Il decalogo dei paradossi dell’universo

Innumerevoli sono i fenomeni incompresi dell’universo, e spesso anche le soluzioni proposte per alcuni di essi hanno generato paradossi singolari e surreali.

1) Quanto riusciamo a vedere del nostro universo?
La materia normale, quella barionica – protoni, neutroni ed elettroni costituenti tutto quello di cui abbiamo esperienza – costituisce solo il 5 per cento dell’universo. Incredibilmente, il restante 95 per cento è qualcosa che non possiamo immaginare, vedere o comprendere. Il 27 per cento lo chiamiamo materia oscura – si tratta di materia non barionica e rivela la propria presenza interagendo gravitazionalmente con la materia luminosa che osserviamo – mentre il restante 68 per cento prende il nome di energia oscura – una sorta di energia diffusa responsabile, ad esempio, dell’espansione accelerata dell’universo. Cosa siano e come siano composte esattamente queste due componenti rimane però ancora un mistero.

2) Quante dimensioni possiede l’universo?
Per quanto ne sappiamo, l’universo consiste di tre dimensioni spaziali e una temporale. Tuttavia, alcune teorie scientifiche – fra cui la teoria delle super-stringhe – propongono dimensioni aggiuntive. Queste soluzioni potrebbero aiutare a unificare le basi matematiche delle quattro forze fondamentali della natura: l’interazione nucleare forte, l’interazione nucleare debole, la forza elettromagnetica, e la gravità.
Ma – se queste dimensioni esistessero davvero – come potremmo uscire dalla nostra percezione quadridimensionale e rivelarne la presenza?

3) E se il nostro universo fosse solo uno di una moltitudine di universi?
Alcuni scienziati hanno suggerito che esista una moltitudine di universi e che il nostro sia solamente uno fra essi. L’insieme di questi universi paralleli comprenderebbe tutto ciò che esiste. Quale ne sarebbe il loro contenuto, somiglierebbero al nostro e potrebbero interagirvi?
Sarebbe possibile confermarne l’esistenza?

4) Cos’è il tempo?
Il tempo è una delle proprietà dell’universo più difficili da comprendere.
Nella teoria della relatività generale il tempo si fonde con lo spazio in un’unica entità omogenea, lo spazio-tempo - la trama cosmica nella quale avvengono tutti i fenomeni fisici.
Nella visione classica, i ricercatori definiscono il tempo come un periodo misurabile, continuo e privo della dimensione spaziale.
Sembra inoltre esserci una direzione ovvia per il tempo – una sorta di flusso – e sembra che riavvolgere indietro il tempo non sia possibile. Siamo quindi intrappolati in una “freccia temporale” che punta perpetuamente in avanti? È proprio questo scorrere monodirezionale del tempo a determinare il modo in cui funziona l’universo?
Secondo la teoria del Big Bang, il tempo stesso cominciò assieme al resto dell’universo, circa 13.8 miliardi di anni fa. In quest’ottica, la domanda “cosa c’era prima del Big Bang” perde di significato.

5) La correlazione quantistica fra particelle viola le leggi della natura?
In alcune situazioni, può sembrare che due particelle stabiliscano un’interazione istantanea l’una con l’altra, persino se esse si trovano ai due estremi opposti dell’universo – senza cioè alcuna limitazione spaziale. Dalla teoria della relatività generale sappiamo però che nulla – nemmeno l’informazione – può viaggiare più velocemente della luce.
La correlazione quantistica fra le particelle violerebbe pertanto il “limite di velocità” della natura e il principio di causalità, consentendo ad esempio di mandare informazioni istantanee lungo grandi distanze.

6) Siamo soli nell’universo?
Ci sono almeno 2mila miliardi di galassie nell’universo osservabile – e molte più stelle e pianeti in esse di quanti siano tutti i grani di sabbia sulla Terra. Quindi…dove sono tutti quanti? Come mai non abbiamo mai identificato alcuna forma di vita altrove? La vita dovrebbe essere una realizzazione incredibilmente rara della natura – oppure avere un tempo di permanenza estremamente breve, distruggendosi prima di aver avuto la possibilità di trovare altre forme di vita.

7) Possiamo essere osservatori imparziali dell’universo?
Viene naturale chiedersi se, essendo noi umani parte dello stesso universo che indaghiamo, possiamo essere osservatori neutrali. Nell’esplorazione del cosmo, siamo infatti contemporaneamente osservatori e oggetto dell’osservazione. Questo problema di sistema di riferimento – definito problema dell’autoriferimento – potrebbe quindi influenzare il modo in cui vediamo l’universo e fornirci una descrizione estremamente errata.

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L’universo è pieno di paradossi strani e surreali. Il processo di ricerca volto alla loro comprensione non è che all’inizio.

A cura di Valentina Guglielmo, editing di Stefano Parisini
Crediti video: Eso (https://www.eso.org/public/italy/vide...)
Musica CC: “Night Vigil”, "Mana Two - Part 2", di Kevin MacLeod (incompetech.com)
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