L’universo olografico è un’ipotesi avanzata da fisici teorici negli ultimi decenni che suggerisce che l’intero universo possa essere descritto come un’immagine tridimensionale proiettata su una superficie bidimensionale, come un ologramma. Questa idea può sembrare controintuitiva e persino scioccante, ma è sostenuta da molte teorie scientifiche fondamentali, tra cui la meccanica quantistica, la teoria delle stringhe e la teoria della relatività generale di Einstein.
Per capire meglio l’universo olografico, è importante iniziare con una breve storia del Big Bang e delle teorie della fisica che lo sostengono. Secondo la teoria del Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa, l’universo si è formato da una singola esplosione di materia ed energia. Da quel momento in poi, l’universo si è espanso e raffreddato, dando luogo alle galassie, alle stelle e alla vita stessa.
Ma cosa c’è oltre il Big Bang? Questa è una domanda a cui la fisica teorica sta cercando di rispondere da decenni. Una delle teorie più promettenti è la teoria delle stringhe, che sostiene che le particelle elementari dell’universo non siano punti, ma piuttosto piccole stringhe vibrazionali. Questa teoria unifica la meccanica quantistica e la relatività generale, ma ha un problema: richiede un’espansione dell’universo molto rapida dopo il Big Bang, nota come inflazione cosmica. Tuttavia, la teoria delle stringhe non fornisce una spiegazione convincente dell’inflazione.
E qui entra in gioco l’universo olografico. Secondo questa ipotesi, l’universo intero potrebbe essere descritto come un’immagine proiettata su una superficie bidimensionale. Questo significa che l’informazione che descrive l’universo tridimensionale potrebbe essere compressa in modo efficiente su una superficie bidimensionale, come se fosse un ologramma. In questo modo, l’universo olografico risolve il problema dell’inflazione: la rapida espansione dell’universo dopo il Big Bang potrebbe essere spiegata come una conseguenza della proiezione olografica.
Ma come funziona esattamente l’universo olografico? Per capirlo, dobbiamo parlare di una particolare area della fisica: la meccanica quantistica. Secondo la meccanica quantistica, le particelle elementari dell’universo non esistono in una posizione definita finché non vengono osservate. In altre parole, l’atto di osservare una particella elementare la “costringe” ad assumere una posizione definita. Questo fenomeno è noto come collasso della funzione d’onda.
Ma cosa succede se applichiamo questo principio all’universo intero? Secondo l’universo olografico, l’intero universo potrebbe essere descritto come una singola funzione d’onda quantistica. Quando questa funzione d’onda “collassa”, l’universo si presenta come un’immagine proiettata su una superficie bidimensionale, come un ologramma. In altre parole, l’universo potrebbe essere una sorta di “proiezione” di un’entità bidimensionale che contiene tutta l’informazione sull’universo stesso. Questa ipotesi suggerisce che l’universo potrebbe essere visto come una sorta di “film”, con ogni fotogramma rappresentante un’istantanea dell’universo in un dato momento.
Ma come si relaziona l’universo olografico ai concetti che conosciamo del nostro universo, come lo spazio-tempo, i buchi neri, la materia oscura e la radiazione cosmica di fondo? Una delle implicazioni più interessanti dell’universo olografico riguarda la natura dello spazio-tempo. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, lo spazio-tempo è una sorta di tessuto tridimensionale che può essere curvato dalla presenza di materia ed energia. Ma l’universo olografico suggerisce che lo spazio-tempo potrebbe non essere “reale” in questo senso, ma piuttosto una sorta di “illusione” creata dalla proiezione olografica.
Anche i buchi neri potrebbero avere una nuova spiegazione nell’universo olografico. Secondo la teoria della relatività generale, un buco nero è una regione dello spazio-tempo in cui la curvatura è così intensa da impedire che la luce possa uscirne. Ma nell’universo olografico, un buco nero potrebbe essere visto come una sorta di “portale” tra l’universo tridimensionale e la superficie bidimensionale su cui è proiettato. Questo significa che l’informazione che entra in un buco nero potrebbe essere “ritrasmessa” sulla superficie bidimensionale, come se il buco nero fosse un “punto di accesso” alla proiezione olografica.
Anche la materia oscura, un’entità invisibile ma che costituisce la maggior parte della materia nell’universo, potrebbe essere spiegata dall’universo olografico. Secondo alcune teorie, la materia oscura potrebbe essere costituita da particelle ultraleggere che interagiscono solo gravitazionalmente. Ma nell’universo olografico, la materia oscura potrebbe essere vista come “ombra” di oggetti tridimensionali che si trovano sulla superficie bidimensionale.
La radiazione cosmica di fondo, invece, potrebbe fornire una prova sperimentale dell’universo olografico. La radiazione cosmica di fondo è la radiazione elettromagnetica residua del Big Bang, che si è diffusa uniformemente nell’universo. Ma secondo l’universo olografico, la radiazione cosmica di fondo potrebbe essere vista come una sorta di “rumore di fondo” della proiezione olografica.
L’universo olografico è una teoria ancora in fase di sviluppo, ma è molto interessante per i fisici teorici perché può fornire una spiegazione unificata di molti fenomeni del nostro universo. In particolare, la teoria dell’universo olografico di Bohm, uno dei principali sostenitori dell’ipotesi, suggerisce che l’universo possa essere descritto come un sistema dinamico in cui l’informazione si muove in modo coerente e interagisce in modo non locale. Questa teoria è basata sulla meccanica quantistica e sulla teoria dell’informazione, e suggerisce che l’universo possa essere visto come un sistema complesso e organizzato.
Ma come si relaziona l’universo olografico alla vita stessa? Secondo alcuni teorici, l’idea dell’universo olografico suggerisce che la realtà stessa possa essere un’illusione, e che la nostra percezione della realtà sia influenzata dalla proiezione olografica. Questo potrebbe suggerire che la vita stessa sia un’illusione, ma molti teorici sottolineano che l’universo olografico non nega l’esistenza della realtà, ma piuttosto suggerisce che la realtà sia più complessa di quanto possiamo percepire.
Claudio Corianò, uno dei principali sostenitori dell’universo olografico in Italia, ha sottolineato l’importanza dell’ipotesi per la fisica teorica contemporanea. Secondo Corianò, l’universo olografico potrebbe fornire una spiegazione unificata delle interazioni fondamentali, come la forza elettromagnetica e la forza forte, e potrebbe fornire una base per la costruzione di una teoria del tutto. Inoltre, Corianò ha suggerito che l’universo olografico potrebbe fornire una spiegazione per alcuni misteri della meccanica quantistica, come la natura dell’entanglement quantistico.
In sintesi, l’universo olografico è un’ipotesi molto interessante e ancora in fase di sviluppo nella fisica teorica contemporanea. L’idea che l’intero universo possa essere descritto come un’immagine proiettata su una superficie bidimensionale può sembrare scioccante, ma è supportata da molte teorie scientifiche fondamentali. L’universo olografico potrebbe fornire una spiegazione unificata di molti fenomeni del nostro universo, dalla materia oscura alla radiazione cosmica di fondo, e potrebbe essere una base per la costruzione di una teoria del tutto. Tuttavia, l’universo olografico solleva anche molte domande interessanti sulla natura della realtà e della nostra percezione della stessa.
Bibliografia
- Leonard Susskind: “The World as a Hologram”, Journal of Mathematical Physics, Vol. 36, No. 11, November 1995.
- Juan Maldacena: “The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity”, Advances in Theoretical and Mathematical Physics, Vol. 2, No. 2, February 1998.
- Gerard ‘t Hooft: “Dimensional reduction in quantum gravity”, arXiv: gr-qc/9310026.
- Brian Greene: “The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory”, W. W. Norton & Company, 1999.
- Craig Hogan: “The holographic universe”, Scientific American, August 2009.
- Claudio Corianò: “L’universo Olografico di Bohm”, Il Nuovo Saggiatore, Vol. 35, No. 4, 2019.