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16 dicembre 2013 1 16 /12 /dicembre /2013 22:14

http://silentobserver68.blogspot.com/2012/11/siamo-immersi-in-un-iperspazio-composto.html

 

La teoria delle stringhe si basa tra l'altro sull'esistenza di dimensioni "nascoste", o "arrotolate".

L'introduzione di dimensioni supplementari e' utile dal punto di vista matematico, perche` rende possibile ripristinare proprieta' di simmetria che altrimenti non esisterebbero. In ultima analisi, e' cosi` possibile unificare sotto un unico comune denominatore aspetti della natura apparentemente diversi.

Nel suo libro divulgativo, che illustra con entusiasmo la teoria delle stringhe, Brian Greene ricorre al seguente parallelo. Immaginiamo di vedere da lontano un tubo per innaffiare il giardino teso a cavallo di un fosso. Di primo acchito, ci verrebbe da dire che è bidimensionale, e che una formica la potrebbe percorrere solo in due sensi: avanti o indietro.  Grazie a essa, lo scontro secolare tra le leggi del grande (la relatività generale) e le leggi del piccolo (la meccanica dei quanti) viene superato a vantaggio di una superiore unità, basata sull'affermazione che tutti gli eventi dell'universo nascono da un'unica entità: microscopici cicli di energia nascosti nel cuore della materia. Per questa capacità di unificare tutte le forze della natura, la teoria delle stringhe è stata definita «la teoria di ogni cosa». Nel suo brillante libro, Greene ricostruisce la storia scientifica e umana che sta dietro la ricerca della teoria definitiva. La teoria delle stringhe suppone una visione dell'universo sconvolgente: le idee su cui si basa (i buchi neri che si trasformano in particelle elementari, universi giganteschi intercambiabili con universi minuscoli) sono rivoluzionarie, in grado di risolvere alcune delle piú annose questioni della fisica. L'universo elegante ,di Greene  ci illustra le scoperte e i misteri, gli entusiasmi e le frustrazioni di chi indaga la natura di spazio, tempo e materia - e lo fa con un linguaggio accattivante, che rende accessibili i concetti piú sofisticati e che permette di avvicinarsi a comprendere come funziona l'universo.

La larghezza del tubo, dalla distanza a cui noi la stiamo osservando, non è percepibile: è compressa, "arrotolata" appunto. Ma se prendessimo un binocolo, allora potremmo osservare che le formiche non possono procedere solo avanti e indietro, ma possono anche spostarsi trasversalmente.

In un altro esempio, possiamo immaginare che, dato un piano in due dimensioni, ad ogni punto si associata una sfera di raggio molto piccolo: ecco l'esempio di una terza dimensione nascosta.

Analogamente, lo spazio in cui viviamo conterrebbe tre dimensioni spaziali "distese" ed un numero di dimensioni nascoste. Se potessimo costruire dei microscopi così potenti da indagare distanza dell'ordine di 10-32 cm, l'esistenza di tali dimensioni sarebbe palesata.

Le teorie di stringhe si avvalgono di oggetti matematici detti spazi di Calabi-Yau, che sono appunto spazi con dimensioni nascoste. Nel suo libro, Greene propone alcune visualizzazioni di tali spazi.

Il nostro spazio tridimensionale di fatto potrebbe essere immerso in un iperspazio composto da 11 dimensioni (10 spaziali più una temporale), questo lo afferma la teoria delle superstringhe, un nuovo modello che potrebbe unificare i concetti della relatività generale con quelli della meccanica quantistica, spiegare le 4 forze fondamentali dell’universo e svelare l’origine e le proprietà dell’energia oscura. In breve la teoria delle superstringhe prevede che il cuore della materia non sia un’entità puntiforme come si è sempre creduto, ma sia composta da minuscole stringhe vibranti, se vogliamo concepire questo dobbiamo immaginare ad esempio di osservare un sasso, per comprendere perchè un sasso ha caratteristiche fisiche diverse da quelle di un pezzo di legno dobbiamo osservarlo sempre più da vicino...avvicinandoci sempre di più alla superficie del sasso fino ad addentrarci all’interno del mondo microscopico, potremmo osservare gli atomi, a loro volta composti da elettroni che ruotano attorno ad un nucleo composto da neutroni e protoni, ogni neutrone e protone che compone il nucleo dell’atomo è a sua volta composto da 3 quark, precedentemente si pensava che i quark rappresentassero il punto più piccolo della materia, mentre la teoria delle superstringhe prevede che i quark siano a loro volta composti da entità ancora più piccole, ossia minuscole corde vibranti, la vibrazione di tali stringhe definirebbe le proprietà fisiche della materia stessa come le corde di un violino definiscono le diverse note musicali. 

http://silentobserver68.blogspot.com/2012/11/siamo-immersi-in-un-iperspazio-composto.htmlSe precedentemente i fisici avevano previsto 5 diverse versioni della teoria delle superstringhe, considerando uno spazio a 10 dimensioni (9 dimensioni spaziali più una temporale), la M-theory ha unificato tutte le differenti versioni di uno stesso concetto semplicemente aggiungendo una dimensione spaziale, ossia ammettendo l’esistenza di uno spazio non più a 10 dimensioni ma bensì a 11 dimensioni, inoltre la M-theory (teoria delle membrane) prevede che oltre alle minuscole stringhe vibranti che compongono il cuore della materia, possano esistere membrane composte da 2 o più dimensioni. Il nostro stesso universo tridimensionale secondo la M-theory sarebbe nientemeno che una membrana fluttuante in uno spazio a 11 dimensioni. Ma se la scienza ammette la possibile esistenza di altre dimensioni oltre a quelle che possiamo concepire, dove sono queste altre dimensioni?

A noi appare impossibile concepire uno spazio a più di 3 dimensioni spaziali più quella temporale, queste 4 dimensioni sono le uniche che possiamo percepire, se la relatività generale prevede l’esistenza di cunicoli spazio temporali che fungono da scorciatoie nello spazio e nel tempo si deve considerare che ci si debba dunque spostare all’interno di una quinta dimensione, mentre le altre 6 dimensioni sarebbero raggomitolate all’interno del continuum spazio-temporale nelle lunghezze di Planck, ossia in lunghezze estremamente piccole (4,05132 × 10-35), in poche parole questo spiegherebbe perchè noi non possiamo percepirle e perchè non possono essere rilevate neppure dagli strumenti più sofisticati. In poche parole per vedere le altre 6 dimensioni a noi nascoste dovremmo osservare il continuum spazio-temporale e il mondo che ci circonda in lunghezze infinitamente piccole, anche se alcuni scienziati ritengono che tali dimensioni ad altissima energia possano essere raggomitolate in lunghezze maggiori a quelle di Planck.

Ad ogni modo oggigiorno la scienza ammette che l’universo tridimensionale possa essere immerso in uno spazio multidimensionale in lunghezze estremamente piccole e che i nostri sensi non possono concepire, ma in futuro forse si potrà indirettamente rilevare la presenza di queste altre dimensioni, di fatto la debolezza della forza di gravità rispetto alle altre 3 forze potrebbe essere spiegata ammettendo l’esistenza di dimensioni extra. Sappiamo che la gravità, malgrado possieda una propria debolezza rispetto alle altre forze,  governa di fatto l’universo ma potrebbe non essere ancorata allo spazio tridimensionale a noi concepito e risulterebbe estendersi anche nelle altre dimensioni. Ma come mai e perchè, contrariamente ai gravitoni, anche le altre particelle non possono estendersi nelle dimensioni nascoste?

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Qui rientra in gioco la teoria delle superstringhe, il cuore della materia e le sue proprietà fisiche sono definite da minuscole stringhe vibranti, il fatto che alcune particelle restino ancorate nello spazio tridimensionale, contrariamente ai gravitoni, sta nella tipologia di queste minuscole stringhe vibranti; in pratica i gravitoni potrebbero essere composti da minuscole stringhe vibranti chiuse, mentre le altre particelle del mondo ultramicroscopico potrebbero essere composte da minuscole stringhe vibranti aperte le cui estremità sono saldamente ancorate nello spazio tridimensionale che noi possiamo concepire, questo potrebbe quindi spiegare perchè i gravitoni non siano imprigionati nel mondo tridimensionale ma si estendono in altre dimensioni e dunque il perchè la gravità risulti essere così debole rispetto alle altre forze dell’universo. Un giorno, proprio grazie alla forza di gravità, forse si potrà indirettamente rilevare la presenza di altre dimensioni nascoste, ad esempio producendo una collisione tra 2 particelle. Se vi dovesse essere un calo di energia emessa dalla collisione tramite i gravitoni, che come detto teoricamente si possono spostare oltre le 3 dimensioni spaziali, si avrebbe la prova dell’esistenza di altre dimensioni, un’eventualità che la scienza oggigiorno considera sempre più plausibile. Bene ma ora vi sarete già chiesti: come possiamo concepire un mondo a più dimensioni?

Immaginiamo di osservare un mondo bidimensionale, noi potremmo accedere a tutto, anche all’interno di una cassaforte ben sigillata senza dover entrare dalle sue pareti. Potremmo osservare più punti contemporaneamente, come guardare un disegno su di un foglio, potremmo stare vicinissimi ad un essere bidimensionale senza far percepire la nostra presenza. In poche parole sarebbe un'impresa ardua per noi, che percepiamo 3 dimensioni spaziali, comunicare con un essere bidimensionale. Se dovessimo addentrarci all’interno di un mondo bidimensionale e tentare una comunicazione con un "essere piatto" esso potrebbe rilevare solo una piccola porzione di noi e proprio per questo risulteremmo trovarci in più punti contemporaneamente all’interno del suo spazio bidimensionale. 

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Ora immaginiamoci l’inverso, ossia che una persona in grado di percepire 4 dimensioni stia osservando il nostro universo. Come noi potremmo accedere facilmente in luoghi inaccessibili (per esempio all’interno di una cassaforte senza attraversare le pareti nel mondo bidimensionale), la persona quadridimensionale potrebbe accedere senza difficoltà a luoghi a noi inaccessibili. In pratica potrebbe restarci accanto senza farsi percepire e se decidesse di interagire con il nostro mondo potremmo vederne solo una piccola porzione. Questo potrebbe essere l’universo multidimensionale se si pensa alla possibilità sull’esistenza di più dimensioni, significherebbe quindi poter percepire solo una piccola porzione di uno spazio molto più vasto, infinito, gli universi paralleli. Gli scienziati non escludono la possibilità che lo spazio possa essere composto da più di 11 dimensioni, oltre alle 3 dimensioni spaziali che concepiamo, teoricamente possono esistere altre dimensioni infinitamente estese e la cosa più sorprendente è che la scienza stessa non esclude il fatto che oltre alla nostra dimensione temporale ne possano esistere altre. Dimensioni a noi celate.

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Principio di non località della meccanica quantistica:
 
Einstein con la relatività generale negò la possibilità di informazioni più veloci della luce, ma Aspect con un esperimento quantistico ha dimostrato il contrario, vediamo come. Immaginiamo una vasca con dentro 1 pesce e 2 telecamere posizionate con 2 diverse angolazioni riprendono lo stesso pesce. Ad ogni telecamera è collegato un monitor posto in un’altra stanza, un osservatore posizionato in un altro locale osserva i 2 diversi monitor, inizialmente l’osservatore potrà credere di osservare 2 pesci diversi, ma osservando attentamente si accorge che quando un pesce compie un movimento, ad esempio cambia direzione, anche l’altro pesce istantaneamente cambia la sua direzione. L’osservatore può quindi constatare che qualcosa sembra legare i movimenti di ciò che lui vede come 2 pesci apparentemente distinti. Lo stesso fenomeno viene continuamente sperimentato attraverso numerosi test nel campo della meccanica quantistica.


Ecco in cosa consiste più in dettaglio l’esperimento:

 
Nell’esperimento, due particelle (fotoni) inizialmente legate tra loro vengono separate e quindi studiate simultaneamente. Sperimentalmente si è dimostrato che il risultato di una misura condotta su una particella influenza i risultati delle misure condotte sulla seconda. Questo è incompatibile con l’idea che ciascuna particella abbia uno stato fisico definito prima della misura. Come è previsto dalla meccanica quantistica, in pratica, l’insieme delle due particelle costituisce un singolo sistema, anche se esse sono poste a elevata distanza una dall’altra. Considerando che tutta la materia dell’universo in tempi remoti si è formata attraverso lo stesso processo adottato da Aspect nel suo esperimento, ossia attraverso scissioni di particelle, ogni particella presente nell’universo potrebbe essere in qualche modo legata infinitamente con il resto delle particelle dell’universo stesso. 

Pensando a questo concetto da un punto di vista ben più profondo, da una realtà a noi invisibile, si potrebbe umanamente concepire quanto potremmo essere davvero connessi con la materia di una stella che dista da noi milioni di anni luce.

Riferimenti:
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