Un team impegnato nello studio dell’energia oscura e del principio olografico ha elaborato un modello della possibile fine dell’universo, partendo dall’assunzione che l’universo sia in realtà un ologramma. Il principio olografico, una delle teorie più strane sull’universo, ha le sue origini nello studio teorico dei buchi neri. Affrontando il paradosso dell’informazione dei buchi neri, il fisico olandese Gerard ‘t Hooft ha dimostrato che il numero totale di gradi di libertà contenuti all’interno di un buco nero è proporzionale all’area superficiale del suo orizzonte anziché al suo volume. Questo approccio consente di esaminare l’entropia di un buco nero.
Dal punto di vista dell’informazione, ogni bit, rappresentato da un 0 o un 1, corrisponde a quattro aree di Planck, permettendo di derivare la formula di Bekenstein-Hawking per l’entropia, come illustrato dall’astrofisico francese Jean-Pierre Luminet in una recensione del 2016 sull’argomento. Per un osservatore esterno, l’informazione sull’entropia di un buco nero sembra persa una volta che gli oggetti attraversano l’orizzonte degli eventi, ma in realtà è codificata sulla superficie bidimensionale del buco nero, come in un ologramma. Di conseguenza, ‘t Hooft ha concluso che l’informazione assorbita da un buco nero potrebbe essere completamente recuperata durante il processo di evaporazione quantistica.
Sebbene questa prospettiva sia rassicurante, poiché i buchi neri non violano la seconda legge della termodinamica, ha portato a una concezione piuttosto stravagante: la fisica di un volume tridimensionale potrebbe essere descritta dal suo confine bidimensionale. Gli studiosi delle stringhe hanno avanzato l’ipotesi che l’intero universo potrebbe essere concepito come codificato in un confine bidimensionale, dando origine all’universo tridimensionale (e al tempo) che percepiamo.
Anche se questa è un’idea affascinante, affinché possa essere considerata un modello plausibile dell’universo, deve essere in grado di spiegare meglio le nostre osservazioni rispetto al modello standard e formulare previsioni corrette. L’energia oscura è una delle aree della fisica che dovrebbe essere interpretata alla luce del principio olografico.
Osservando l’universo dallo sfondo cosmico alle galassie più vicine, sappiamo che il nostro universo è in espansione. Ancora più sorprendente, sembra che questa espansione si sia accelerata circa 5-6 miliardi di anni fa. Esistono diversi modelli che tentano di spiegare il funzionamento dell’energia oscura, con spiegazioni che richiamano le idee del modello standard coinvolgendo le fluttuazioni quantistiche, sebbene nel principio olografico queste siano limitate e determinate dall’orizzonte degli eventi dell’universo.
Recentemente, i ricercatori hanno cercato di modellare l’impatto che l’energia oscura olografica potrebbe avere sull’universo. Secondo il modello standard, l’ipotesi prevalente è che l’energia oscura porterà alla separazione dell’universo, conducendo alla morte termica. Tuttavia, esistono altre possibilità, tra cui l’idea che l’energia oscura potrebbe aumentare di intensità e alla fine strappare l’universo.
Nel contesto del principio olografico, i fisici teorici hanno finora ritenuto che uno scenario di “big rip” fosse più probabile. Tuttavia, in un nuovo articolo che esplora la matematica dell’energia oscura olografica, non ancora sottoposto a revisione tra pari, un team di due fisici ha scoperto che lo strappo non era inevitabile, ma si stabilizzava nel tempo. L’evoluzione asintotica in questo caso è particolarmente interessante, come spiegano nel loro articolo.
Man mano che il tempo tende all’infinito, il parametro di Hubble, la densità di energia e la pressione diminuiscono, mentre il fattore di scala converge verso una costante, suggerendo la possibilità di un lungo congelamento derivante naturalmente dall’energia oscura olografica. In alcuni di questi modelli di lungo congelamento, si ipotizza che possa precedere un periodo di espansione esponenziale.
Pur essendo un’idea intrigante e utile per comprendere i diversi scenari di fine dell’universo, il principio olografico rimane un concetto di nicchia con molte questioni irrisolte. Non esistono prove dirette che supportino l’ipotesi di un universo olografico, e potrebbe non essere nemmeno verificabile sperimentalmente. Pertanto, è improbabile che ci preoccupiamo del destino di un universo in cui probabilmente non ci troveremo, miliardi di anni nel futuro.
L’articolo è stato pubblicato sul server di preprint arXiv.
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