Quando sentiamo parlare di multiverso pensiamo subito a mondi paralleli nei quali esiste un’altra versione di noi che compie scelte diverse. È l’immagine resa popolare da film, serie televisive e fumetti. La fisica, però, utilizza la parola multiverso in un senso molto più ampio.

Per capirlo dobbiamo partire dall’universo che conosciamo. Con “universo” intendiamo normalmente tutto ciò che esiste: spazio, tempo, materia, energia, galassie, stelle e pianeti. C’è però una distinzione importante tra universo e universo osservabile.

Noi possiamo vedere soltanto la parte del cosmo dalla quale la luce ha avuto abbastanza tempo per raggiungerci. L’universo ha circa 13,8 miliardi di anni, ma nel frattempo lo spazio si espande, quindi la regione osservabile è molto più grande di 13,8 miliardi di anni luce. Oltre il nostro orizzonte cosmico potrebbe continuare a esistere spazio che semplicemente non possiamo vedere.

Questo, da solo, non significa che esistano altri universi.

La situazione diventa più interessante quando entra in gioco l’inflazione cosmica.

Secondo i modelli cosmologici attuali, nei primissimi istanti della sua storia l’universo attraversa una fase di espansione estremamente rapida chiamata inflazione. Questa idea aiuta a spiegare perché il cosmo appare così uniforme e quasi piatto su scale enormi. NASA considera l’inflazione una parte importante dei modelli con cui gli scienziati cercano di ricostruire la storia iniziale dell’universo, anche se non sappiamo ancora con certezza quale meccanismo l’abbia provocata.

Ed è proprio da alcune versioni dell’inflazione che nasce una possibile forma di multiverso.

Immaginiamo uno spazio che continua a espandersi. In alcune regioni l’inflazione termina e nasce qualcosa di simile al nostro universo; altrove continua. Successivamente termina in un’altra zona e nasce un’altra regione cosmica.

Il risultato potrebbe assomigliare a una gigantesca schiuma piena di bolle.

Ogni bolla sarebbe un universo.

Noi vivremmo dentro una di queste.

Questa ipotesi viene chiamata inflazione eterna. In alcuni modelli, il processo non si interrompe contemporaneamente ovunque e può produrre continuamente nuovi “universi bolla”. L’American Physical Society descrive proprio questa possibilità come una delle strade teoriche che portano al concetto di multiverso.

La cosa diventa ancora più strana perché gli altri universi non devono necessariamente essere copie del nostro.

Alcuni modelli teorici permettono che diverse regioni abbiano proprietà fisiche differenti. Potrebbero cambiare alcune costanti della natura, le caratteristiche delle particelle o altri parametri fondamentali.

Significa forse che da qualche parte esiste una Terra identica alla nostra?

Non necessariamente.

È una delle idee che viene spesso aggiunta quando si parla di multiverso, ma non è una conseguenza automatica di tutte le teorie. Per avere copie perfette di noi servirebbero condizioni molto specifiche e un universo sufficientemente vasto o infinito. “Multiverso” non significa automaticamente “esiste un altro me che oggi ha scelto una maglietta diversa”.

Quella famosa immagine nasce soprattutto da un’altra idea della fisica: l’interpretazione a molti mondi della meccanica quantistica.

Qui dobbiamo cambiare completamente argomento.

Nel mondo microscopico le particelle non si comportano come piccoli oggetti perfettamente prevedibili. La meccanica quantistica descrive diversi possibili risultati di una misurazione attraverso probabilità.

Nel 1957 il fisico Hugh Everett propone un’interpretazione radicale: forse quando avviene un evento quantistico non viene scelto un unico risultato. Tutti i risultati possibili continuano a esistere, ma in differenti rami della realtà.

In una versione molto semplificata, se un fenomeno quantistico può produrre A oppure B, noi osserviamo A, mentre un altro “mondo” contiene il risultato B.

È qui che nasce l’immagine delle realtà che si ramificano continuamente.

Ma attenzione: non significa necessariamente che ogni volta che decidiamo se bere tè o caffè l’universo crea magicamente due copie di noi. La teoria riguarda prima di tutto il modo in cui interpretiamo la matematica della meccanica quantistica. La Stanford Encyclopedia of Philosophy sottolinea infatti che la Many-Worlds Interpretation è una delle interpretazioni possibili della teoria quantistica, non un fatto sperimentale definitivamente stabilito.

Questo è uno dei punti più importanti da capire.

Quando qualcuno dice “la fisica quantistica dimostra che esistono universi paralleli”, sta andando molto oltre ciò che sappiamo.

La meccanica quantistica funziona straordinariamente bene nel prevedere gli esperimenti. Su questo non ci sono grandi dubbi.

Che cosa significhi realmente quella matematica per la natura della realtà è invece ancora discusso.

Esistono quindi almeno due idee molto diverse che vengono spesso chiamate entrambe multiverso.

La prima nasce dalla cosmologia e dall’inflazione: potrebbero esistere regioni cosmiche separate, quasi come universi-bolla.

La seconda nasce dalla meccanica quantistica: potrebbero esistere differenti rami della realtà corrispondenti ai possibili risultati degli eventi quantistici.

Non sono la stessa teoria.

E non è detto che una delle due sia vera.

C’è poi un’altra ragione per cui il multiverso interessa i fisici: alcune caratteristiche del nostro universo sembrano avere valori molto particolari.

Per esempio, la costante cosmologica, collegata all’espansione accelerata dell’universo, possiede un valore incredibilmente piccolo rispetto a quello che alcuni calcoli teorici farebbero pensare.

Una possibile spiegazione è statistica.

Se esistesse un numero enorme di universi con caratteristiche differenti, noi ci troveremmo inevitabilmente in uno dei pochi compatibili con la nascita di stelle, pianeti e osservatori capaci di porsi domande.

È il cosiddetto ragionamento antropico.

Non significa che l’universo sia costruito appositamente per noi.

Significa quasi l’opposto: se esistono moltissimi universi differenti, non dobbiamo stupirci di trovarci proprio in uno nel quale possiamo esistere. Altrimenti non saremmo qui a osservarlo. Il multiverso viene infatti discusso anche come possibile spiegazione statistica di alcuni problemi di “fine tuning” della fisica.

Facciamo un esempio molto semplice.

Immaginiamo un enorme hotel con un miliardo di stanze, quasi tutte senza finestre. Entriamo in una stanza con una finestra e diciamo: “Che incredibile coincidenza, proprio questa stanza ha una finestra”.

Ma se possiamo esistere soltanto nelle stanze con una finestra, la situazione cambia.

Non significa che qualcuno abbia costruito quella stanza apposta per noi.

Significa che non avremmo potuto fare l’osservazione da una stanza senza finestra.

Il problema più grande del multiverso arriva però subito dopo.

Come possiamo verificare che gli altri universi esistano?

Se sono completamente separati dal nostro e nessuna informazione può raggiungerci, testarli diventa estremamente difficile.

Alcuni scienziati hanno cercato possibili tracce indirette. Per esempio, se due universi-bolla avessero interagito durante le prime fasi della loro esistenza, potrebbero aver lasciato particolari segni nella radiazione cosmica di fondo, la luce più antica che possiamo osservare.

Sono state effettuate ricerche di questo tipo, ma non abbiamo una prova riconosciuta dell’esistenza di altri universi.

Ed è proprio qui che il multiverso diventa uno degli argomenti più affascinanti e controversi della fisica.

Una teoria scientifica dovrebbe poter essere messa alla prova.

Se un altro universo è per definizione impossibile da osservare, alcuni studiosi si chiedono fino a che punto sia possibile considerare scientifica un’ipotesi del genere.

Altri rispondono che non è necessario osservare direttamente ogni oggetto previsto da una teoria. Se una teoria più generale viene confermata sperimentalmente e il multiverso emerge inevitabilmente dalla sua matematica, allora gli altri universi potrebbero essere considerati una conseguenza della teoria stessa.

Il dibattito rimane aperto.

Una cosa, però, possiamo dirla con sicurezza.

Non abbiamo scoperto il multiverso.

Non abbiamo fotografato un universo parallelo.

Non abbiamo ricevuto segnali da un’altra versione della Terra.

Non sappiamo se esistano altre copie di noi.

E non esiste oggi un portale attraverso il quale possiamo passare da un universo all’altro.

Quella è fantascienza.

La scienza parte invece da qualcosa di meno spettacolare ma forse ancora più interessante: alcune delle nostre migliori teorie permettono scenari nei quali ciò che chiamiamo “universo” potrebbe essere soltanto una parte di una realtà molto più grande.

Ed è questo il vero significato del multiverso.

Non l’idea che da qualche parte esista necessariamente una nostra copia.

Ma la possibilità che il Big Bang che dà origine al nostro cosmo non rappresenti tutto ciò che esiste.

Potremmo vivere nell’unico universo esistente.

Oppure in uno tra un numero enorme di universi.

Per ora non lo sappiamo.

E forse è proprio questa la parte più affascinante:abbiamo imparato moltissimo sull’universo, ma non sappiamo ancora se la parola “universo” significhi davvero “tutto”.