Dalla pg FB di Pietro Cambi
Ho scritto un articolo che lega insieme tre articoli precedenti in un tutt’uno inscindibile. In pratica: D’artagnan. Per quanto sia nel complesso una visione quantomai esotica non sono completamente solo, non sono partito dal vuoto cosmico ( anche se cito l’energia di punto zero)Siamo comunque nani sulle spalle di giganti ed anche questa strana ipotesi multipla è fondata su teorie fondamentali diverse che ho cercato di collegare… provo a sintetizzare, per punti, perchè, mi rendo conto, la faccenda è alquanto vertiginosa:
L’enigma della gravità: verso una teoria unificata dello spazio e del tempo
Tra le grandi domande della fisica moderna, una delle più intriganti è il mistero della gravità. È la forza che domina le orbite dei pianeti e delle stelle, ma quando proviamo a descriverla nel regno microscopico della meccanica quantistica, si rifiuta di adattarsi alle regole del gioco. Le due grandi teorie della fisica, la Relatività Generale e la Meccanica Quantistica, sembrano incompatibili: da una parte lo spazio-tempo è un continuo deformabile, dall’altra il mondo è governato da quanti discreti. Ma cosa accadrebbe se la gravità non fosse una forza fondamentale, ma una qualità emergente, il risultato di processi più profondi, si rivelasse una proprietà emergente dello spazio-tempo?
La mia proposta teorica traccia un ponte tra questi due mondi, ipotizzando che la gravità sia radicata nella struttura discreta dell’universo e che fenomeni come i buchi neri possano offrire indizi decisivi per risolvere il paradosso.
L’orizzonte degli eventi: superficie entropica e paradossi
I buchi neri sono tra gli oggetti più affascinanti e misteriosi dell’universo. Secondo la Relatività Generale, essi deformano lo spazio-tempo così profondamente che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire dalla loro morsa gravitazionale. Al centro, un punto di densità infinita: la singolarità. Ma la loro caratteristica più curiosa è l’orizzonte degli eventi, una superficie immateriale che segna il confine oltre il quale nulla può tornare indietro.
Gli studi pionieristici di Jacob Bekenstein e Stephen Hawking hanno rivelato che l’orizzonte degli eventi non è una semplice linea di demarcazione: è una superficie entropica. L’entropia di un buco nero è proporzionale alla sua area, non al volume, suggerendo che l’informazione contenuta al suo interno potrebbe essere “olografica”, ossia codificata su quella superficie.
E qui nasce un problema: la meccanica quantistica stabilisce che l’informazione non può essere distrutta, mentre la relatività sembra suggerire il contrario. Questo conflitto, noto come paradosso dell’informazione dei buchi neri, è uno dei grandi rompicapi della fisica teorica. La chiave per risolverlo potrebbe risiedere nella natura stessa dello spazio-tempo.
Lo spazio-tempo: una rete di cristalli quantistici
La Gravità Quantistica a Loop (LQG) offre un’ipotesi affascinante: lo spazio-tempo non è continuo, ma è composto da “unità fondamentali” discrete, chiamate spin networks, una sorta di atomi dello spazio. Secondo questa teoria, a scale estremamente piccole, vicine alla lunghezza di Planck (10
−35
metri), lo spazio-tempo assomiglia a un cristallo quantistico.
Questa struttura discreta implica che proprietà come l’area o il volume non siano continue, ma quantizzate. È un’immagine radicalmente diversa rispetto al continuum elastico della Relatività Generale, ma coerente con le regole della meccanica quantistica.
La LQG non è solo una descrizione teorica: prevede effetti osservabili, come piccole deviazioni nelle onde gravitazionali o anomalie nell’espansione cosmica, che potrebbero essere testate sperimentalmente. Tuttavia, un aspetto cruciale manca: come emerge la gravità macroscopica in questo schema?
Gravità entropica: una forza che non esiste
La Gravità Entropica, proposta da Erik Verlinde, suggerisce che la gravità non sia una forza fondamentale come il magnetismo o l’interazione nucleare, ma un fenomeno emergente. Analogamente all’entropia, che descrive proprietà collettive di un sistema (come il calore in un gas), la gravità sarebbe il risultato di un cambiamento nella distribuzione dell’informazione nello spazio-tempo.
Secondo Verlinde, l’attrazione gravitazionale tra due corpi non sarebbe altro che un effetto macroscopico derivante dalla tendenza dell’universo a massimizzare l’entropia. Questo approccio non solo reinterpreta la gravità, ma offre anche spiegazioni alternative per fenomeni cosmologici come la rotazione delle galassie e l’espansione accelerata dell’universo, senza dover ricorrere alla materia oscura o all’energia oscura.
Il cristallo quantistico dei buchi neri: una mia proposta che si propone di risolvere il paradosso dell’informazione e la singolarità infinita al centro dei buchi neri, si basa sulla gravità quantistica a loop ed anzi si propone di dimostrarla. In realtà è un ponte tra le teorie.
Un possibile collegamento tra Gravità Quantistica a Loop e Gravità Entropica emerge infatti nel contesto dei buchi neri. In un altro recente articolo ho proposto che l’orizzonte degli eventi di un buco nero potrebbe comportarsi come una struttura cristallina su scala quantistica, dove l’entropia e la gravità emergono dalla quantizzazione dello spazio-tempo.
In questo quadro, lo spazio-tempo agisce come un reticolo discreto, simile a un cristallo, in cui ogni nodo della rete codifica informazioni. il primo microscopico buco nero si forma su un nodo quantistico dello spazio tempo. gli altri che via viasi formano, o la materia che cerca di cadervi sopra non può farlo ma si dispongono su latri nodi. alla fine si ha un cristlalo con miliardi di miliardi di microscopici buchi neri, molto molto più piccoli di un protone ma con masse macroscopiche, che oscilano leggermente intorno ale posizionidi equilibrio…le loro oscillazioni la loro configurazione, il loro entanglement quantistico sono in graod di conservare l’informazione di quanto attraversa l’orizzonte degli eventi. Macroscopicamente quanto succede al di la della superficie dell’orizzonte degli eventi viene cpdofocata e descritta sulla superfice bidimensionale della superfice degli eventi stessa. E’ la teoria olografica, appunto. Quando un buco nero evapora attraverso la radiazione di Hawking, l’informazione non si perde ma viene ridistribuita, risolvendo il paradosso. Macroscopicamente la gravità è una qualità legata all’entropia ed al suo gradiente, spaziale e temporale. Questi studi ci spingono a immaginare la gravità non come una forza, ma come un effetto collettivo della struttura discreta e dell’evoluzione dello spazio tempo.
Isteresi entropica: la memoria dello spazio-tempo
Nel tentativo di integrare queste visioni, ho proposto il concetto di isteresi entropica, un’idea che esplora la memoria dello spazio-tempo. L’isteresi, in fisica, descrive la capacità di un sistema di conservare tracce dei cambiamenti subiti. Se applicata alla gravità, implica che lo spazio-tempo deformato da una perturbazione non ritorni allo stato iniziale, ma conservi una sorta di memoria entropica.
Questa memoria potrebbe spiegare alcune anomalie osservate su scale cosmologiche, come le curve di rotazione delle galassie, riducendo la necessità di invocare la materia oscura. Inoltre, potrebbe produrre segnali rilevabili nelle onde gravitazionali, aprendo nuove possibilità di verifica sperimentale.
Conclusioni: verso una nuova cosmologia
Immaginare l’universo come un sistema stratificato, dove lo spazio-tempo emerge da processi quantistici e la gravità da effetti entropici, potrebbe finalmente unificare la Relatività Generale e la Meccanica Quantistica. Alla scala di Planck, il cristallo quantistico della LQG descrive la struttura fondamentale, mentre la Gravità Entropica governa i fenomeni macroscopici.
Questa visione non è solo teorica: esperimenti futuri, dalle osservazioni delle onde gravitazionali agli studi sulle anomalie cosmologiche, potrebbero fornire prove decisive. I buchi neri, con i loro paradossi, continuano a indicarci la strada verso una nuova comprensione dell’universo.
Qui l’articolo, nella sua prima versione.
Per approfondire
Hawking, S. W., & Bekenstein, J. D. (1972). Black hole entropy and the thermodynamics of spacetime.
Verlinde, E. (2011). “On the Origin of Gravity and the Laws of Newton”. Journal of High Energy Physics.
Rovelli, C. (2004). Quantum Gravity. Cambridge University Press.
Cambi, P. (2024). Isteresi entropica e il ponte tra LQG e Gravità Entropica
L’universo che osserviamo, in fondo, potrebbe essere solo un’ombra di una realtà più profonda e quantistica, un luogo dove la gravità e lo spazio-tempo sono solo manifestazioni di un ordine più fondamentale. Comprendere questa struttura ci avvicina al cuore stesso della realtà.
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