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In mwbwfisica teorica il mwcamultiverso è un'idea che postula l'esistenza contemporanea di altri mwcquniversi fuori dal nostro mwcgspaziotempo, spesso denominati mwcwdimensioni parallele.

Il concetto di multiverso fu proposto in modo rigoroso per la prima volta da mwdqHugh Everett III nel 1957 con l'mwdginterpretazione a molti mondi della mwdwmeccanica quantistica. Successivamente è stato riaffermato come possibile conseguenza di alcune teorie scientifiche, specialmente la mweateoria delle stringhe e quella dell'mweqinflazione caotica o teoria delle bolle.

Dal punto di vista filosofico l'ipotesi è antica, essendo stata posta come mwewpluralità dei mondi simili alla mwfaTerra già dagli mwfqatomisti greci, e trovò nuovo vigore dopo la mwfgrivoluzione copernicana con la scoperta della grandezza effettiva dell'universo, contenente miliardi di mwfwgalassie; un precursore dell'idea moderna di multiverso fu il filosofo mwgarinascimentale mwgqGiordano Bruno.cite-ref-1[1]cite-ref-2[2]cite-ref-3[3]

L'ipotesi è fonte di disaccordo nella comunità dei fisici, che la collocano nella mwjwscienza di confine. Tra i sostenitori di almeno uno dei modelli del multiverso ci sono mwkaStephen Hawking,cite-ref-4[4] mwlqSteven Weinberg,cite-ref-5[5] mwmgBrian Greene, mwmwMichio Kaku, mwnaNeil Turok, mwnqLee Smolin, mwngMax Tegmark, mwnwAndrej Linde, Alex Vilenkin. Tra coloro che non accettano l'ipotesi così com'è formulata o che la criticano ci sono mwoqDavid Gross,cite-ref-davies2008-6-0[6] mwpgPaul Steinhardt (che sostiene l'ipotesi della collisione di due mwpwmondi-branacite-ref-edge-steinhardt-2014retire-7-0[7]), mwraRoger Penrose (che propone una sua versione differente detta mwrqcosmologia ciclica conforme) e mwrgPaul Davies. Per alcuni di questi studiosi la questione è più filosofica che scientifica, quindi dannosa per la mwrwfisica teorica in quanto semplicemente mwsapseudoscienza,cite-ref-edge-steinhardt-2014retire-7-1[7] ovvero una speculazione teorica non mwtqfalsificabile da dati o evidenze sperimentali.

Il termine Multiverso fu coniato nel 1895 dal filosofo e psicologo americano mwtwWilliam James.cite-ref-8[8] L'idea di universi paralleli fu ripresa dallo scrittore di mwvafantascienza statunitense mwvqMurray Leinster nel 1934 e in seguito da molti altri, come mwvgJorge Luis Borges, divenendo un classico del mwvwgenere fantastico.

• Il multiverso nella cosmologia

• Hugh Everett III e la sua "interpretazione a molti mondi"

• Teoria delle "bolle" o universo a inflazione caotica

• Teoria del Multiverso di David Deutsch

• Teoria delle stringhe e delle superstringhe

• Correlazioni con la "regolazione fine" del cosmo

• Possibile misurazione degli effetti del multiverso

• Ipotesi del Multiverso nella fisica

• Classificazione

• Critiche

• Rappresentazioni del multiverso nella fantascienza

• Note

• Bibliografia scientifica

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il multiverso è, mwxqscientificamente parlando, un insieme di mwxguniversi coesistenti previsto da varie mwxwteorie, come quella dell'mwyainflazione eterna di mwyqLinde o come quella secondo cui da ogni mwygbuco nero esistente nascerebbe un nuovo universo, ideata da mwywSmolin. Le dimensioni parallele sono contemplate anche in tutti i modelli correlati al concetto di mwzaD-brane, classe di mwzqP-brane inerenti alla mwzgteoria delle stringhe.

Il concetto di multiverso fu proposto in modo serio per la prima volta nella cosiddetta "mwcginterpretazione a molti mondi" della mwcwmeccanica quantistica di mwdaHugh Everett III, nella sua tesi di dottorato (mwdqThe Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, abbreviata in MWI): ogni misura quantistica porta alla divisione dell'universo in tanti universi paralleli quanti sono i possibili risultati dell'operazione di misura.

La teoria del multiverso proposta da MWI ha un parametro di tempo condiviso. In molte delle sue formulazioni, gli universi costituenti il multiverso sono strutturalmente identici, e possono esistere in stati diversi anche se possiedono le stesse mwdwleggi fisiche e gli stessi valori delle mweacostanti fondamentali. Gli universi costituenti sono inoltre non-comunicanti, nel senso che non può esservi transito di informazioni tra di essi, anche se nell'ipotesi di Everett potenzialmente potrebbero esercitare un'azione reciprocacite-ref-9[9].

«Le dimensioni del Multiverso sono così smisurate che hanno come conseguenza che da qualche parte esistono altri esseri uguali a noi, ma non rischiamo di incontrarli. La distanza che dovremmo percorrere è così grande che il numero di chilometri ha più cifre di quante sono le particelle dell'Universo conosciuto.»

(Max Tegmark)

Altre interpretazioni della molti-mondi sono mwgqquella di Copenaghen e quella delle "mwggstorie consistenti".cite-ref-10[10] In queste ipotesi, lo stato dell'intero multiverso è correlato agli stati degli universi costitutivi dalla mwhwsovrapposizione quantistica, ed è descritto da una singola funzione d'onda universale. Simili a questa visione sono l'interpretazione a molteplici storie di mwigFeynman e quella di Zeh a molte menti.

L'mwjginterpretazione a molti mondi (mwjwMany Worlds Interpretation) non può spiegare l'apparente universo antropico, perché le costanti fisiche di almeno una parte degli infiniti "mondi" possibili sono le stesse. L'interpretazione a molti mondi può, comunque, spiegare l'esistenza (all'apparenza improbabile) di un pianeta come la mwkqTerra. Vedasi l'mwkgIpotesi della rarità della Terra: se l'interpretazione a molti mondi fosse corretta, esisterebbero così tante copie del nostro universo che l'esistenza di almeno un'altra Terra non sarebbe sorprendente.

La mwmwteoria delle bolle è la teoria del multiverso solitamente più accreditata, perché più aderente ai dati e alle misurazioni.cite-ref-11[11]

La formazione del nostro universo da una "bolla" del multiverso fu proposta da mwoqAndrej Linde, sulla base degli studi di mwogAlan Guth sull'inflazione cosmologicacite-ref-12[12] nel 1986, ed è nota come teoria dell'universo a bolle.

Il concetto dell'universo a bolle comporta la creazione di universi derivanti dalla mwqaschiuma quantistica di un "universo genitore". Alle scale più piccole (quantistiche), la schiuma ribolle a causa di fluttuazioni di energia. Queste fluttuazioni possono creare piccole bolle e mwqqwormhole. Se la fluttuazione di energia non è molto grande, un piccolo universo a bolla può formarsi, sperimentare una qualche espansione (come un palloncino che si gonfia), ed in seguito contrarsi. Comunque, se la fluttuazione energetica è maggiore rispetto ad un certo valore critico, dall'universo parentale si forma un piccolo universo a bolla che va incontro ad un'espansione a lungo termine, e permette la formazione sia di materia che di strutture mwqggalattiche a grandissima scala.

Nella "Teoria del Multiverso" il fisico mwrqDavid Deutsch, uno dei massimi teorizzatori viventi della mwrgcomputazione quantistica e dei computer quantistici, vede proprio nella realizzabilità di tali dispositivi la prova sperimentale di una iperstruttura cosmologica detta multiverso.

Nell'ambito della teoria delle superstringhe, troviamo un quarto tipo di multiverso, le membrane. Secondo la teoria delle stringhe, la materia è composta da minuscole corde vibranti in uno spazio di 11 dimensioni (10+1), 7 in più dello spazio 3 D a noi noto (più la dimensione temporale).

Le stringhe potrebbero essere aggregate a membrane 3 D (o più) immerse in uno spazio molto più ampio (mwtqiperspazio): ogni membrana è un universo distinto. Alcuni ritengono che il mwtgBig Bang all'origine del nostro universo sia stato causato da uno scontro tra due o più membrane.

Secondo la mwuateoria delle stringhe e mwuqdelle superstringhe, le ipotesi di natura corpuscolare e ondulatoria della materia non sono alternative. A livello microscopico, la mwugmateria appare composta da particelle, in realtà aggregati di cariche energetiche. Ad una dimensione di analisi crescente, queste particelle si presentano composte da energia.

Il costituente primo della materia sono stringhe di mwvaenergia che vibrano ad una determinata mwvqfrequenza o mwvglunghezza d'onda caratteristica, e che si aggregano a formare particelle.

Gli infiniti universi paralleli potrebbero coesistere mwwanello stesso continuum di dimensioni, vibrando a frequenze differenti. Il numero di dimensioni necessarie è indipendente dal numero di universi, ed è quello richiesto per definire una stringa (al momento 11 dimensioni). Questi universi potrebbero estendersi da un minimo di 4 a tutte le dimensioni in cui è definibile una stringa. Se occupano 4 dimensioni, queste sono il continuo spazio-temporale: nel nostro spazio-tempo, coesisterebbero un numero infinito o meno di universi paralleli di stringhe, che vibrano entro un mwwqrange di lunghezze d'onda/frequenze caratteristico per ogni universo. Coesistendo nelle stesse nostre 4 dimensioni, tali universi sarebbero soggetti a leggi con significato fisico analogo a quelle del nostro universo.

La novità di questa teoria è che gli infiniti universi non vivono in mwwwdimensioni parallele, e non necessita di postulare l'esistenza di più di 4 mwxadimensioni di mwxqspazio-tempo. Ciò che consente di definire una pluralità di universi indipendenti non è un gruppo di 4 o più dimensioni per ogni universo, ma l'intervallo di mwxglunghezze d'onda caratteristico.

L'intervallo teorico di frequenze/lunghezze d'onda per le vibrazioni di una stringa determina anche il numero finito/infinito di universi paralleli definibili.

L'esistenza di universi paralleli costituisce una possibile spiegazione del misterioso mwygmwywfine-tuning (“regolazione fine”, o “perfetto accordo”) cosmologico nei confronti della vita. Alcune costanti della natura del nostro universo sono infatti perfettamente regolate per consentire l'esistenza della vita: una loro minima variazione avrebbe reso quest'ultima impossibile. Alcuni scienziati suppongono perciò che esistano innumerevoli universi governati da leggi fisiche diverse, e che solo una minima percentuale di questi (tra cui il nostro, evidentemente) sia in grado di ospitare esseri viventi.

Esempi di parametri "finemente regolati"cite-ref-13[13] sono:

• Densità dell'mw0wenergia oscura.

• Intensità delle forze fondamentali: mw1qgravità, mw1gelettromagnetismo, mw1wforza nucleare forte e la mw2aforza nucleare debole.

• mw2gMassa delle particelle: mw2welettroni, mw3aneutroni, mw3qprotoni, ecc.

• Dimensioni spaziali e temporali: tre e una.

Se i suddetti parametri fossero (in alcuni casi anche lievemente) differenti da quelli attuali, la vita non avrebbe potuto svilupparsi nell'mw4auniverso: gli mw4qatomi non sarebbero stabili, non esisterebbero le mw4gstelle, non potrebbero formarsi mw4wmolecole di mw5acarbonio, ecc.

In alternativa agli universi paralleli, altre spiegazioni avanzate per la regolazione fine sono la coincidenza fortuita o il mw5wprogetto intelligente.

Nel luglio del 2007 mw6gTom Gehrels dell'mw6wUniversità dell'Arizona ha pubblicato un articolo dal titolo "The Multiverse and the Origin of our Universe"cite-ref-14[14], in cui suggerisce gli effetti misurabili dell'esistenza del multiverso.

mw8gLaura Mersini-Houghton propose la teoria che il "mw8wmw9acold spot" rivelato dal mw9qsatellite mw9gWMAP potrebbe fornire un'evidenza empirica misurabile per un universo parallelo all'interno del multiverso. Secondo mw9wMax Tegmark,cite-ref-15[15] l'esistenza di altri universi è conseguenza diretta delle osservazioni cosmologiche. Tegmark descrive l'insieme generale di concetti correlati che condividono la nozione che esistono altri universi al di là di quello osservabile, e si spinge a fornire una mw-atassonomia degli universi paralleli organizzata a livelli.cite-ref-16[16]

Per poter rendere chiara la terminologia, i fisici mwaqmGeorge Ellis, U. Kirchner e mwaqqW.R. Stoeger consigliano l'utilizzo del termine "mwaquUniverso" per il modello teorico della totalità dello mwaqyspaziotempo mwaqcconnesso nel quale viviamo, mwaqgdominio universo per l'universo osservabile o una parte simile dello stesso spazio-tempo, "universo" per uno spazio-tempo generale, che si applica sia al nostro "Universo" oppure ad un altro disconnesso dal nostro, mwaqkmultiverso per una collezione di spazio-tempi non connessi tra di loro, e mwaqouniverso a multi-dominio per riferirsi a un modello dell'insieme di spazio-tempi singoli connessi nella modalità descritta dai modelli della mwaqsteoria dell'inflazione caotica.cite-ref-ellisks03-17-0[17]

I livelli secondo la classificazione di Tegmark descritti secondo la terminologia di Ellis, Koechner e Stoeger sono brevemente descritti in seguito.

mwarmI Livello (Multiverso aperto): una predizione generica di mwarqinflazione cosmologica è quella dell'universo infinito dell'mwaruipotesi ergodica, che, essendo infinito, deve contenere vari volumi di Hubble che adempiano tutte le condizioni iniziali.

mwarkII Livello (Teoria dell'universo a bolle di mwarsAndrej Linde): nell'mwarwinflazione caotica, altre regioni termalizzate possono avere diverse mwar0costanti fisiche, diversa dimensionalità e diverso contenuto di particelle (sorprendentemente, questo livello include anche la teoria di Wheeler sull'mwar4universo oscillante).

mwaseLivello III (mwasiInterpretazione multimondo di mwasmHugh Everett III): si tratta di un'interpretazione della mwasqmeccanica quantistica che propone l'esistenza di universi multipli aventi tutti le stesse costanti fisiche ma che si differenziano per ciò che succede al loro interno: ad esempio, se in un universo una mwasuparticella elementare subisce l'mwasyeffetto tunnel, in un altro non lo fa; allo stesso modo, sempre a titolo di esempio, un uomo potrebbe venire ucciso in un universo ma non in un altro e così via. Molti ritengono che l'interpretazione di Everett sia un'mwascestensione conservativa della meccanica quantistica standard, il che vuol dire che se si riesce ad esprimere i suoi risultati nel linguaggio della meccanica quantistica ordinaria, essa non porta a nuovi universi con leggi e costanti fisiche diverse, ossia a nuovi risultati non-contemplati dalla fisica senza interpretazione everettiana, ciò che rende quest'ultima superflua dal punto di vista del mwasgRasoio di Occam. Questo, secondo Tegmar, "è un fatto ironico, dal momento che storicamente questo livello è stato il più controverso". Nel settembre del 2007 mwaskDavid Deutsch ha presentato quella che viene considerata una prova dell'interpretazione a molti-mondi.cite-ref-18[18]cite-ref-newsci-19-0[19]

mwatqLivello IV (insieme definitivo di Tegmark): altre strutture matematiche danno differenti equazioni fondamentali per la fisica. Questo livello considera reale ogni ipotetico universo basato su queste strutture. Siccome esso contiene tutti gli altri insiemi porta a chiusura la gerarchia dei multiversi: non ci può essere un livello 5. La questione ancora aperta riguarda le possibili suddivisioni del livello IV in futuro.

Un multiverso di una specie differente è stato ipotizzato con l'estensione a 11 dimensioni della mwatcteoria delle stringhe conosciuta come mwatgTeoria M. In questa teoria, il nostro e gli altri universi sono creati da collisioni fra membrane in uno spazio avente 11 dimensioni.cite-ref-20[20]

Nella mwauaclassificazione delle teorie scientifiche in base al livello di prova occupa quello più basso, relativo alle teorie che non si possono confrontare con la realtà, sono prive di mwauemodello matematico e di mwauiimplicazioni che siano sperimentalmente mwaumfalsificabili o mwauqriproducibili.

Le ipotesi sul multiverso sono controverse all'interno della comunità scientifica e non accettate dalla maggioranza degli studiosi, che le collocano nella mwauyscienza di confine e affermano che la teoria deve essere oggetto di appropriati studi scientifici per poter essere validata. Le critiche più ricorrenti sono le seguenti:cite-ref-21[21]cite-ref-22[22]

• Gli universi paralleli non sono osservabili, non solo di fatto ma (generalmente) nemmeno in linea teorica; manca la verificabilità empirica, che demarca il discorso scientifico dagli altri ambiti

• Non sembrano superare il mwavicriterio della falsificabilità di mwavmPopper

• Sono una conseguenza di ipotesi scientifiche ancora incerte e controverse

• In quanto soluzione complicata e ridondante, rischiano di soccombere al “mwavyrasoio di Occam”

• In generale molti considerano simili prospettive più filosofiche che scientifiche, più vicine alla mwavgmetafisica che alla fisica

Attorno all'ipotesi dell'esistenza del multiverso sono state create numerose ambientazioni per libri, film, fumetti e serie televisive. Il comune denominatore delle vicende raccontate è la possibilità di viaggiare o di interagire con mondi esistenti nelle varie dimensioni teorizzate dall'idea di multiverso.

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• Tom Gehrels, mwakcThe Multiverse and the Origin of our Universe

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• mwaleBig Bang

• mwalmCosmologia (astronomia)

• mwaluDimensione parallela

• mwalcPluralità dei mondi

• mwalkViaggio nel tempo

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• citerefbritannica-com(EN) Anthony Aguirre, multiverse, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

• citerefencyclopedia-of-science-fiction(EN) Multiverso, su The Encyclopedia of Science Fiction.