Abstract
Esamino le teorie fisiche che coinvolgono universi paralleli, che formano una naturale gerarchia a quattro livelli di multiversi che consentono una diversità progressivamente maggiore. Livello I: Una previsione generica dell'inflazione è un universo ergodico infinito, che contiene volumi di Hubble che realizzano tutte le condizioni iniziali 29 — inclusa una copia identica di te a circa 1010 m di distanza. Livello II: Nell'inflazione caotica, altre regioni termalizzate possono avere diverse costanti fisiche, dimensionalità e contenuto di particelle. Livello III: Nella meccanica quantistica unitaria, altri rami della funzione d'onda non aggiungono nulla di qualitativamente nuovo, il che è ironico dato che questo livello è stato storicamente il più controverso. Livello IV: Altre strutture matematiche danno diverse equazioni fondamentali della fisica. La domanda chiave non è se gli universi paralleli esistano (il Livello I è l'incontestato modello di concordanza cosmologica), ma quanti livelli ci sono. Discuto di come i modelli di multiverso possono essere falsificati e sostengo che esiste un grave “problema di misura” che deve essere risolto per fare previsioni verificabili ai livelli II-IV.
Esiste un'altra copia di te che sta leggendo questo articolo, decidendo di metterlo da parte senza finire questa frase mentre tu continui a leggere? Una persona che vive su un pianeta chiamato Terra, con montagne nebbiose, campi fertili e città tentacolari, in un sistema solare con altri otto pianeti. La vita di questa persona è stata identica alla tua in ogni aspetto – fino ad ora, cioè, quando la tua decisione di continuare a leggere segnala che le vostre due vite stanno divergendo.
Probabilmente trovi questa idea strana e implausibile, e devo confessare che anche questa è la mia reazione istintiva. Eppure sembra che dovremo conviverci, dal momento che il modello cosmologico più semplice e popolare oggi prevede che questa persona esista effettivamente in una galassia a circa 29 1010 metri da qui. Questo non presuppone nemmeno la fisica moderna speculativa, ma semplicemente che lo spazio sia infinito e piuttosto uniformemente riempito di materia, come indicato dalle recenti osservazioni astronomiche. Il tuo alter ego è semplicemente una previsione del cosiddetto modello di concordanza della cosmologia, che concorda con tutte le attuali prove osservative ed è usato come base per la maggior parte dei calcoli e delle simulazioni presentati alle conferenze di cosmologia. Al contrario, alternative come un universo frattale, un universo chiuso e un universo multiplo connesso sono state seriamente messe in discussione dalle osservazioni.
La distanza più lontana che puoi osservare è la distanza che la luce è stata in grado di percorrere durante i 14 miliardi di anni dall'inizio dell'espansione del big-bang. Gli oggetti visibili più distanti sono ora a circa 4×1026 metri∗, e una sfera di questo raggio definisce il nostro universo osservabile, chiamato anche il nostro volume di Hubble, il nostro volume di orizzonte o semplicemente il nostro universo. Allo stesso modo, l'universo del tuo gemello sopra menzionato è una sfera delle stesse dimensioni centrata lì, nessuno dei quali possiamo vedere o avere ancora alcun contatto causale. Questo è l'esempio più semplice (ma tutt'altro che l'unico) di universi paralleli.
Con questa stessa definizione di “universo”, ci si potrebbe aspettare che la nozione che il nostro universo osservabile sia semplicemente una piccola parte di un “multiverso” più grande rimanga per sempre nel dominio della metafisica. Eppure il confine epistemologico tra fisica e metafisica è definito dal fatto che una teoria sia sperimentalmente verificabile, non dal fatto che sia strana o coinvolga entità non osservabili. Le scoperte sperimentali potenziate dalla tecnologia hanno quindi ampliato le frontiere della fisica per incorporare concetti sempre più astratti (e all'epoca controintuitivi) come una Terra rotonda rotante, un campo elettromagnetico, il rallentamento del tempo ad alta velocità, le sovrapposizioni quantistiche, lo spazio curvo e i buchi neri. Come recensito in questo articolo, sta diventando sempre più chiaro che i modelli di multiverso radicati nella fisica moderna possono infatti essere empiricamente verificabili, predittivi e falsificabili. Infatti, fino a quattro tipi distinti di universi paralleli sono stati discussi nella recente letteratura scientifica, così che la domanda chiave non è se esista un multiverso (poiché il Livello I è piuttosto indiscusso), ma piuttosto quanti livelli ha.