Universo o Multiverso?

Sin dalla notte dei tempi l'uomo ha sempre avuto un desiderio di conoscere lo sconosciuto e di esplorare l'inesplorato: la teoria del Multiverso rappresenta l'estrema frontiera di tale desiderio. Ma, al di là di qualunque immaginazione, l'esistenza di universi paralleli e di dimensioni extra è alla base di numerose teorie fisiche.

La stessa teoria della relatività prevede, ad esempio, una quarta dimensione (il tempo) oltre alle tre convenzionali - per cui si parla di spaziotempo quadridimensionale. Ma per avere una teoria fisica del Multiverso, cioè dell'esistenza di un insieme di universi coesistenti e alternativi, al di fuori del nostro spaziotempo, si dovrà attendere il 1957, quando il fisico Hugh Everett III pubblica uno scritto che dà il via a quella che viene chiamata interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica.

Essa si propone di risolvere i problemi relativi al collasso della funzione d'onda e fornisce quindi una possibile risposta al paradosso del gatto di Schrödinger. Secondo l'interpretazione a molti mondi la vasta gamma di possibili posizioni di una particella si realizza in altrettanti universi e quindi in realtà esisterà un universo dove il gatto è ancora vivo e un altro dove invece è morto: il collasso della funzione d'onda non è quindi presente nè ammissibile in tale interpretazione. Cioè, quando la natura ci mette di fronte ad una serie di eventi che hanno ciascuno una determinata probabilità di accadere o meno, per questa teoria, ognuno di questi si realizza in un differente universo.

Altre teorie che avallano l'ipotesi del Multiverso sono quella delle ''bolle'', quella dell'inflazione e la già nota teoria delle stringhe.

La formazione del nostro universo da una "bolla" del multiverso venne proposta da Andrej Linde. Questa teoria è nota come teoria dell'universo a bolle. Il concetto dell'universo a bolle comporta la creazione di universi derivanti dalla schiuma quantistica di un "universo genitore". Alle scale più piccole (quantistiche), la schiuma ribolle a causa di fluttuazioni di energia. Queste fluttuazioni possono creare piccole bolle e wormhole. Se la fluttuazione di energia non è molto grande, un piccolo universo a bolla può formarsi, sperimentare una qualche espansione (come un palloncino che si gonfia), ed in seguito potrebbe contrarsi. Comunque, se la fluttuazione energetica è maggiore rispetto ad un certo valore critico, si forma un piccolo universo a bolla dall'universo parentale, va incontro ad un'espansione a lungo termine, e permette la formazione sia di materia che di strutture galattiche a grandissima scala.
 Una teoria formulata dal fisico Alexander Vilenkin afferma che il multiverso è formato da tanti universi, ognuno dei quali si trova eternamente confinato in una bolla in inflazione eterna (cioè in espansione), incluso il nostro. In alcune zone di una bolla, la deformazione dello spazio-tempo è tale da portare alla formazione di una nuova bolla, aprire un varco verso un nuovo universo; dopo un certo periodo, sempre per effetto della deformazione, la nuova bolla si stacca e si forma un universo del tutto indipendente, senza alcun punto di collegamento con quello di partenza.

Il modello inflazionario prevede che subito dopo il Big Bang ci sia stato un periodo (pochissime frazioni di secondo) in cui l'Universo si sia espanso a velocità vertiginose: questo può aver creato nuovi universi, in maniera analoga a quanto prevede la teoria delle bolle.

La teoria delle stringhe prevede una componente dello spaziotempo formata da sei dimensioni compattificate a formare una varietà di Calabi - Yau (potete vederne a lato una sezione bidimensionale che chiaramente NON è la rappresentazione di questo spazio esadimensionale): lo spaziotempo così ottenuto è nella forma M4 x V6.

Ma è con il suo sviluppo all'interno della M-teoria che si ha una vera e propria descrizione del Multiverso in quella che viene chiamata teoria del Mondo-brana.

Innanzitutto bisogna dire che la M-teoria prevede oggetti di dimensione superiore alle stringhe unidimensionali: tali oggetti vengono comunemente dette p-brane (dove brane è contrazione di membrane e p è un numero intero dallo 0 al 10). E noi vivremmo appunto in una 3-brana (una brana tridimensionale) immersa in uno spazio multidimensionale insieme ad una infinità di altre 3-brane. Occasionalmente queste brane si scontrerebbero fra loro provocando quello che localmente avrebbe gli effetti di un Big Bang (modello cosmologico ciclico). Dato che queste brane sono anche D-brane (abbreviazione di  Dirichlet-brane, dal nome dello scienziato che per primo le teorizzò) le uniche particelle che possono viaggiare da una 3-brana all'altra del multiverso sono i gravitoni (costituiti da stringhe chiuse) e non gli altri bosoni come fotoni, gluoni ecc. (costituiti da stringhe aperte) ragion per cui noi non vedremmo questi altri universi.
Ad oggi, però, l'ipotesi del Multiverso è altamente speculativa e non ci sono prove significative a suo sostegno, quindi bisognerebbe prenderla un po' ''con le pinze'': per quanto affascinante possa essere, un'ipotesi (anche se matematicamente auto-coerente) senza riscontro sperimentale non può essere ritenuta un dato di fatto.

Fonti: http://it.wikipedia.org/wiki/Multiverso
         http://it.wikipedia.org/wiki/M-teoria
         http://download.sns.it/sagnotti/Trec_fin.pdf
         http://it.wikipedia.org/wiki/Mondo-brana