Sembrerebbe che i
buchi neri e le
particelle quantistiche, nella pratica esattamente allocati agli
estremi delle
scale spaziali a noi conosciute, abbiano qualcosa in comune che be oltre la loro
esistenza e convivenza nell'
immaginario collettivo di
geek e negli
appassionati di
scienza e
fantascienza.
Alcuni
fisici teorici sono stati protagonisti di una
scoperta che li ha portati a proclamare l’esistenza di una sorta di
connessione tra
l'entanglement (difficile da tradurre nella nostra lingua tale definizione!), una sorta di
legame intrinseco a distanza tra
particelle, e i
wormhole, una via alternativa ipotetica che permetterebbe la
connessione, il raggiungimento di
punti diversi dello
spazio, attraverso la percorrenza di due
buchi neri. Per chi è appassionato di serie televisive di
fantascienza come
Star Trek, non può non ricordare il principio base della
velocità di curvatura o
velocità Chocrane, dal nome del suo scopritore, che permetteva di raggiungere distanze nello
spazio profondo in pochi giorni o addirittura istanti attraverso la
contrazione dello
spaziotempo!
 |
| Punti estremi scale spaziali |
L'intuizione potrebbe senza ombra di dubbio dare una grossa mano alla complessità che ostacola da tempo la convivenza tra la
meccanica quantistica e
relatività generale, due
teorie valide pur andando per vie opposte, e conseguentemente non
connesse e raccoglierle in un
modello unico e coerente: certamente dinanzi a tutto ciò non mancano gli
scettici, secondo cui la
connessione scoperta dagli
scienziati è soltanto una mera
analogia matematica.
Ma in tutta questa complessità sarà meglio andare con ordine, iniziando dal
concetto dell’infinitamente piccolo. È difficile da metabolizzare, lo so bene, ma
particelle microscopiche come
elettroni e
quark che ci crediate oppure no, possono essere capaci di “
interagire” tra di loro anche a
distanze di
anni luce, grazie al cosiddetto
entanglement, una delle miriadi di bizzarre
leggi della
meccanica quantistica.
Cerchiamo dunque nel nostro piccolo di capire di cosa stiamo parlando, è per fare ciò sarà necessario compiere un ulteriore passo indietro: nel
mondo subatomico, una
particella può essere in due diverse
condizioni, o stati che dir si voglia, allo stesso tempo.
Facciamo un esempio: un
atomo può “
ruotare” in una
direzione oppure nell'altra (cioè in su o in giù, il cosiddetto
spin), ma anche in entrambe le
direzioni contemporaneamente. Questo doppio stato, detto anche
sovrapposizione quantistica, ha ragione di essere finché non si
misura lo
spin, ovvero il momento in cui esso “
collassa” su uno soltanto dei due
stati.
A rendere complicate le cose entra in gioco, per l'appunto,
l'entanglement: due
atomi possono essere
intrinsecamente collegati in maniera tale che entrambi abbiano la stessa
sovrapposizione di
stati allo stesso tempo. Se si esegue una misura sul primo
atomo, provocandone il
collasso, per esempio, nello stato di
spin “su”, il secondo
atomo collasserà istantaneamente nello stato di
spin “giù”, nonostante la
siderale distanza. All'altro
estremo ci sono i
wormholes. Sono una conseguenza della
teoria della
relatività generale secondo
Einstein, la quale afferma che gli <<
oggetti con
massa deformano lo
spazio e il
tempo – o, meglio, lo
spazio-tempo, e creano gli
effetti della
forza che noi chiamiamo
gravità>>.
Se un
corpo è abbastanza
massivo, può creare una specie di “
buco” nello
spazio-
tempo così ripido che neanche la
luce può sfuggirvi: i cosiddetti
buchi neri. In linea di principio, due
buchi neri separati potrebbero essere
connessi, come
corni di una tromba, a costruire una specie di “via più breve”, un tunnel, nello
spazio-tempo – il
wormhole, per l'appunto. Non credete, comunque, che tra
entanglement e
wormhole si sia potuto bypassare il
diktat einsteniano (stavolta ci riferiamo alla
relatività ristretta) che si basa sul concetto dell’<<impossibilità di
superamento della
velocità della
luce>>. Il vincolo continua a valere, anche se i
fenomeni descritti avvengono istantaneamente.
L'entanglement non può essere usato per inviare
segnali più veloci della
luce perché è impossibile controllare l'esito della misura
sull'atomo vicino e di conseguenza impostare quella
dell'atomo lontano; e, d'altro canto, non ci si può
teletrasportare attraverso un
wormhole (ammesso e non concesso che esista) perché sarebbe impossibile uscire dal
buco nero all'estremità opposta rispetto all'ingresso.
Fatte queste premesse, ecco cos'è successo, come racconta anche
Wired.com. A giugno,
Juan Maldacena e
Leonard Susskind,
fisici teorici rispettivamente
dell'Institute for Advanced Study di Princeton e della
Stanford University di Palo Alto, hanno immaginato di rendere
entangled due
buchi neri, quindi poi separarli e tenerli a distanza (congetture solo matematiche, naturalmente). Da queste
ipotesi è venuto che si formerebbe un vero
wormhole tra i due
buchi neri. Ma c'è dell'altro. Due
équipe indipendenti di
scienziati sostengono che sarebbe possibile creare un wormhole anche tra due
particelle quantistiche ordinarie, come i quark.
Kristian Jansen, della
University of Victoria, e
Andreas Karch, della
University of Washington, hanno immaginato una
coppia quark-antiquark nello
spazio tridimensionale, che si allontanano a velocità prossima a quella della
luce.
In quel mondo,
scrivono gli scienziati su Physical Review Letters, le particelle sono entangled; ma se si considera uno spazio più grande, a quattro dimensioni, di cui lo spazio originario sia solo un sottoinsieme, ecco che l'entanglement diventa un wormhole. Allo
stesso risultato, più o meno, è pervenuta anche l'équipe di Julian Sonner, del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, concludendo che a particelle entangled in un
mondo tridimensionale corrispondano wormhole in uno spazio a quattro dimensioni. In effetti, tra scorciatoie nello spazio-tempo e realtà a quattro dimensioni, il tutto potrebbe liquidarsi come un mero divertissement matematico. Sono gli stessi Susskind e Maldacena a riconoscerlo. Dal canto suo, Karch sembra nutrire qualche speranza in più: “Il nostro modello offre una realizzazione concreta”, conclude, “dell'idea che la
geometria dei wormhole e l'entanglement possano essere manifestazioni diverse della stessa
realtà fisica”.
