L’universo si espanderà e si contrarrà per sempre? Un nuovo modello mostra un problema con questa teoria

L’universo si è espanso per miliardi di anni e continuerà a farlo. Ma gli scienziati si aspettano che un giorno ci sarà un’inversione di tendenza, dopo di che l’universo si ridurrà di nuovo e alla fine lo diventerà. grande scricchiolio spaventa i salti. Durerà per sempre? E cosa è successo prima Big Bangqual è stato l’inizio dell’espansione?

Nel tentativo di entrare nel vivo della genesi e dell’evoluzione del cosmo, alcuni teorici hanno suggerito che l’universo si espanda e si contragga in un ciclo infinito. Poiché questo processo sarebbe perpetuo, non potrebbe esserci né inizio né fine, ma è solo un ciclo continuo di crescita e contrazione che si estende nell’eternità, sia nel passato che nel futuro.

Una testa e una coda
È un concetto attraente, perché in questa teoria non c’è bisogno di un punto di partenza, uno stato di singolarità, dove “il tempo inizia” in altri modelli. Ma i fisici Will Kinney e Nina Stein of Università di Buffalo (UaB) descritto in un nuovo studio perché il modello di un cosmo ciclico o “riflessivo” è problematico.

L’ultima versione di questa teoria, un modello ciclico che sembra risolvere problemi persistenti di entropia o disordine, è stata smentita dal team UaB. C’è un problema che continua a emergere: gli universi ciclici descritti da questo modello devono avere un inizio, dicono Kinney e Stein.

“Diverse persone hanno avuto l’idea di far rimbalzare universi per spiegare l’infinito passato, ma i nostri risultati mostrano che uno dei nuovi tipi di questo tipo di modello è sbagliato”, afferma il professore di fisica Kinney. “In questo nuovo modello, che esamina i problemi dell’entropia, anche se l’universo ha una natura ciclica, deve esserci un punto in cui tutto ha inizio”.

L’universo primitivo
“Ci sono così tante ragioni per essere curiosi riguardo all’universo primordiale, ma la mia preferita è la domanda umana di base su ciò che è venuto prima”, dice Stein dell’importanza della ricerca. “In molte culture e in tempi diversi, le persone si sono raccontate storie sull’origine dell’uomo, del mondo e dell’universo. “L’inizio del mondo” è spesso al centro di questo. “Abbiamo sempre voluto sapere da dove veniamo”.

Kinney ha il libro quest’anno Un’infinità di mondi scrivere. In esso descrive l’epica storia dell’inflazione cosmica (espansione), un’altra teoria che descrive l’origine dell’universo. Descrive una prima fase dell’universo, in cui un periodo di rapida espansione segue una singolarità e un Big Bang super caldo. Questo Big Bang ha forgiato gli elementi primordiali, da cui poi sono nate le galassie, le stelle, i pianeti e gli atomi del nostro corpo.

La nebulosa della Carina. Foto: James Webb (NASA)

inflazione cosmica
L’inflazione cosmica è un modello ben noto, ma si concentra su ciò che accade durante e dopo il periodo di rapida espansione. Non brucia le dita a ciò che è accaduto prima dell’espansione, né spiega il punto di partenza o la singolarità originaria.

Un modello puramente ciclico senza inizio né fine nega questi problemi, ma Kinney spiega che questi modelli di “universo che rimbalza” sollevano tutti i tipi di problemi e domande. “Purtroppo, è noto da quasi cento anni che questi schemi ciclici non possono funzionare a causa del disordine, o entropia, che si accumula nell’universo nel tempo. Ogni ciclo successivo è quindi diverso dal precedente. Non può essere una copia del ciclo precedente, quindi non è realmente ciclico.

Il problema dell’entropia
“Un recente modello ciclico contraddice questa argomentazione sull’entropia proponendo che l’universo si espanda enormemente ad ogni ciclo, provocando un’ulteriore diminuzione dell’entropia. Tutto sta crollando enormemente, così che le strutture cosmiche come i buchi neri scompaiono. In questo modo l’universo torna al suo originale stato omogeneo prima che inizi un’altra inversione”, ha detto Kinney.

“Nella nostra ricerca abbiamo dimostrato che il problema dell’entropia può essere risolto solo se assumiamo una situazione in cui l’universo ha avuto un inizio. Abbiamo dimostrato che qualsiasi modello ciclico che dissolve l’entropia per espansione deve avere un inizio.

Per il primo inizio
“Troviamo l’idea che ci sia stato un tempo in passato in cui tutto è iniziato, e non c’era niente prima, nemmeno il tempo, è un concetto difficile. Vogliamo davvero sapere cosa è successo prima. Gli scienziati hanno anche lottato con queste domande da tempo immemorabile”, dice Stein. “Ma per quanto ne so, a un certo punto deve esserci stato un ‘inizio’.’ Quindi c’è un tempo da qualche parte nel passato per cui non c’è risposta alla domanda “cosa ha preceduto questo?”

Naturalmente, ci sono ancora molte domande scientifiche a cui rispondere dopo, secondo Kinney: “Le nostre prove non si applicano ai modelli ciclici ideati da Roger Penrose. Aveva l’idea che l’universo si espandesse all’infinito ad ogni ciclo. Ci stiamo ancora lavorando.