Perché il nostro universo è composto da qualcosa e non dal niente? Perché l’universo ci permette di esistere? Se l’universo non ci permettesse di esistere, non saremmo qui a pensarci. Questo è chiamato il “principio antropico”. Per alcuni è l’unica risposta di cui abbiamo bisogno per spiegare tutto, per altri è una spina nel fianco concettuale. Tutto ciò che sappiamo finora sull’universo ci dice che non abbiamo un posto speciale nel cosmo. Non siamo al centro. Questo è il “principio copernicano”.
Principio antropico e principio copernicano
Perché esistiamo come esseri autocoscienti, minuscoli nelle dimensioni e minuscoli nella durata della vita, rispetto alla solitaria vastità cosmica per lo più priva di vita?
I principi antropici e copernicani sono assiomi contrastanti sull’esistenza dell’universo e sul nostro posto al suo interno. Il principio antropico dice che l’universo dipende dal nostro essere qui. Nel frattempo, il principio copernicano dice che non siamo speciali e che nessuna legge fisica dovrebbe dipendere dalla nostra esistenza. Eppure, il vasto e antico universo che vediamo nei nostri telescopi sembra bilanciare entrambi i principi, come uno spillo in equilibrio sul bordo di un bicchiere.
Allora perché il nostro universo è così com’è, e perché esistiamo come esseri autocoscienti, minuscoli nelle dimensioni e minuscoli nella durata della vita, rispetto alla solitaria vastità cosmica per lo più priva di vita? Se l’universo fosse fatto per noi, sicuramente sarebbe piccolo, a misura d’uomo, forse solo un pianeta, un sistema solare o una galassia, non miliardi. Perché un universo creato per noi dovrebbe avere dei buchi neri, ad esempio? Sembra che non contribuiscano in alcun modo al nostro benessere.
Alcuni scienziati ritengono che l’universo non sia stato affatto calibrato per creare una vita intelligente come la nostra. Invece, dicono, che l’universo ha sviluppato una propria “polizza assicurativa” creando quanti più buchi neri possibile, che è il metodo di riproduzione dell’universo. Seguendo questa linea di pensiero, l’universo stesso potrebbe benissimo essere vivo e il fatto che noi esseri umani esistiamo è solo un felice effetto collaterale.
La teoria dell’inflazione cosmica
Secondo la teoria dell’inflazione cosmica, nel multiverso esiste un numero infinito di universi, ciascuno dei quali può avere le proprie leggi fisiche con diversi insiemi di forze e particelle.
Uno dei maggiori problemi con l’universo è che deve essere sintonizzato con precisione affinché noi possiamo esistere. Se l’universo fosse casuale, le cose diventerebbero rapidamente confuse. Se modificati solo leggermente in un modo o nell’altro, parametri fisici come la velocità della luce, la massa dell’elettrone, del protone e del neutrone, la costante gravitazionale e così via eliminerebbero tutta la vita, forse tutta la materia stessa, e anche l’universo nel suo insieme non durerebbe abbastanza a lungo per evolvere qualcosa. Ad esempio, se le loro masse fossero leggermente diverse, i protoni decadrebbero in neutroni invece del contrario e, di conseguenza, non ci sarebbero atomi.
La soluzione del multiverso
Una possibile soluzione per la messa a punto è il multiverso. In questa teoria speculativa, il nostro universo è uno dei tanti nello stesso modo in cui il pianeta Terra è uno dei tanti pianeti. Universi diversi hanno leggi fisiche diverse e, quindi, che il nostro supporti la vita è semplicemente una questione di fortuna.
Mentre alcune teorie del multiverso propongono che questi universi siano essenzialmente casuali e non abbiano alcuna relazione tra loro, una particolare teoria del multiverso suggerisce che gli universi in realtà si riproducono come esseri viventi e hanno antenati e discendenti. Questa teoria è chiamata selezione naturale cosmologica (o CNS in breve). Proposta per la prima volta dal fisico teorico Lee Smolin nel 1992, la teoria del sistema nervoso centrale è un forte contendente per spiegare perché il nostro universo sembra bilanciare sia il principio antropico che quello copernicano.
L’Universo potrebbe essere eterno
Quando osserviamo la complessità degli esseri viventi e l’enorme numero di configurazioni non viventi che esistono, dobbiamo supporre che non sia possibile che le specie possano apparire in modo casuale. Quindi, qualche essere potente deve aver creato individualmente tutti i tipi di creature viventi, così come un orologiaio costruisce un orologio, si pensa. Tuttavia, la teoria dell’evoluzione di Charles Darwin, postulata per la prima volta nel suo libro del 1859, L’origine delle specie, fornisce un meccanismo che spiega perché gli esseri viventi non sono casuali. I loro parametri non sono scelti liberamente; sono il prodotto della selezione naturale, il processo attraverso il quale i membri di una specie che sono più adatti a sopravvivere o a riprodursi in modo più efficace hanno maggiori probabilità di trasmettere i loro geni.
La teoria dell’evoluzione è uno dei più grandi successi nella storia della scienza perché ha fornito un meccanismo attraverso il quale qualcosa che è altamente ordinato, complesso e finemente sintonizzato per la sua sopravvivenza potrebbe derivare da processi naturali. La teoria ha avuto successo non solo perché spiegava come nascono le specie, ma anche perché ha generato nuove previsioni che abbiamo poi potuto testare. Ad esempio, la teoria dell’evoluzione spiega perché le specie appaiono imparentate tra loro.
Buchi neri e nuovi universi
La connessione tra buchi neri e nuovi universi risolve problemi come il motivo per cui l’universo è piatto. Possiamo pensarlo come se provassimo ad unire due pezzi di carta insieme se uno è curvo e l’altro è piatto: non è possibile. È lo stesso con un buco nero e un universo bambino. Solo un universo piatto si “incollerà” al buco nero.
La teoria cosmologica della selezione naturale risolve il pernicioso problema di un universo finemente sintonizzato per la vita. Questa idea può avere senso per noi, che viviamo su un pianeta pieno di organismi multicellulari complessi, ma la Terra è circondata principalmente da spazio morto e, per quanto ne sappiamo, da pianeti morti, lune e anni luce di polvere interstellare e fotoni vaganti.
La Terra è “sintonizzata” per la vita
La Terra è perfettamente sintonizzata per la vita; l’universo no. Tuttavia, la teoria cosmologica della selezione naturale afferma che l’universo è finemente sintonizzato per qualcos’altro: il suo metodo di riproduzione, che dà vita a nuovi universi.
Secondo la teoria del sistema nervoso centrale, ogni buco nero diventa un universo bambino. Allo stesso modo, il nostro universo è iniziato come un buco nero nel suo universo madre. La teoria dice che all’interno di ogni buco nero, la singolarità centrale diventa un punto nel tempo altamente compresso nel nuovo universo. Questo punto si espande, creando nuova materia ed energia. Si ottiene un universo completo anche da un minuscolo buco nero.
I buchi neri potrebbero risolvere il mistero della materia oscura
Ciò significa che il nostro universo è finemente sintonizzato non per la vita, ma per i buchi neri, che tipicamente provengono da stelle massicce (sebbene possano avere altre origini). Si scopre che la formazione stellare massiccia dipende da un elemento importante anche per la vita sulla Terra: il carbonio.
Il monossido di carbonio è la seconda molecola più comune nell’universo dopo l’idrogeno molecolare, ancor più comune dell’acqua. Nelle nubi molecolari di gas e polvere che si formano dalle supernove, le stelle massicce si fondono tra molecole gassose di monossido di carbonio, che agiscono come refrigerante. Questo raffreddamento aiuta la materia a raggrupparsi e a formare le stelle. Il carbonio è un componente critico in tutta la vita che conosciamo. Pertanto, la vita è, di fatto, un sottoprodotto della formazione stellare, che è a sua volta un sottoprodotto di ciò per cui l’universo si è evoluto: creare quanti più buchi neri possibile.
La teoria cosmologica della selezione naturale aiuta a spiegare perché il nostro universo è così altamente ordinato, complesso e autosufficiente, così come la teoria di Darwin spiega lo stesso per gli esseri viventi. Ciò porta alla conclusione allettante, anche se speculativa, che forse, per qualche definizione, il nostro stesso universo è vivo.