Universo a energia totale nulla

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L'universo a energia totale nulla è una teoria cosmologica fondata sull'ipotesi che l'energia totale dell'universo sia esattamente zero: l’energia positiva dovuta alla materia sarebbe cancellata esattamente dalla energia negativa gravitazionale.[1][2]

Tale ipotesi ha consentito a Edward Tryon di proporre nel 1973 in un articolo su Nature che l'intero universo sia emerso da una particolare fluttuazione del vuoto quantistico, caratterizzata da una condizione di zero energia che si sarebbe mantenuta nell'universo attuale.[3].

Storia[modifica | modifica wikitesto]

L'idea che una grande fluttuazione statistica dello stato di vuoto quantistico potrebbe consentire la nascita di un oggetto macroscopico, in particolare una stella, purché non venga violata la legge di conservazione dell'energia, fu proposta per la prima volta da Pascual Jordan.[4]

Teoria[modifica | modifica wikitesto]

Secondo la teoria quantistica dei campi la materia può sorgere spontaneamente dallo "stato di vuoto"[5] in base al principio di indeterminazione di Heisenberg e alla simmetria fra particelle e antiparticelle. La formazione spontanea di coppie elettrone-positrone è un fenomeno ben noto; queste coppie, a energia totale non nulla, violano per tempi brevissimi il principio di conservazione dell'energia e scompaiono tanto più rapidamente quanto maggiore è la loro energia. Il principio di indeterminazione però implica anche che una fluttuazione che non richieda energia può provocare effetti di durata illimitata.

Tryon osservò che l'energia positiva della massa e l'energia negativa del campo gravitazionale si cancellano se l'universo è piatto. In questo caso l'energia totale dell'universo sarebbe nulla ed esso potrebbe durare per sempre.[3][6] Le osservazioni astronomiche attuali sono compatibili sia con l'ipotesi che l'universo sia piatto, sia con la cancellazione fra energia di massa ed energia gravitazionale. L'ipotesi che l'universo abbia energia totale nulla costituisce un interessante complemento della teoria del Big Bang, risultando compatibile in particolare con la teoria inflazionaria e rendendo non più necessaria la singolarità iniziale.[7]

Il fisico e cosmologo Alan Guth ha definito quindi l'universo come un grande "pasto gratis" emerso dal "nulla" del vuoto quantistico.[8]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ A Universe from Nothing, Astronomical Society of the Pacific. URL consultato il 10 marzo 2010 (archiviato dall'url originale il 22 ottobre 2013). by Alexei V. Filippenko and Jay M. Pasachoff
  2. ^ A Universe From Nothing lecture by Lawrence Krauss at AAI, su youtube.com, 2009. URL consultato il 17 ottobre 2011.
  3. ^ a b Edward P. Tryon, "Is the Universe a Vacuum Fluctuation?", Nature, vol. 246, p.396–397, 1973.
  4. ^ Beyond Einstein: The Cosmic Quest for the Theory of the Universe - Michio Kaku, Jennifer Trainer Thompson - Oxford University Press, 1997 - p189
  5. ^ Lo stato di vuoto non è il nulla ma solo l'assenza di particelle. La sua natura è ignota. Secondo una proposta, citata solo a titolo di esempio, lo spazio vuoto potrebbe essere considerato un fluido di gravitoni.
  6. ^ Berkeley Lab, Smoot Group - http://aether.lbl.gov - Inflation for Beginners, JOHN GRIBBIN "Quantum uncertainty allows the temporary creation of bubbles of energy, or pairs of particles (such as electron-positron pairs) out of nothing, provided that they disappear in a short time. The less energy is involved, the longer the bubble can exist. Curiously, the energy in a gravitational field is negative, while the energy locked up in matter is positive. If the universe is exactly flat, then as Tryon pointed out the two numbers cancel out, and the overall energy of the universe is precisely zero. In that case, the quantum rules allow it to last forever." archived, 2014
  7. ^ "We might decide that there wasn't any singularity. The point is that the raw material doesn't really have to come from anywhere. When you have strong gravitational fields, they can create matter. It may be that there aren't really any quantities which are constant in time in the universe. The quantity of matter is not constant, because matter can be created or destroyed. But we might say that the energy of the universe would be constant, because when you create matter, you need to use energy. And in a sense the energy of the universe is constant; it is a constant whose value is zero. The positive energy of the matter is exactly balanced by the negative energy of the gravitational field. So the universe can start off with zero energy and still create matter. Obviously, the universe starts off at a certain time. Now you can ask: what sets the universe off. There doesn't really have to be any beginning to the universe. It might be that space and time together are like the surface of the Earth, but with two more dimensions, with degrees of latitude playing the role of time." -- Stephen Hawking, "If There's an Edge to the Universe, There Must Be a God" (interview), in Renée Weber, Dialogues With Scientists and Sages: The Search for Unity, 1986. (Also partially reprinted in "God as the Edge of the Universe", in The Scientist, Vol. 1, No. 7, February 23, 1987, p. 15.)
  8. ^ Stephen Hawking, La teoria del tutto. Origine e destino dell'universo, 1996, prima ed. italiana Rizzoli, 2003, p. 88-89

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]