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Il nostro Universo potrebbe essere una simulazione al computer

Siamo tutti immersi in una simulazione numerica come nel famoso film Matrix? Davvero il nostro Universo è una simulazione generata da un computer dietro al quale si nasconde una mente diabolica artificiale che ci sta usando? Di solito i film o i libri di fantascienza si basano su questo concetto per cui nulla è reale. Ma questa idea è antica e risale addirittura a Platone e venne perseguita da Cartesio alcuni secoli dopo, anche se nessuno finora ha presentato prove concrete che questa ipotesi sia effettivamente possibile. Oggi, però, un gruppo di ricercatori dell’Università di Bonn hanno pubblicato i risultati di uno studio che fornisce un metodo attraverso il quale sarebbe possibile eseguire un test per verificare il fatto che l’Universo in cui viviamo è effettivamente una simulazione numerica.

Alcune simulazioni numeriche che descrivono la struttura su larga scala dell’Universo secondo i modelli cosmologici attuali.

Chiedersi se siamo consapevoli del mondo che ci circonda è un dilemma che è stato da sempre posto da filosofi e pensatori. Una prima argomentazione venne trattata nel dialogo Repubblica dove Platone spiegava, attraverso l’allegoria della caverna, l’esistenza ideale dell’uomo che non pensa. Platone, che viene considerato il padre della filosofia occidentale, riteneva invece che l’unico modo di comprendere il mondo reale dovesse passare attraverso la matematica e la geometria da cui gli studenti avrebbero potuto derivare indizi fondamentali sui processi fisici della natura. Alcuni secoli dopo, il filosofo francese Cartesio, a cui spesso vengono attribuiti gli studi sulla metafisica, sollevò di nuovo il problema del cosiddetto “esperimento mentale” che doveva far sì che i suoi lettori assumessero una posizione radicale contro ogni dubbio. Portando l’esempio di un demone che tiene in trappola gli uomini in un mondo virtuale, Cartesio chiedeva ai lettori di considerare tutte le loro esperienze sensoriali che li portassero verso la ricerca di una certa premessa. Egli è famoso per la sua frase “cogito ergo sum”, cioè io penso dunque sono, punto di partenza per costruire un quadro della realtà. In seguito, alcuni critici sostennero che l’esistenza di pensieri non implica necessariamente che esista un pensatore.

Alcune simulazioni numeriche che descrivono la struttura dello spazio tridimensionale a forma di lattice applicando le leggi della cromodinamica quantistica.

L’idea dei ricercatori tedeschi, guidati dal professor Silas Beane, deriva dai calcoli numerici che vengono già realizzati per descrivere la struttura su larga scala dell’Universo, almeno come noi lo comprendiamo. In generale, queste simulazioni si basano su modelli tridimensionali per mezzo dei quali si creano delle strutture a forma di lattice per tener conto delle distanze relative tra gli oggetti virtuali e per descrivere la loro evoluzione in funzione del tempo. Ma i ricercatori tedeschi suggeriscono, invece, che una struttura a forma di lattice può essere ricostruita anche a partire dal mondo delle particelle elementari applicando cioè le leggi della cromodinamica quantistica, la teoria che descrive le forze nucleari a livello subatomico. In altre parole, gli scienziati ritengono che simulare le leggi della fisica a questi livelli fondamentali sia equivalente, più o meno, a riprodurre quei processi fisici che avvengono su scale cosmologiche. Tuttavia, applicare le equazioni matematiche a queste dimensioni estremamente piccole è alquanto complicato e nonostante vengano utilizzati super computer molto potenti i ricercatori devono simulare regioni di spazio su scale dell’ordine del femtometro (1 femtometro = 10-15 metri) o del quadrilionesimo di metro. Il problema principale con queste simulazioni consiste nel fatto che le leggi della fisica devono essere ‘adattate’ ad una struttura discreta tridimensionale a forma di lattice che evolve nel tempo. E da qui che deriva la proposta dei ricercatori tedeschi. Per provare il fatto che viviamo in un mondo virtuale dobbiamo trovare delle evidenze di una sottostruttura a forma di lattice andando a determinare i suoi punti finali o estremi. Infatti, se veramente vivessimo in una realtà virtuale, questa struttura a forma di lattice dovrebbe implicare, per sua natura, un limite alla quantità di energia associata alle particelle dato che nulla può essere più piccolo della struttura stessa del lattice. In altre parole, se il nostro Universo fosse una simulazione numerica allora ci deve essere un modo per misurare lo spettro di energia delle particelle determinando il punto di variazione (cut off) quando l’energia viene dispersa a causa delle interazioni con la radiazione cosmica di fondo. Ora, questo punto di cut off esiste nello spettro di energia dei raggi cosmici ed è noto come limite di Greisen–Zatsepin–Kuzmin (effetto GZK). Questo calo nella distribuzione dell’energia dei raggi cosmici è ben studiato e si ha quando le particelle energetiche interagendo con la radiazione cosmica di fondo perdono energia man mano che percorrono lunghe distanze cosmologiche. I ricercatori calcolano che la struttura spaziale del lattice causa un ulteriore ‘segnale caratteristico’ nello spettro di energia, in altre parole i raggi cosmici ‘preferiscono’ viaggiare lungo gli assi del lattice. Ma allora ciò vuol dire che non osserveremmo i raggi cosmici in maniera uguale da ogni direzione del cielo. Insomma, i ricercatori stanno oggi cercando di svelare alcuni segreti che si celano nell’Universo dato che non tutto sembra come appare. Comunque sia, l’ipotesi che il nostro Universo potrebbe rivelarsi una simulazione risulta molto affascinante ma allo stesso tempo potrebbe essere limitata dalla nostra comprensione dei concetti fondamentali della cromodinamica quantistica.

ArXiv: Constraints on the Universe as a Numerical Simulation

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cromodinamica quantistica | interazioni fondamentali | particelle elementari | radiazione cosmica di fondo | raggi cosmici | struttura su larga scala universo

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