Cosa C'era Prima del Big Bang? La Visione di Roger Penrose

La teoria del Big Bang è considerata la migliore teoria scientifica per spiegare l'origine dell'universo. Secondo questo modello, all'inizio tutta la materia e l'energia erano concentrate in uno spazio estremamente piccolo. Poi, circa 13,8 miliardi di anni fa, avvenne una rapida espansione, che diede origine allo spazio e al tempo. Questo evento, quindi, rappresenta il punto di partenza di tutto ciò che conosciamo. La teoria suggerisce che non ci possa essere un "prima" del Big Bang, poiché lo stesso concetto di tempo inizia con questo evento.

La Cosmologia Ciclica Conforme di Penrose

Nonostante la solidità della teoria del Big Bang, il fisico e Premio Nobel Roger Penrose ha proposto una visione alternativa, chiamata cosmologia ciclica conforme. Penrose sostiene che l'universo attuale sia stato preceduto da un altro universo e che, in futuro, alla fine di questo universo, ne nascerà un altro. Questo modello descrive un universo che attraversa cicli continui, chiamati eoni, in cui la fine di un ciclo coincide con l'inizio di quello successivo.
Secondo Penrose, prima del Big Bang c'era un altro universo, e alla fine del nostro, un altro Big Bang darà origine a un nuovo universo. Questo processo si ripete all'infinito, generando una serie di eoni concatenati. Non si tratta della teoria del multiverso, ma piuttosto di un unico universo che rinasce ciclicamente dopo la sua fine.

La Fine del Nostro Universo

Penrose ipotizza che l'universo attuale continuerà ad espandersi diventando sempre più freddo e vuoto. In un futuro estremamente lontano, tutte le stelle si saranno spente e i buchi neri supermassicci avranno divorato le galassie. Alla fine, anche questi buchi neri evaporeranno, emettendo radiazione di Hawking, e scompariranno del tutto. A quel punto, rimarranno solo fotoni, particelle di radiazione senza massa.
Quando nell'universo saranno presenti solo fotoni, non ci sarà più distinzione tra un universo infinitamente grande e uno infinitamente piccolo. Questo perché i fotoni, essendo privi di massa, non percepiscono il tempo: per loro, il viaggio attraverso lo spazio avviene istantaneamente. In questo modo, l'universo infinitamente espanso e vuoto del futuro potrebbe diventare equivalente a un universo piccolo e denso, come quello del Big Bang, permettendo così l'inizio di un nuovo eone.

La Geometria Conforme e il Passaggio tra Eoni

La chiave per comprendere il passaggio da un eone all'altro è la geometria conforme. Questo tipo di geometria riguarda la forma degli oggetti, indipendentemente dalle loro dimensioni. Nel contesto della cosmologia ciclica conforme, ciò significa che la struttura dell'universo alla fine di un ciclo è equivalente a quella all'inizio del ciclo successivo, anche se le dimensioni possono essere estremamente diverse.
Quando l'universo diventa così grande e vuoto da contenere solo radiazione, lo spazio-tempo perde il suo significato e l'universo può essere considerato privo di dimensioni, una sorta di singolarità. In questo scenario, l'espansione dell'universo diventa il seme per un nuovo Big Bang, dando così inizio a un nuovo eone.

L'Importanza dell'Energia Oscura

Per funzionare, il modello di Penrose ha bisogno dell'energia oscura, quella misteriosa forza che causa l'accelerazione dell'espansione dell'universo. L'energia oscura è prevista dalla teoria della relatività generale di Einstein attraverso un termine noto come costante cosmologica. Secondo Penrose, questa energia è essenziale per la creazione degli universi concatenati che caratterizzano la cosmologia ciclica conforme.

Il Problema dell'Entropia

Uno dei motivi principali per cui Penrose ha sviluppato questo modello è il problema dell'entropia. L'entropia rappresenta la quantità di energia non utilizzabile, e secondo il secondo principio della termodinamica, tende ad aumentare nel tempo. Tuttavia, l'universo al momento del Big Bang aveva un'entropia molto bassa, un fatto che il modello del Big Bang non riesce a spiegare completamente. Penrose sostiene che, alla fine di un eone, quando i buchi neri evaporano, non perdano solo massa, ma anche entropia, portando l'universo in uno stato di bassa entropia che permette l'inizio di un nuovo ciclo cosmico.

Le Prove della Cosmologia Ciclica Conforme

Penrose ritiene che ci siano delle tracce del precedente eone visibili nel nostro universo, in particolare nella radiazione cosmica di fondo. Questa radiazione, il "bagliore" residuo del Big Bang, è stata studiata con grande dettaglio grazie al telescopio Planck dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Secondo Penrose, le tracce dell'universo precedente si manifesterebbero come anelli nella radiazione cosmica di fondo, formati dalla radiazione di Hawking emessa dai buchi neri dell'eone precedente. Tuttavia, molti cosmologi ritengono che queste evidenze non siano statisticamente significative e potrebbero essere spiegate anche da altri fenomeni fisici.

Limiti e Critiche al Modello di Penrose

Il modello di Penrose non è universalmente accettato nella comunità scientifica. Una delle critiche principali riguarda la difficoltà di provare o smentire la cosmologia ciclica conforme attraverso esperimenti. Attualmente, non ci sono prove che le particelle come l'elettrone possano decadere, come suggerito dal modello, e le analisi sperimentali non hanno portato risultati conclusivi in questo senso. Inoltre, l'idea che i buchi neri possano distruggere l'informazione quantistica è controversa, poiché molti fisici ritengono che l'informazione non possa essere distrutta.
Per questi motivi, il modello di Penrose manca delle prove empiriche necessarie per essere considerato una teoria scientifica consolidata, come invece lo è la teoria del Big Bang, che rimane il miglior modello a disposizione per spiegare l'origine e l'evoluzione dell'universo.

Il Valore delle Teorie Alternative

Nonostante le difficoltà e le critiche, il modello di Penrose offre una prospettiva interessante e stimolante sull'universo. La scienza progredisce attraverso tentativi e intuizioni, e anche teorie che non si dimostrano corrette possono contribuire alla conoscenza scientifica, fornendo nuovi spunti e ispirazioni per future scoperte. È importante continuare a sviluppare teorie alternative e a mettere in discussione quelle esistenti, poiché è proprio questo spirito critico che permette al sapere umano di evolversi.