Pochi si dedicano infatti a questa teoria delle superstringhe, che è davvero così complessa sotto ogni aspetto, anche matematico, che fisici e matematici si rifiutano di immergersi in essa.
...L'articolo indica che questa "dualità" renderebbe le particelle elementari e gli oggetti composti intercambiabili. Gli esperti allora evocano dei "gruppetti" (massicci, mazzi, ciuffi) che cercano di visualizzare come "porcospini". To curl like a hedge-hog: rannicchiarsi in tondo. Altre immagini: quelle di "sfere punteggiate da vettori", chiamate "solitoni".
...Ma questa dualità, se esistesse, resterebbe, precisano gli autori di questo concetto, impossibile da evidenziare (per dualità si intende "doppia natura": dizionario inglese). Nell'articolo si specifica quindi che delle strutture composte potrebbero essere equivalenti essendo "tangled up" (intrecciate, intrecciate tra loro) e diventare così degli "oggetti elementari".
Il concetto di "simmetria speculare" viene poi sollevato, senza grande successo.
...Nel 1986 Duff, dell'Imperial College di Londra, aveva considerato le vibrazioni di una nuova entità, "a bubble" (una bolla). Mentre le stringhe si contorcevano (wiggle) in dieci dimensioni, le bolle galleggerebbero in uno spazio a undici dimensioni. Poi Duff immaginò membrane a "cinque dimensioni", descrizioni alternative rispetto alle stringhe. Successivamente considerò che queste membrane potessero a loro volta avvolgersi come "la pelle di un salame". E menzionò una "dualità stringa-stringa".
...Nel 1995 Witten tenne una conferenza a Berkeley ipotizzando che le bolle di Duff potessero essere i solitoni di una particolare stringa corrispondente alle dieci dimensioni.
E Schwarz, del Caltech (uno dei pionieri della teoria), aggiunse:
- Avrei dovuto essere autista di camion!
Comunque, attualmente, appaiono dieci nuovi articoli sulle superstringhe ogni giorno.
Un solitone "assomiglia a un bruco peloso", coperto di vettori, è quindi "l'oggetto duale della stringa".
Duff propose poi una dualità della dualità, tra spazi. E Susskind commentò:
La grandezza e la dimensione interna di un oggetto cambierebbero "da posto a posto".
Townsend:
- Le membrane, trasformandosi in solitoni di stringhe, potrebbero avere lo stesso status delle stringhe. Sfortunatamente i calcoli fatti con le membrane non hanno senso.
...Si evoca allora un matrimonio tra stringhe e buchi neri. Hawking aveva indicato che i buchi neri, essendo in grado di emettere particelle, perderebbero così massa e si restringerebbero. Se fossero inizialmente costituiti da stringhe ("stringy black holes"), la loro evoluzione li trasformerebbe in oggetti di dimensione nulla: "un buco nero estremale che in realtà assomiglia piuttosto a una particella". Polemica tra Susskind e Strominger, su questo punto:
- Il lavoro di Strominger è "grande", ma chiamare queste cose buchi neri è comunque un po' esagerato.
A titolo indicativo, il titolo del...