Pier Francesco Roggero, Michele Nardelli, Francesco Di Noto: Wormholes, Universo e Stringhe

WORMHOLES, UNIVERSO E STRINGHE

Ing. Pier Francesco Roggero, Dott. Michele Nardelli, Francesco Di Noto Abstract

In this paper we show an interesting i nteresting theory about ab out the space-time concerning conc erning the wormhole . .

Versione 1.0 14/02/2013 Pagina 2 di 30

1. WORMHOLE DISTRUTTIVO FORMATO DA UN BUCO NERO CONNESSO AD UN BUCO BIANCO ..... 3 2. PROBLEMA DELLA VELOCITÀ DELLE STELLE STELLE IN UNA GALASSIA GALASSIA ........................................... ..................................................... .......... 9 3. FORMA DELL’UNIVERSO ............................................. .................................................................... .............................................. ..............................................10 .......................10 4. TEMPO RELATIVISTICO IN UN WORMHOLE................................... WORMHOLE.......................................................... .............................................. ........................... ....12 12 5. UNIVERSO FORMATO DAL TESSUTO SPAZIO-TEMPO: IL VUOTO CHE NON È’ VUOTO..................14 6. LA LUCE ............................................. .................................................................... .............................................. .............................................. .............................................. ........................... ....17 17 7. MATERIA MAT ERIA OSCURA NON NECESSARIA................................................ NECESSARIA....................................................................... ..............................................19 .......................19 8. DIMENSIONI DELL’UNIVERSO................................. DELL’UNIVERSO........................................................ .............................................. .............................................. ........................... ....22 22 9. UNIVERSO OLOGRAFICO, BUCHI NERI E STRINGHE……………………………………………………… STRINGHE………………………………………………………………23 ………23

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1. WORMHOLE DISTRUTTIVO FORMATO DA UN BUCO NERO CONNESSO AD UN BUCO BIANCO Un buco nero supermassiccio è un buco nero, con una massa milioni o miliardi di volte superiore a quella del nostro Sole. Si ritiene che quasi tutte le galassie, inclusa la nostra Via Lattea, contengano un buco nero supermassiccio al loro interno. Se immaginiamo che da una parte, al di fuori dell'orizzonte degli eventi del buco nero, ci sia una galassia A e dalla parte opposta ci sia un'altra galassia B, formata però da antimateria e situata fuori dall'orizzonte degli eventi del buco bianco, possiamo ipotizzare molte molt e cose. In questo caso si tratta di un wormhole “distruttivo” a differenza dei wormhole formati invece da 2 buchi neri alle estremità oppure da wormhole formati da 2 buchi bianchi alle estremità. II punto all'interno del wormhole è un punto di singolarità spazio-temporale. In questo punto tutta la materia della galassia A cadrà all'interno del proprio buco nero. Come modellino in scala possiamo pensare ad una vasca gigante colma d'acqua e con un piccolissimo scarico dove fuoriesce pian pianino l'acqua, simile al buco nero che inghiotte tutto quello che entra: materia e luce. La stessa cosa si verifica per la galassia B dove la sua “antimateria” cadrà all'interno del proprio buco bianco. All'impatto, ovvero, all'interno del wormhole dove è situato il punto di singolarità materia e antimateria si annichiliscono emettendo fotoni ad alta energia corrispondenti ai raggi gamma, che si osservano anche nella nostra Via Lattea. Questo spiegherebbe anche come nella teoria del Big bang, nell'universo iniziale materia e antimateria dovevano essere presenti in proporzioni uguali e di conseguenza con la creazione dei wormhole non hanno dato luogo luogo ad un immediato processo processo di annichilazione che avrebbe dovuto dovuto fare scomparire l'intero universo neoformato. Quindi materia e antimateria sarebbero di nuovo presenti in quantità uguali divise da un wormhole senza possibilità di autodistruzione. Un'altra conseguenza conseguenza che concerne concerne il buco nero supermassiccio supermassiccio o buco bianco bianco supermassiccio supermassiccio per l'altra galassia, e che è completamente irrilevante quale delle 2 galassie sia fatta di materia o di antimateria, sono 2 galassie legate tra di loro ma che non si possono MAI toccare. Questa configurazione galassia A – wormhole – galassia B è un sistema stabile che sta in piedi da solo, ovvero le forze gravitazionali dell'intero sistema fanno sì che il sistema non ha bisogno di un'altra galassia e quindi di altra massa per essere attratta. Le forze gravitazionali della galassia A si contrappongono alle forze gravitazionali della galassia B e il wormhole è stabile.

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Sia la galassia A che la galassia B con i loro buchi supermassicci fanno anche da motore per tutte le stelle che sono contenute e che sono attratte dal centro della loro galassia, un po' come la vasca da bagno o come una cascata con la corrente che spinge l'acqua (la materia) all'interno del buco o del wormhole.

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Fig. 1: Wormhole generico

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Fig. 2: Wormhole formato da un buco nero e da un buco bianco

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La figura 2 nel nostro modello presenta delle modifiche sostanziali e significativamente diverse. Il buco disegnato a destra è un buco bianco dove entra l'antimateria dell'altra galassia. Il buco bianco è antitetico al buco nero, poiché le leggi della fisica fi sica sono simmetriche rispetto al tempo, invece di catturare o inghiottire la materia che entra nel suo campo gravitazionale, il buco bianco emette materia e al suo interno niente può entrare.. Ma se, come abbiamo ipotizzato, al di fuori del buco bianco si ha una galassia formata da antimateria questa è costretta ad essere attratta nel suo buco bianco, così come succede per l'altro capo del cunicolo spazio-temporale wormhole. L'impatto della materia e dell'antimateria all'interno del cunicolo è tale che si ha una completa autodistruzione della materia e dell'antimateria. Le 2 galassie non sono quindi raggiungibili attraverso il wormhole. Si tratta di 2 universi-isola separati che non sono raggiungibili raggiungibili in nessun modo. La teoria secondo le quali entrando entrando in un buco nero si uscirebbe da un buco buco bianco in una regione regione dell'universo diversa nello spazio e, forse, anche nel tempo, da quella del buco nero stesso con questo modello non è possibile e non ha senso. Si eliminano anche i paradossi dei viaggi in un tempo passato. Con questo modello, siccome la materia che entra in un buco nero tende ad accumularsi in continuazione, ad addensarsi ed a creare una massa sempre più grande, la forza di gravità aumenta a dismisura e di conseguenza aumenta anche l'energia che tiene uniti gli atomi, la pressione e la temperatura andrebbero a valori inusuali, ma questo ora non è più possibile in quanto la materia viene annichilita dall'antimateria e viceversa. Ricordiamoci che i raggi raggi gamma nello spettro elettromagnetico elettromagnetico sono fotoni con la massima massima energia, massima frequenza superiore ai 300 EHz (Exahertz) e lunghezza d’onda minore inferiore al pm (picometro) ovvero particelle dell’ordine dei nuclei atomici. Dalla formula E = hf abbiamo i valori massimi di energia e temperature superiori ai 10.000.000 °C.

Sappiamo che nelle galassie buona parte dell'energia, dell'energia, viene emessa emessa verso l'esterno lungo lungo un doppio getto che si diparte dal nucleo galattico. In circa il 10% delle galassie attive è presente un doppio getto che si estende in direzioni diametralmente opposte dal nucleo ad una velocità simile a quella della luce. Il meccanismo con cui si originano questi 2 getti potrebbe proprio essere spiegato dalla potentissima energia emessa dai raggi gamma dove un getto fuoriesce dal buco nero mentre l’altro getto fuoriesce dal buco bianco.

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In questo caso bisogna però supporre che le 2 galassie, una di materia e l’altra di antimateria devono essere abbastanza vicine, ovvero che il cunicolo del wormhole sia breve. Siccome nel restante 90% delle galassie attive non è presente questo fenomeno le 2 galassie sono molto lontane, in quanto il secondo getto non si vede da Terra. Un getto è comunque sempre visibile e ciò conferma la grandissima visibilità che si ha nel nucleo centrale della galassia tipico anche dei quasar e dei blazar.

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2. PROBLEMA DELLA VELOCITÀ DELLE STELLE IN UNA GALASSIA Attualmente si crede che in molte galassie, la distribuzione della massa in una galassia fa sì che la velocità orbitale della gran parte delle stelle attorno al centro galattico non dipenda necessariamente dalla loro distanza dal centro. Mentre fuori dalle regioni del “buldge” o “core” della galassia, la velocità tipica è compresa fra 210 e 240 km/s. e pertanto, il tipico periodo orbitale di una stella è direttamente proporzionale alla lunghezza della traiettoria percorsa e quindi valgono le leggi di Keplero. Nel core o nel nucleo si sono osservate stelle con velocità superiori a 10.000 km/s. Prendendo come modellino un’enorme vasca piena di acqua con un minuscolo scarico, l’acqua nelle vicinanze dello scarico gira in maniera vorticosa, secondo la forza di Coriolis per poi scivolare nello scarico. Questo è esattamente ciò che accade vicino al buco nero supermassiccio dove l’enorme forza di gravità fa ruotare a velocità sempre maggiori le stelle nelle sue vicinanze fino a quando poi non “cadono” al suo interno per essere ingurgitate e successivamente successivamente annichilite. Vale quindi sempre la legge di gravitazione di Newton e in questo caso non è il caso di scomodare la presenza di materia oscura. Anche il modello della vasca da bagno con scarico ben si adatta al "problema dell'attorcigliamento" delle galassie a spirale: se si suppone infatti che le parti più interne dei bracci di spirale ruotino più lentamente delle parti esterne, la Via Lattea si dovrebbe "attorcigliare" così tanto che la struttura a spirale ne verrebbe staccata. Questo scenario è in realtà l'opposto di quanto si osserva nella galassie spirali; per questo motivo gli astronomi suppongono che i bracci di spirale si formino come risultato di un'onda emanata dal centro galattico e quindi dal buco nero supermassiccio che tutto ingurgita. i ngurgita.

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3. FORMA DELL’UNIVERSO Se ora consideriamo che le galassie sono tutte unite dai wormhole possiamo affermare che le galassie dell'Universo sono legate gravitazionalmente in strutture gerarchiche di ammassi, che ricalcano un po’ la forma di un frattale (e ( e qui entra in scena il rapporto aureo φ = 5 + 1 / 2 .) Questi ammassi, che contengono diverse migliaia di galassie concentrate in un'area di pochi megaparsec (1Mpc = un milione di parsec), sono spesso dominati da una singola galassia ellittica gigante e più brillante delle altre, che col tempo disgrega le sue galassie satelliti a causa della sua grande forza di marea, un effetto secondario della forza gravitazionale che segue la legge dell'inverso della distanza al cubo e perciò sono di valori immensi vicino ai buchi neri dove la distanza è piccolissima in rapporto. Se aumentiamo la scala, gli ammassi e le associazioni, spesso insieme ad alcune galassie singole, sono a loro volta raggruppati in superammassi di galassie, che contengono decine di migliaia di galassie. Al livello dei superammassi le galassie sono disposte all'interno di vaste superfici e filamenti, che sono circondati da vaste aree vuote. Questi filamenti che sono una delle strutture più grandi dell’Universo, sono forme che somigliano a stringhe con una lunghezza tipica da 200 a 500 milioni di anni luce. Allora la maggior parte della materia visibile nell'universo si raccoglie in galassie, che a loro volta si aggregano in ammassi che possono contenere da 1013 a 1016 masse solari. Successivamente questi si associano per formare gruppi più grandi, i superammassi, che risultano essere i maggiori elementi visibili dell'universo, fino a raggiungere grandezze dell'ordine di decine di milioni di parsec. Questi superammassi sono collegati da filamenti luminosi di galassie, che separano zone scure di spazi vuoti che hanno dimensioni di decine di milioni di parsec. Nel loro insieme, i superammassi e i filamenti che li collegano fanno parte di un'unica struttura filamentosa, cioè di un unico filamento. Tutti questi elementi sono disposti in modo tale da disegnare una specie di forma a groviera o a spugna. Ma se tutte le galassie sono unite dai wormhole, si ha una rete cosmica costituita da galassie di materia ed antimateria. Nella figura 2 si hanno quindi più buchi neri e bianchi legati rispettivamente ad altri corrispettivi buchi bianchi e neri con tanti cunicoli che sono legati tra di loro, ovvero non esiste solo un cunicolo come in

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figura ma diversi cunicoli che sfociano in altre galassie che sono quindi tutte legate gravitazionalmente tra di loro. Sono quindi possibili wormhole con le 2 estremità formate da 2 buchi neri con 2 galassie di materia, quelle formate da 2 buchi bianchi con 2 galassie di antimateria o quelli distruttivi formati da un buco nero e da un buco bianco e rispettivamente con una galassia di materia e l’altra di antimateria.

Possiamo per analogia e per semplicità considerare come modello l’intero universo ad un immenso cervello, dove le cellule nervose dei neuroni sono le galassie, gli assoni i cunicoli uscenti dei wormhole e i dendriti le entrate dei buchi neri/bianchi che sono all’estremità dei cunicoli. Questa rete neurale è quindi simile alla rete cosmica a larga scala ed è in continua evoluzione dinamica. Nell’universo, ricordiamoci, come nella vita non c’è nulla di statico. Nell'universo osservabile sono presenti probabilmente più di 100 miliardi di galassie; gran parte di esse ha un diametro compreso fra 1000 e 100.000 parsec e sono di solito separate da distanze dell'ordine di milioni di parsec (megaparsec, Mpc). Incredibilmente il numero di circa 100 miliardi di galassie si avvicina al numero di neuroni in un cervello umano!

Se queste sono le distanze tra le galassie i cunicoli che li uniscono devono avere queste distanze di milioni di parsec. La maggior parte delle galassie sono quindi disposte nell'Universo organizzate secondo precise gerarchie associative, dalle più piccole associazioni, formate da alcune galassie, agli ammassi, ai più imponenti superammassi galattici. Queste grandi strutture sono di solito disposte all'interno di enormi filamenti, che circondano immensi vuoti dell'universo.

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4. TEMPO RELATIVISTICO IN UN WORMHOLE All'orizzonte degli eventi, per la relatività generale il tempo proprio di un osservatore in caduta libera appare più lento all'aumentare del campo gravitazionale fino quasi ad arrestarsi completamente sull'orizzonte. Quindi un astronauta che stesse precipitando verso un buco nero percepirebbe di impiegare un tempo quasi infinito e, se potesse sopravvivere all'enorme gradiente, ovvero per descrivere le variazioni intensissime del campo gravitazionale, non percepirebbe nulla di strano all'avvicinarsi dell'orizzonte; al contrario un osservatore esterno vedrebbe i movimenti dello sfortunato astronauta rallentare progressivamente fino quasi ad arrestarsi del tutto quando raggiunge il raggio di Schwarzschild, che è il raggio di apertura del buco nero fino all’orizzonte degli eventi, e che è direttamente proporzionale alla massa del buco nero. Al contrario degli oggetti dotati di massa, i fotoni privi di massa non vengono rallentati o accelerati accelerati dal campo gravitazionale del buco nero, ma subiscono un fortissimo spostamento verso il rosso se sono in uscita o verso il blu se sono in entrata al buco nero. Dalle formule relativistiche di Lorentz sappiamo che all’aumentare della velocità di un oggetto o all’aumentare del campo gravitazionale, come nel caso dei buchi neri o bianchi se consideriamo l’antimateria abbiamo che, per un osservatore esterno si ha: •

la massa o equivalentemente l’energia dell’oggetto aumenta (E = m c 2 )

•

le dimensioni spaziali dell’oggetto si accorciano

•

il tempo proprio dell’oggetto si allunga

Siccome a velocità della luce c non può arrivare nessun oggetto dotato di massa, ad eccezione dei fotoni che sono però privi di massa e viaggiano proprio a velocità costante c, tutti e 3 i parametri di prima non danno mai valori infiniti. Questo vale anche per il campo gravitazionale dove si ha la deformazione o curvatura dello spaziotempo perché non esiste un campo gravitazionale infinito. Anche nella curvatura dello spazio-tempo non c’è mai una spaccatura che comporterebbe un valore infinito di gravità. Il buco nero è solo una specie di imbuto del tessuto spazio-temporale e non dà origine a nessuna spaccatura perché il cunicolo lo collega ad un altro buco nero/bianco. Il fatto che i 3 parametri considerati prima di massa, dimensione e tempo non diano valori infiniti ben si adatta a tutte le formule di fisica e quindi della natura. Non ci sono singolarità.

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Se per ipotesi esistessero valori infiniti ad esempio un oggetto con massa infinita, dimensioni spaziali zero e tempo proprio infinito quest’oggetto sarebbe immortale, senza corpo ovvero uno spirito, ma ciò nel mondo reale con i nostri limiti e le nostre formule fisiche ma sempre finite è assolutamente impossibile! Questa singolarità può essere stata il Big Bang che ha originato tutto il nostro universo e il tessuto spazio-tempo. In questo modello col Big Bi g Bang ha origine lo spazio e contemporaneamente contemporaneamente anche il tempo.

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5. UNIVERSO FORMATO DAL TESSUTO SPAZIO-TEMPO: IL VUOTO CHE NON È’ VUOTO Dobbiamo immaginarci che la curvatura dello spazio-tempo provocato dalle masse non è solo un tessuto su un piano come disegnato nella figura fi gura seguente: Fig. 3

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Supponiamo di avere una una sfera che si sta espandendo, espandendo, da quando è scoppiato scoppiato il Big Bang, e dove le masse delle stelle, dei pianeti e di tutti i corpi celesti sono ovviamente all’interno e sono parte integrante dello spazio-tempo. La curvatura esiste perché tutto il tessuto spazio-temporale fa da “sostegno” per tutte le masse all’interno dell’universo o dell’universo tessuto spazio-temporale. Il tessuto spazio-temporale è quindi il vuoto dove vale la legge di gravitazione universale, ma questo senza il “sostegno” dato dalla sfera o dal volume spazio-temporale che permea tutti gli oggetti, non permetterebbe di far ruotare su orbite ellittiche i pianeti, le stelle e tutti gli altri oggetti celesti. Il movimento stesso della Terra attorno al nostro Sole è sì governato dalla legge di gravitazione universale:

F = GMm r 2 Ma le orbite quasi circolari circolari e complanari dei pianeti pianeti attorno al Sole sono dovute dovute proprio perché esiste esiste questo “sostegno” dato dal tessuto t essuto spazio-tempo. Possiamo immaginare come dei “solchi” le traiettorie dei pianeti attorno al Sole. Questi solchi derivano dalle masse dei pianeti che incurvano “sopra e sotto” (il “”sopra” nella fig. 3 non è disegnato) il tessuto spazio-temporale e che banalmente non possono finire quindi fuori orbita! Se qualche “solco” non è complanare, come l’orbita di Plutone, è semplicemente dovuto al fatto che la sua massa è talmente piccola e la sua distanza dal Sole talmente elevata che l’orbita risulta inclinata rispetto al piano dell’eclittica di 17° gradi. Ovviamente anche Plutone con il suo “solco” un po’ inclinato non può finire fuori pista. Anche la precessione o avanzamento del perielio del pianeta Mercurio attorno al Sole, ben spiegato dalla relatività generale, è semplicemente spiegato dal tessuto spazio-tempo che deforma un po’ il solco scavato dal pianeta essendo quello quello più vicino al Sole che lo perturba un po’. Questa configurazione di oggetti celesti con orbite quasi complanari si applica anche alla galassie, dove tutti i corpi orbitano al buco nero supermassiccio e la loro tipica forma è dovuta al tessuto spaziotemporale in cui sono incastrate che le rende simili a dei dischi appiattiti con il nucleo al centro un po’ più grande delle regioni periferiche. Si badi bene che il tessuto spazio-temporale in continua espansione dallo scoppio del Big Bang e che permea è proprio tutto l’universo così come lo vediamo.

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Questo tessuto spazio-temporale è ovviamente il vuoto ma, secondo quanto descritto, è più giusto chiamarlo con il primo termine. Come modello di riferimento possiamo prendere l’acqua dove l’oceano e’ il i l tessuto spazio-temporale e dove tutto “galleggia” molto bene e non sprofonda!

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6. LA LUCE Nel nostro modello allo scoppio del Big Bang, che come abbiamo visto era l’unico punto di singolarità, si è originato il tessuto spazio-temporale che si sta espandendo e che è l’universo stesso. Ma la luce o meglio le radiazioni elettromagnetiche come nascono? nascono? Se consideriamo consideriamo la luce perché perché è l’unica radiazione radiazione per noi visibile che è solo una piccolissima dell’intero spettro elettromagnetico, questa si origina proprio dal Big Bang. Ma vediamo come. In “principio” allo scoppio del Big Bang questo punto di singolarità presenta massa e tempo infiniti e dimensione zero per la celeberrima equazioone di Einstein: E = m c2 E quindi anche l’energia “in principio” era infinita. Da questa energia infinita che è il motore dell’universo si originano tutte le onde elettromagnetiche che si propagano all’interno del tessuto spazio-temporale e nasce così la nostra beneamata luce! Ma perché le onde elettromagnetiche viaggiano nel vuoto o meglio nel tessuto spazio-temporale a velocità costante c = 300.000 km/s?

c=

1 µ ε o

o

Dalla legge già conosciuta abbiamo un’ulteriore validità di questa ipotesi. In questa formula µ0 e ε0 sono rispettivamente la permittività elettrica del vuoto e la permeabilità magnetica del vuoto. Ricordiamoci che il vuoto è il tessuto spazio-temporale. La permittività elettrica del tessuto spazio-temporale è una costante inversamente proporzionale alla forza elettrica tra 2 cariche elettriche (per gli isolanti la forza elettrica è minore perché ε = ε0 εr è maggiore e dove εr è un numero che dipende dall’isolante). La permeabilità magnetica del tessuto spazio-temporale è un parametro che esprime l'attitudine di una sostanza a lasciarsi magnetizzare. E’ l’analogo di prima ma per i campi magnetici.

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Ciò si adatta alle radiazioni elettromagnetiche dotate di un campo elettrico e di un campo magnetico ortogonali tra di loro e dal vettore di propagazione propagazione delle onde sempre ortogonale tra di loro a formare il cosiddetto vettore di Poynting. E’ per questo motivo che la velocità della luce è INTRINSECA al tessuto spazio-temporale in cui è immersa e vale proprio c.

Nulla può andare più veloce della luce o delle onde elettromagnetiche (quindi della velocità c) perché sono costituite da fotoni privi di massa. Tutti i corpi o gli oggetti celesti fatti di materia non possono assolutamente superare questo limite perché come abbiamo visto potrebbero dare origine ad un altro Big Bang! E quindi la velocità c è quella massima consentita dalle leggi fisiche. In altre parole la velocità della luce quando passa attraverso una sostanza trasparente, come l'aria, l'acqua o il vetro, la sua velocità c si riduce a v=c/n (dove n è il valore dell'indice di rifrazione del mezzo) ed è sottoposta a rifrazione. Abbiamo n = 1 nel vuoto e n > 1 nella materia. L'indice di rifrazione dell'aria di fatto è molto vicino a 1 e quindi sulla Terra la velocità è di pochissimo inferiore a c.

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7. MATERIA OSCURA NON NECESSARIA Se il tessuto spazio-temporale originatosi dal punto di singolarità del Big Bang rappresenta l’universo in espansione non non è il caso di scomodare la presenza di di questa materia, che come dice il nome stesso, non si è mai vista. Le galassie, oltre a formarsi, si mantengono integre anche se la materia visibile, composta da barioni che sono una famiglia di particelle composte da tre quark, non può sviluppare abbastanza gravità per tale scopo. Questo però si spiega come avevamo già visto nei paragrafi precedenti, con il i l tessuto spazio-temporale che “sostiene” e che tiene compatta e unita la galassia, incastrata al suo interno. Ricordiamoci che nel punto di singolarità la massa o equivalentemente l’energia era infinita. Questa energia è stata espulsa al momento dello scoppio del Big Bang. Siccome la temperatura è direttamente proporzionale alla quarta potenza della temperatura, si aveva “in principio” anche una temperatura infinita. La formula è la seguente: E = εσ T 4 dove ε è l’emissività compresa fra i valori 0 (per i corpi idealmente bianchi) e 1 (per i corpi idealmente neri) e σ è la costante di Stefan-Boltzmann. Si sono così formati, nel tempo, tutti gli oggetti celesti che vediamo nel nostro universo. E’ quindi dall’energia che è stata iniettata dal Big Bang che si sono originate dapprima le onde elettromagnetiche a temperatura altissima come i raggi gamma e raggi x con le loro tipiche frequenze f date dalla seguente formula: E = hf In un tempo successivo, quando la temperatura è iniziata a scendere si è formata la massa. Questa massa è da intendersi all’inizio come massa elettromagnetica dove le onde elettromagnetiche a causa dell’abbassamento di temperatura hanno dato origine a questa massa. Se diminuisce la temperatura le onde elettromagnetiche dotate di un campo elettrico E e di un campo magnetico B le cariche elettriche essendo in continuo moto con il campo da esse stesse

generato, si genera così un’interazione e la nascita di una massa inerziale.

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Vediamo come: Si ha anche in questo caso come per il vettore di Poynting la creazione di 3 vettori tutti perpendicolari tra di loro. Il 1° vettore è la velocità di propagazione Il 2° vettore è la massa elettromagnetica Il 3° vettore perpendicolare agli altri 2 ed è quello che rappresenta la massa non-elettromagnetica. Il 3° vettore di massa non-elettromagnetica si riconduce alla massa inerziale se il corpo è scarico.

La massa inerziale di un corpo deriva perciò dall’abbassamento di temperatura con la creazione di cariche elettromagnetiche che interagiscono tra di loro attraverso i campi elettrici e magnetici da loro stesse generate. Si creano quindi 2 masse, una elettromagnetica, elettromagnetica, e l’altra che è la massa inerziale di Newton come la intendiamo noi. Una volta creata la massa inerziale si ha la creazione della materia con atomi, quark. Massa inerziale e materia sono perciò concetti equivalenti, con la massa che si incastra nel tessuto spazio-temporale.

E’ molto probabile che lo spazio dalla singolarità in cui aveva dimensione zero si espanda, insieme al tempo, in una sfera di raggio “quasi infinito” e che il tempo invece abbia iniziato dal valore infinito della singolarità un count-down verso il “quasi zero”. Anche la temperatura come l’energia dai valori infiniti stanno decrescendo decrescendo verso valori di zero. Il temine “quasi” è qui utilizzato perché nel nostro universo non possono esserci valori infiniti o raggiungimento dei limiti imposti dalla natura. Non sono MAI possibili valori estremi!

Nella natura fisica delle leggi, in altre parole, non si ha mai una circonferenza perfetta e il numero trascendente π lo dimostra. Non si raggiunge neanche il valore di temperatura assoluta dello zero gradi Kelvin (-273,16°C) e quindi neanche i limiti sono raggiungibili. Insomma la perfezione non esiste! Tutte le leggi fisiche sono equazioni matematiche che sono solo approssimazioni della realtà fisica della Natura di tutto ciò che è all’interno dell’universo e che a rigor di logica non dovrebbero avere avere il segno di uguale = ma solo di circa uguale ≈

Non esiste quindi massa mancante e non che questa materia non emetta alcuna radiazione elettromagnetica. Si tratta solo di formule di fisica che sono delle approssimazioni e ciò che conta veramente è proprio l’espansione del tessuto spazio-tempo con cui è costruito l’universo dalla sua nascita.

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8. DIMENSIONI DELL’UNIVERSO Edwin Hubble dimostrò che tutte le galassie e gli oggetti astronomici distanti si stanno allontanando l'uno dall'altro, come previsto dall'espansione cosmica. Calcolando lo spostamento verso il rosso dei loro spettri elettromagnetici per determinare la distanza e la velocità di tali oggetti, egli mostrò che tutti gli oggetti si stanno allontanando tra loro e che la loro velocità è proporzionale alla distanza, caratteristica di un'espansione metrica spaziale. Ulteriori studi hanno mostrato che l'espansione è isotropa e omogenea, cioè sembra non avere un punto privilegiato come "centro" dell'espansione, ma appare universale e indipendente da ogni punto "centrale" fissato. La distribuzione isotropa nel cosmo dei lampi o raggi gamma dei wormhole distruttivi e delle supernovae è una conferma del principio cosmologico, ovvero l'universo appare uguale in tutte le direzioni (cioè è isotropo) e ha all'incirca le stesse proprietà in ogni punto (cioè è omogeneo).. Il principio di Copernico ovvero nessuna posizione nell'universo è privilegiata, cioè l'universo non ha un "punto di partenza", non è stato verificato direttamente su scala cosmologica finché non sono stati misurati gli effetti della radiazione cosmica di fondo sulla dinamica dei sistemi astronomici più distanti. La radiazione di fondo è la radiazione elettromagnetica residua prodotta dal Big Bang che permea l'universo. Nonostante lo spazio tra stelle e galassie appaia nero con un telescopio ottico tradizionale, tramite invece un radiotelescopio è possibile rilevare una debole radiazione isotropa di fondo in tutte le direzioni che non è associata associata ad alcuna stella, galassia, o altro corpo celeste. celeste. Tale radiazione cosmica cosmica ha intensità maggiore nella regione delle microonde dello spettro elettromagnetico. Se assumiamo come vera l’ipotesi del Big Bang la radiazione era più calda in tempi passati. Il raffreddamento uniforme della radiazione di fondo avvenuto in miliardi di anni è spiegabile se l'universo sta attraversando una fase di espansione metrica. Ad oggi non è stata data una risposta definitiva sulla dimensione dell'universo, né sulla questione della sua finitezza o infinitezza. Le conoscenze ad oggi disponibili, derivate da osservazioni e analisi scientifica, postulano un universo finito ed in espansione.

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Se l'universo non fosse stato in continua espansione progressiva, progressiva, il suo raggio misurerebbe esattamente la sua età, cioè il suo orizzonte sarebbe a 13,7 miliardi di anni luce; la distanza effettiva di questo orizzonte è più grande, perché nel tempo trascorso affinché la luce possa arrivare fino all'osservatore, questa distanza ha continuato ad aumentare linearmente. Si potrebbe stimare che ipoteticamente se questa recessione fosse a velocità media costante, lo spazio si potrebbe essere espanso per circa 47 miliardi di anni luce (4,7×1023 km). Questo comporterebbe eventualmente un diametro, dall'osservatore, di 93 miliardi di anni luce, il volume di un tale spazio sarebbe di 5×10 32 anni luce cubici (immaginando una regione sferica); queste dimensioni potrebbero contenere circa 7×10 22 stelle, organizzate in circa 10 11 galassie (cento miliardi), agglomerate, come abbiamo visto, in gruppi, ammassi di galassie e superammassi. Per quanto riguarda la parte osservabile dell’universo , va notato che per le zone più distanti dall'osservazione la recessione avviene a velocità superluminali e la velocità di espansione, poiché in costante accelerazione, accelerazione, non permette alla luce degli oggetti che si trovino t rovino oltre la distanza di Hubble di raggiungerci, poiché lo spazio si dilata più velocemente della luce, che non potrà mai raggiungere l'osservatore, creando un orizzonte degli eventi di un buco nero; se si aggiunge la relazione tra spazio e tempo ad oggi considerata valida e la fenomenologia dei buchi neri, in tale orizzonte dell'universo, una stella o particella avvicinandosi avvicinandosi al limite, apparirà all'osservatore all'osservatore rallentare, fino ad arrestarsi dopo dopo un tempo quasi infinito sull'orizzonte dove il tempo è quasi zero. Attualmente si pone l'orizzonte dell'universo a circa 16 miliardi di anni luce, che comunque poco si discosta dall’età presunta dell’universo di 13,7 miliardi di anni luce.

9. UNIVERSO OLOGRAFICO, BUCHI NERI E STRINGHE (Contributo di Michele Nardelli) Riguardo alla tesi di un Universo inteso come una sorta di ologramma è utile soffermarci sugli studi condotti da alcuni teorici di stringa sui buchi neri. Essendo la teoria delle stringhe una buona candidata a teoria del tutto, quello che viene descritto per i buchi neri può essere benissimo usato per una maggiore comprensione dell’Universo olografico. Questo tenendo presente anche che l’opposto di ogni buco nero (praticamente un “buco bianco”) può benissimo rappresentare il “seme” di un nuovo Universo nell’ambito di una teoria che concerne un Multiverso Ciclico. Secondo la proposta del fisico teorico G. ‘t Hooft: lo spettro di particelle non finisce alla massa di Planck. Continua con masse indefinitamente grandi che prendono la forma di buchi neri. I buchi neri, come accade per le particelle ordinarie, possono assumere solo valori discreti di massa. Questi valori permessi diventano tuttavia talmente densi e fitti, al di sopra della massa di Planck, da costituire praticamente una banda sfumata. Secondo la congettura di ‘t Hooft, molto probabilmente lo spettro delle eccitazioni di stringa sfuma in quello dei buchi neri più o meno in corrispondenza della massa di Planck, ma senza una separazione netta.

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Supponiamo adesso che il fotone sia una cordicella e “scuotiamolo” o “colpiamolo” con altre stringhe. Proprio come un piccolo elastico, il fotone comincerebbe a “vibrare”, “ruotare” ed “allungarsi”. Se gli si fornisce abbastanza energia, comincerà a somigliare ad un gigantesco “garbuglio”, un “gomitolo” di filo. In questo caso non si tratta di tremori quantistici, ma di tremori termici. Queste cordicelle aggrovigliate ed eccitate somigliano molto a buchi neri: questi, infatti, possono essere in realtà nient’altro che giganteschi gomitoli di spago (stringa) casualmente intrecciati. La massa di una stringa lunga ed intricata può diminuire per azione della gravità e non risultare più proporzionale alla lunghezza, una volta che si tiene conto correttamente degli effetti gravitazionali. Il gigantesco gomitolo di corda può contrarsi in una sfera sempre più compatta: il gomitolo rimpicciolito avrebbe anche una massa più piccola di quella di partenza. Quindi, la massa ed il raggio del gomitolo cambiano, ma che ne è dell’entropia? L’entropia è precisamente ciò che non varia. Se un sistema viene modificato lentamente, la sua energia può cambiare (in genere cambia), ma la sua entropia rimane esattamente la stessa. Questo teorema, t eorema, basilare tanto in meccanica classica quanto in meccanica quantistica, si chiama teorema adiabatico. Prendiamo un grosso garbuglio di stringhe e cominciamo con annullare la gravità. Senza gravità la stringa non somiglia ad un buco nero, ma ha un’entropia ed una massa. Ora aumentiamo lentamente l’intensità della forza di gravità. I vari segmenti di stringa iniziano ad attrarsi vicendevolmente, ed il gomitolo di stringa si comprime. Continuiamo ad aumentare la gravità finchè la stringa diventa tanto compatta da formare un buco nero: la massa ed il raggio si sono ridotti, ma l’entropia è rimasta invariata. Contraendosi e trasformandosi in un buco nero il gomitolo di stringa cambia massa esattamente nel modo giusto, portando entropia e massa nella giusta relazione: l’entropia è proporzionale al quadrato della massa di un buco nero . L’immagine dell’orizzonte degli eventi che emerge è quindi un groviglio di stringa appiattito sull’orizzonte della gravità. Ma le fluttuazioni quantiche fanno sì che alcune porzioni di stringa sporgano un poco, e questi pezzettini rappresentano gli atomi d’orizzonte. Un osservatore esterno vedrebbe pezzetti di stringa, ciascuno con le due estremità saldamente fissate all’orizzonte. Nel linguaggio della teoria delle stringhe, gli atomi d’orizzonte sono stringhe aperte (dotate di estremità) attaccate ad una sorta di membrana. Questi pezzetti di stringa possono sganciarsi dall’orizzonte, e questo spiegherebbe l’irraggiamento e l’evaporazione di un buco nero. Quindi John Wheeler si sbagliava: i buchi neri sono ricoperti di peli, cioè caratteristiche osservabili come “gobbe” o altre irregolarità (in questo caso i pezzettini di stringa attaccati alla membrana). Le stringhe fondamentali possono attraversarsi a vicenda. Quando le stringhe si toccano può anche accadere che, invece di attraversarsi, le due stringhe possono “ricombinarsi”. Quale delle due possibilità si verifica quando si incrociano le stringhe? A volte una, a volte l’altra. Le stringhe potrebbero attraversarsi il 90% dei casi, e ricombinarsi il rimanente 10%. La probabilità di ricombinazione è detta costante di accoppiamento delle stringhe. Adesso concentriamoci su una piccola porzione di stringa sporgente dall’orizzonte di un buco nero. Il segmento di stringa è ritorto, e due pezzi stanno per incrociarsi: il 90% delle volte si attraverseranno senza che accada nulla, ma nel 10% dei casi la stringa si ricombina. Quando questo accade, si verifica un fenomeno nuovo: si libera un piccolo anello di stringa. Quel pezzettino di stringa chiusa è una particella (un fotone, un gravitone, o una qualunque altra particella). Essendo all’esterno del buco nero, ha la possibilità di sfuggire; quando questo accade, il buco nero perde un po’ di energia. Ecco come la teoria delle stringhe spiega la radiazione di Hawking.

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La parola brana è un’invenzione della teoria delle stringhe; tale termine deriva da membrana, parola di uso comune con cui si indica una superficie bidimensionale che si può deformare e stirare. Una Dbrana (dove D sta per Dirichlet) non è una brana qualsiasi, ma ha una proprietà molto speciale, cioè il fatto che su di essa possono giacere le estremità delle stringhe fondamentali. Prendiamo il caso di una D0-brana. La D significa che si tratta di una D-brana, lo zero significa che non ha dimensioni. Una D0brana è quindi una particella su cui possono terminare le stringhe fondamentali. Le D1-brane sono spesso chiamate D-stringhe. Questo perché la D1-brana, essendo filiforme, è essa stessa una specie di stringa, anche se non deve essere confusa con le stringhe fondamentali. Tipicamente le D-stringhe sono molto più pesanti delle stringhe fondamentali. Esistono potenti simmetrie matematiche, chiamate dualità, che collegano le stringhe fondamentali alle D-stringhe. Queste dualità rivestono ruoli importanti in molti settori della matematica pura. Le D2-brane sono membrane simili a fogli di gomma, a parte il fatto che su di esse possono terminare le stringhe fondamentali. Nel 1996 i due teorici di stringa Cumrun Vafa ed Andrew Strominger, combinando stringhe e D-brane riuscirono a costruire un buco nero estremale con un orizzonte degli eventi di grandi dimensioni ed inequivocabilmente classico. In quanto oggetto macroscopico classico, l’orizzonte avrebbe risentito in maniera trascurabile delle fluttuazioni quantistiche. La teoria delle stringhe avrebbe fatto bene a trovare la quantità di informazione nascosta implicata dalla formula di Hawking, senza ambigui fattori o segni di proporzionalità. Il punto di partenza era un certo numero di D5-brane espanse in cinque delle sei direzioni compatte dello spazio. Immerse in queste D5-brane i due fisici avvolsero un gran numero di D1-brane attorno ad una delle direzioni compatte. Quindi aggiunsero stringhe con entrambe le estremità attaccate alle D-brane. Ancora una volta, i pezzetti di stringa aperti rappresentavano gli atomi d’orizzonte che contengono l’entropia. Strominger a Vafa per prima cosa annullarono la gravità e le altre forze. Senza queste è possibile calcolare esattamente quanta entropia è immagazzinata nelle fluttuazioni delle stringhe aperte. Il passo successivo fu quello di risolvere le equazioni di campo di Einstein per questo tipo di buco nero estremale. Strominger e Vafa trovarono che l’area dell’orizzonte e l’entropia non erano semplicemente proporzionali: l’informazione nascosta nei fili guizzanti attaccati alle brane concordava esattamente con la formula di Hawking. Gli altri due teorici di stringa Callan e Maldacena, riuscirono ad usare la teoria delle stringhe per calcolare il tasso di evaporazione dei buchi neri quasi estremali. La spiegazione fornita dalla teoria delle stringhe al processo di evaporazione è affascinante. Quando due increspature che si muovono in direzioni opposte si scontrano, formano una singola increspatura più grande. Una volta che questa si è formata, nulla le impedisce di staccarsi (ecco l’evaporazione in termini di stringhe). Callan e Maldacena avevano calcolato in dettaglio il tasso di evaporazione ed il loro risultato era perfettamente in accordo con il metodo di Hawking. Ma c’era una differenza fondamentale: Callan e Maldacena avevano usato soltanto i metodi convenzionali della meccanica quantistica e, come è noto, la meccanica quantistica ha un elemento di aleatorietà intrinseca, ma proibisce la perdita di informazione. Pertanto non vi era alcuna possibilità che si perdesse informazione durante il i l processo di evaporazione. L’entropia di un buco nero si poteva spiegare con l’informazione immagazzinata in increspature di stringhe: i buchi neri potevano essere visti come “contenitori” in grado di immagazzinare informazione recuperabile. Lo spazio AdS (Anti de Sitter) è curvo e la curvatura è negativa. La famosa incisione di Escher Limite del cerchio IV è una “mappa” di uno spazio a curvatura negativa che mostra esattamente come apparirebbe una fetta bidimensionale di uno spazio AdS. Nell'incisione, le figure si alternano senza

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fine, sfumando in un bordo frattale infinito (anche qui, quindi, è presente il numero aureo Phi). Ora aggiungiamo il tempo e mettiamo tutto insieme in una figura che rappresenta uno spazio anti de Sitter. Mettiamo il tempo lungo l’asse verticale. Ciascuna sezione orizzontale rappresenta lo spazio ordinario ad un particolare istante. L’Ads si può quindi pensare come un’infinita sequenza di sottili fettine di spazio che, impilate una sull’altra, formano un continuo spaziotemporale di forma cilindrica. Immaginiamo adesso di zoomare su una regione prossima al bordo della figura in alto e di farne un ingrandimento tale da far apparire il bordo quasi rettilineo. Se semplifichiamo l’immagine sostituendo le figure scure con quadrati, l’immagine diventa una specie di reticolo fatto di quadrati sempre più piccoli man mano che ci si avvicina al bordo frattale infinito. Possiamo immaginare l’AdS come un “muro” infinito di mattoni quadrati: scendendo lungo il muro, ad ogni nuovo strato la larghezza dei mattoni raddoppia. Nel 1997, il teorico delle stringhe Maldacena sostenne che due mondi matematici che sembrano del tutto diversi sono in realtà esattamente uguali. Uno ha quattro dimensioni spaziali ed una temporale (4 + 1), mentre l’altro è (3 + 1)-dimensionale, come il mondo a cui siamo abituati. Maldacena affermò che la QCD (cromodinamica quantistica, una teoria dei campi) piatta è “duale” ad un universo anti de Sitter (3 + 1)-dimensionale. Inoltre, in questo mondo tridimensionale materia ed energia esercitano forze gravitazionali: in altre parole, un mondo a (2 + 1) dimensioni che include la QCD ma non la gravità è equivalente ad un universo a (3 + 1) dimensioni con gravità. Come può essere? Tutto sta nella distorsione dello spazio anti de Sitter, che fa sembrare gli oggetti vicini al bordo più piccoli di quelli nelle regioni più interne dello spazio. Le descrizioni duali di Maldacena erano una realizzazione del principio olografico: tutto ciò che accade all’interno dello spazio anti de Sitter “è un ologramma, un’immagine della realtà codificata su una lontana superficie bidimensionale”. Un mondo tridimensionale con gravità è equivalente ad un ologramma quantistico situato sul bordo dello spazio stesso. Il fisico teorico Edward Witten collegò la scoperta di Maldacena al principio olografico scrivendo il suo articolo “spazi anti de Sitter ed olografia”. Lo spazio anti de Sitter è come una “lattina di minestrone”. Le sezioni orizzontali della lattina rappresentano lo spazio, mentre l’asse verticale rappresenta il tempo. L’etichetta all’esterno della lattina è il bordo, mentre l’interno rappresenta lo spazio-tempo vero e proprio. Lo spazio AdS puro è una lattina vuota, che può essere resa più interessante riempiendola di “minestrone” – ossia materia ed energia. Witten spiegò che, ammassando abbastanza materia ed energia nella n ella lattina, è possibile creare un buco nero. L’esistenza di un buco nero nel “minestrone” deve avere un equivalente sull’ologramma al bordo, ma che cosa? Nella sua “teoria di bordo” Witten sostiene che il buco nero nel “minestrone” è equivalente ad un “fluido caldo” di particelle elementari – essenzialmente gluoni. Ora, la teoria dei campi è un caso particolare di meccanica quantistica, ed in meccanica quantistica l’informazione non viene mai distrutta. I teorici delle stringhe capirono immediatamente che Maldacena e Witten avevano dimostrato senza ombra di dubbio che non è possibile far sparire informazione dietro l’orizzonte di un buco nero. Maldacena aveva scoperto che due diverse teorie matematiche sono in realtà la stessa – sono teorie “duali”. Una è la teoria delle stringhe, con tanto di gravitoni e buchi neri, seppure in uno spazio anti de Sitter (4 + 1)-dimensionale. Tutto ciò che accade nello spazio AdS è completamente descrivibile per mezzo di una teoria che ha una dimensione spaziale in meno. Dato che Maldacena è partito da quattro dimensioni spaziali, la teoria olografica duale ne ha soltanto tre. Il duale olografico è matematicamente molto simile alla cromodinamica quantistica (QCD), la teoria dei quark, degli adroni e dei nuclei.

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Quindi: Gravità quantistica in AdS = QCD .

L’interesse maggiore del risultato di Maldacena era il fatto che confermasse il principio olografico e gettasse luce sul funzionamento della gravità quantistica.

Ora consideriamo l’AdS, visto da un punto molto vicino al bordo: chiameremo questo bordo UVbrana. La UV-brana è quindi una superficie vicina al bordo. (Ritorniamo nuovamente all’immagine dell’AdS come un “muro” infinito di mattoni quadrati: scendendo lungo il muro, ad ogni nuovo strato la larghezza dei mattoni raddoppia. Ricordiamo, inoltre, che il bordo è un “bordo frattale infinito”). Immaginiamo di allontanarci dalla UV-brana e dirigerci verso l’interno dove i quadrati si allargano e gli orologi rallentano indefinitamente. Gli oggetti che in prossimità della UV-brana sono piccoli e veloci diventano grandi e lenti quando ci addentriamo nello spazio AdS. Ma l’AdS non è la cosa più adatta per descrivere la QCD. Chiamiamo questo spazio anti de Sitter modificato Q-spazio. Come l’AdS, il Q-spazio ha una UV-brana dove le cose rimpiccioliscono ed accelerano ma, diversamente dall’AdS, possiede anche un secondo bordo, chiamato IR-brana. La IR-brana è una specie di barriera impenetrabile dove i quadrati raggiungono la loro estensione massima. Immaginiamo di mettere una stringa quantistica in un Q-spazio, dapprima in prossimità della UV-brana. Essa apparirà minuscola – forse con diametro paragonabile alla lunghezza di Planck – e rapidamente vibrante. Ma se la stessa particella (stringa) viene spostata verso la IR-brana sembrerà ingrandirsi, come se fosse proiettata su uno schermo che si allontana. Ora prendiamo in considerazione le vibrazioni. Queste costituiscono una sorta di “orologio” che, accelererà avvicinandosi all’UV-brana, e rallenterà quando si muove verso la IR-brana. Una stringa in vicinanza della IR-brana non solo apparirà come un’enorme gigantografia della propria versione miniaturizzata UV, ma oscillerà anche molto più lentamente di quest’ultima. Se le particelle ultrapiccole (alla scala di Planck) della teoria delle stringhe “vivono” in prossimità della UV-brana e le loro versioni ingigantite – gli adroni (particelle strettamente parenti del nucleo atomico: protoni, neutroni, mesoni e glueball. Gli adroni sono costituiti da quark e gluoni) – vivono nei pressi della IR-brana, quanto distano esattamente le une dalle altre? Secondo la figura prima riportata, per andare dagli oggetti planckiani agli adroni bisogna scendere di circa 66 quadrati. Ma ricordando che ogni “gradino” è alto il doppio del precedente, raddoppiare 66 volte corrisponde grosso modo ad un’espansione un’espansione di un fattore 10 20. Il punto di vista più eccitante, è che le stringhe nucleari e quelle fondamentali sono davvero gli stessi oggetti, visti attraverso una “lente” che ne distorce l’immagine e ne rallenta il moto. Secondo questo modo di vedere, quando una particella (o stringa) si trova in vicinanza della UV -brana appare piccola, energetica e rapidamente oscillante: ha l’aspetto di una stringa fondamentale, si comporta come una stringa fondamentale, dunque deve essere una stringa fondamentale. Una stringa chiusa situata in prossimità della UV-brana, ad esempio, sarebbe un gravitone. (Notiamo che una stringa chiusa ha grosso modo una forma “circolare”, quindi in essa è insito phi che per la semplice relazione arccos(phi) = 0,2879 pigreco è connesso con il numero aureo. Inoltre le vibrazioni emettono

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“frequenze” in ottimo accordo con gli esponenti del numero aureo). Ma la stessa stringa, se si avvicina alla IR-brana, rallenta e si espande. Da tutti i punti di vista si comporta come una glueball (adrone costitutito solo da gluoni). In questa interpretazione il gravitone e la glueball sono esattamente lo stesso oggetto, situato in punti diversi del fascio di brane. (Quindi, un bosone – il gravitone – ed un fermione – la glueball – sono in corrispondenza biunivoca, cioè dall’uno si ottiene l’altro e viceversa, secondo la relazione fondamentale del modello Palumbo-Nardelli che lega le stringhe bosoniche a quelle fermioniche, ed inoltre esiste la connessione con pi greco, quindi con il numero aureo, insito in tale formula ). Immaginiamo una coppia di gravitoni (stringhe vicine alla UV-brana) in procinto di entrare in collisione. Se hanno energia sufficiente, quando si incontrano nei pressi della UV-brana si formerà un piccolo buco nero: un ammasso di energia incollato alla UV-brana. I bit di informazione che ne costituiscono l’orizzonte degli eventi hanno dimensioni planckiane. Ma pensiamo ora di sostituire i due gravitoni con due nuclei (in prossimità della IR-brana) e di farli collidere. Qui si fa sentire la potenza della dualità. Da una parte possiamo immaginare la versione quadridimensionale del processo, in cui due oggetti collidono e formano un buco nero. Questa volta il buco nero sarà vicino alla IRbrana e di dimensioni maggiori di quello che si era formato nei pressi della UV-brana. Ma possiamo vedere il processo anche dal punto di vista tridimensionale. In questo caso, due adroni o due nuclei collidono e formano un ammasso di quark e gluoni. L’energia della collisione sta insieme e forma una specie di goccia di fluido definito brodo caldo di quark. Esso ha alcune proprietà di fluidità molto sorprendenti che ricordano, guarda caso, l’orizzonte degli eventi di un buco nero. Si è scoperto che la viscosità del brodo caldo di quark è incredibilmente bassa. (A rigore, ad essere piccola è la viscosità divisa per l’entropia del fluido). Il brodo di quark è il fluido meno viscoso conosciuto dalla scienza. Ora, esiste in natura qualcosa di viscosità così bassa da rivaleggiare con il brodo di quark? Esiste. L’orizzonte degli eventi di un buco nero, quando viene perturbato, si comporta come un fluido. Per esempio, se un buco nero piccolo cade in un buco nero più grande, crea un rigonfiamento temporaneo sull’orizzonte. Il rigonfiamento poi si espande sulla superficie proprio come accade nel caso di un fluido viscoso. Quando i teorici delle stringhe cominciarono a sospettare un legame tra i buchi neri e le collisioni nucleari (le implicazioni del principio olografico sulle proprietà viscose del brodo di quark) si resero conto che il brodo di quark è la cosa che più somiglia all’orizzonte degli eventi di un buco nero. Che ne è alla fine della goccia di fluido? Come per un buco nero, anch’essa finisce con l’evaporare in una varietà di particelle tra cui nucleoni, mesoni, elettroni e neutrini. Ricordando che in meccanica quantistica l’informazione non viene mai distrutta, non vi è più alcun dubbio che non è possibile far sparire informazione dietro l’orizzonte di un buco nero. Il buco nero, quindi, evapora in una varietà di particelle, ma l’informazione “si conserva” pur se in un'altra forma. La viscosità e l’evaporazione sono solo due delle tante proprietà che il brodo di quark ha in comune con l’orizzonte degli eventi. La gravità trova il suo pieno compimento nei buchi neri. I buchi neri non sono semplicemente stelle molto dense: sono piuttosto giganteschi serbatoi di informazione, in cui i bit sono fittamente stipati. È di questo che si occupa in ultima analisi la gravità quantistica: informazione ed entropia fittamente stipate. Anche per i buchi neri e quindi per i loro opposti, i “buchi bianchi”, vale la formula del modello Palumbo-Nardelli:

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1 µρ νσ 1 µν  R  ( ) g g Tr G G f g ( φ ) φ φ − − ∂ ∂ µν ρσ µ ν ∫  16π G 8  = 2 ∞ 1 1 ~ 2 κ 102 2  1 / 2 − 2 Φ  µ 10 ( ) =∫ d x − G e R + ∂ Φ ∂ Φ − H − Tr F 4  µ ν 3 2 , 2 ∫ 2 κ g 2 2 10 10   0 26

− d x g −

(

)

Infatti i buchi neri sono “pozzi gravitazionali” che attraggono tutto verso il loro interno e dove nulla può sfuggire neppure la luce, mentre i “buchi bianchi” sono una sorta di universi-baby, dei “semi” di universo, che emettono energia e massa, o, in termini di universo olografico, informazione . L’equazione del modello, quindi, può essere interpretata in questi termini: nel membro di sinistra vi è l’azione di stringa bosonica (il quanto della gravità è il gravitone che è un bosone), quindi l’energia del buco nero, mentre nel membro di destra vi è l’azione di superstringa contenente i fermioni, quindi la materia, la massa, l’informazione “espulsa” dal buco bianco.

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Contributo di Francesco Di Noto Quello della modellizzazione modellizzazione dei mergers (fusioni) dei buchi neri ( cioè, mi sembra di capire, trovare trovare un modello fisico-matematico per per il funzionamento dei buchi neri, e precisamente precisamente le loro fusioni) è un problema ancora irrisolto della matematica (vedi seguito), e questa proposta dell’amico Piero Roggero mi sembra una possibile soluzione, un nostro primo tentativo in tal senso, beninteso da approfondire meglio in futuro, con nuove osservazioni sostenute dalla migliore letteratura scientifica in tal senso; per esempio, anche anche in qualche lavoro del coautore Dott. Michele Nardelli sui sui buchi neri potrebbe potrebbe esserci qualcosa di inerente a tale problema , e possibilmente utile al nostro scopo.

Conclusioni

Quindi, è possibile concludere concludere provvisoriamente che il nostro presente tentativo di modellizzazione di tali fusioni potrebbe essere, ancorché ancora parzialmente, fondato, e passibile di di ulteriori e ben nero di documentati approfondimenti. Il nostro modello riguarda tuttavia la fusione di un buco nero materia con un buco bianco di antimateria, che potrebbe essersi verificato durante il big bang che dette origine al nostro Universo, Universo, ma potrebbe essere essere valido ed utile anche per la fusione di due buchi neri durante l’esistenza del nostro universo, specialmente in un lontanissimo futuro, durante la cosiddetta “era dei buchi neri”, e cioè dopo che tutte le stelle si saranno spente e le galassie inghiottite dai suddetti suddetti buchi neri, ormai ormai “unici “abitanti” dell’universo, dell’universo, divenuto divenuto freddo e buio.

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Pier Francesco Roggero, Michele Nardelli, Francesco Di Noto: Wormholes, Universo e Stringhe

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