L’universo potrebbe essere un gigantesco ologramma 1

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L’universo potrebbe essere un gigantesco ologramma 1

– Prima parte

Fisica dell’incredibile

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Secondo una teoria che prende il nome di principio olografico, luniverso sarebbe simile ad un gigantesco ologramma

Fausto Bersani Greggio – 27/02/2019

Secondo una teoria che prende il nome di principio olografico, luniverso sarebbe simile ad un
gigantesco ologramma: proprio come una manipolazione della luce permette di registrare unimmagine
tridimensionale su una pellicola in due dimensioni, il nostro universo, in apparenza
tridimensionale, potrebbe essere totalmente equivalente a un «dipinto» su unimmensa superficie lontana.

Un ologramma è un tipo speciale di fotografia che genera unimmagine tridimensionale quando viene
illuminata in modo appropriato. Tutta linformazione che descrive la scena tridimensionale è codificata e vive su una pellicola bidimensionale

Il principio olografico afferma che una situazione analoga si può applicare nella descrizione di un
qualunque sistema che occupi una regione tridimensionale purché la teoria fisica che lo descrive
operi solamente sul suo confine bidimensionale. Il concetto di ologramma, inteso in modo generale,
può essere quindi esteso come una rappresentazione a D 1 dimensioni di un oggetto D dimensionale.

La fisica dei buchi neri concentrazioni di massa incredibilmente dense con campi gravitazionali
talmente intensi che neppure la luce riesce ad evadere dà unindicazione di come questo principio
potrebbe essere vero anche a livello astrofisico, se non addirittura cosmologico.

Dallo studio dei buchi neri si ricava una conclusione sorprendente: lentropia, che è connessa al
contenuto di informazione di una qualsiasi regione dello spazio, è definita non dal suo volume ma dallarea della sua superficie.

Alcuni fisici ritengono che questo risultato sorprendente possa essere un indizio in direzione di una teoria definitiva della realtà.

Il secondo principio della termodinamica afferma che lentropia di un sistema fisico isolato non può
mai diminuire. Tuttavia quando la materia scompare in un buco nero lentropia dellUniverso
sembrerebbe scomparire per sempre: un buco nero assorbe materia ed energia dallo spazio circostante e quindi mangia informazione.

Il secondo principio sembra pertanto essere violato.

Sennonché, negli anni 70, venne dimostrato un teorema in virtù del quale larea totale di un buco
nero, per un qualsiasi evento, non diminuisce mai. Di conseguenza, se si suppone che lentropia di
un buco nero sia proporzionale alla superficie del suo orizzonte, si può pensare che quando la
materia cade al suo interno, laumento di entropia di questultimo compensi lentropia persa dalla
materia scomparsa, una sorta di generalizzazione del secondo principio della termodinamica. Questo assunto fu effettivamente dimostrato da Bekenstein.

E fin qui non ci sarebbe un immediato problema se linformazione rimanesse confinata allinterno
dellorizzonte degli eventi. Tuttavia Hawking nel 1974 pubblicò un articolo in cui sosteneva che un
buco nero può emettere spontaneamente radiazione termica fino ad evaporare, fenomeno peraltro, al momento, mai osservato.

Cosa accade all’informazione caduta precedentemente nel buco nero quando esso evapora?

Ed inoltre, che dire del teorema dellarea il quale, a fronte di uneventuale evaporazione del buco
nero risulterebbe evidentemente violato data linevitabile scomparsa del buco nero stesso?

Anche se lidea di Bekenstein, di unentropia generalizzata data dalla somma dellentropia dei buchi
neri e della materia esterna ad essi, salva la seconda legge della termodinamica, rimane tuttavia aperto il problema del teorema dellarea e dellinformazione.

Lipotesi di Hawking di un buco nero che possa evaporare pone una serie di problemi teorici,
conosciuti con il nome di paradosso dellinformazione, poiché nel lavoro originale la radiazione
di Hawking è puramente termica, col risultato che dellinformazione viene distrutta per sempre: si
pensi ad esempio ad alcune proprietà delle particelle catturate allinterno di un buco nero come la
massa, la carica elettrica, lo spin, lenergia, la quantità di moto, ecc. tutti dati che andrebbero completamenti persi.

Fintanto che nulla poteva uscire da un buco nero, si poteva pensare che linformazione, non più
accessibile, continuasse comunque ad esistere confinata al suo interno, ma nel momento in cui questo
non è più vero allora nascono delle difficoltà di interpretazione a livello quantistico. Infatti in
meccanica quantistica l’informazione non viene mai distrutta. I tentativi di spiegazione allo stato attuale risultano alquanto contorti, poco convincenti e sicuramente incompleti.

Personalmente ritengo che il problema possa essere spiegato diversamente.

In una mia precedente pubblicazione su questa rivista [1] dimostrai che il ragionamento di Hawking è
affetto da un errore e che in realtà un buco nero non potrà mai evaporare provando quindi che il
teorema dellarea è assolutamente generale e non presenta violazioni salvaguardando anche il contenuto dell’informazione nascosta.

E stato dimostrato, come si è detto, che l’entropia di un buco nero è proporzionale all’area del suo orizzonte degli eventi. Essa risulta misurata in unità di Planck
ossia, pixel infinitesimi (10^-66 cmq) che rappresentano il limite estremo della nostra capacità di
indagare linfinitamente piccolo. L’idea è che lo spazio-tempo potrebbe non essere perfettamente
liscio, esattamente come unimmagine digitale che evidenzia i propri limiti di risoluzione quando si zooma fino a dimensioni dellordine di grandezza dei suoi pixel.

L’informazione può essere quindi codificata sullo schermo olografico della sua superficie, il che
corrisponde ad una caratteristica particolare: studiare la fisica della superficie olografica
equivale a studiare la fisica del volume in essa racchiuso. Lo schermo olografico conserva una sorta
di memoria o di archivio, se si preferisce, delle proprietà della materia contenuta al suo interno.

Un processo analogo si verifica anche nel noto esperimento delle due fenditure, lesperimento
premiato nel 2002 dalla rivista Physics World come il più bello della fisica, in cui venne
realizzata una figura di interferenza non con onde classiche, come sarebbe lecito attendersi, bensì con particelle, per lesattezza elettroni.

Il segreto dell’Universo >> http://bit.ly/2IHDprN
Mente e materia nella scienza del terzo millennio
Fabrizio Coppola
www.macrolibrarsi.it/libri/__il-segreto-dell-universo-fabrizio-coppola-libro.php?pn=1567

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