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STEPHEN HAWKING: DALL’EVAPORAZIONE DEI BUCHI NERI AL PARADOSSO DELL’INFORMAZIONE -DI ALESSANDRO CERRITELLI

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Redazione-A volte capitano cose per le quali è davvero difficile pensare ad una pura coincidenza. Capita ad esempio che una persona nasca lo stesso giorno in cui, tre secoli prima, si spense Galileo Galilei, uno dei più importanti astronomi di sempre, il quale ebbe un ruolo fondamentale nell’adoperare una vera e propria rivoluzione astronomica (egli sostenne il sistema eliocentrico e la teoria copernicana criticando quella tolemaica). Capita poi che la stessa persona, per uno strano gioco del caso, muoia esattamente 136 anni dopo Albert Einstein, colui che rivoluzionò in modo radicale la fisica moderna proponendo una teoria del tutto innovativa, la teoria della relatività. E se dicessi che la persona in questione dedicò la sua vita intera agli studi riguardanti l’astrofisica e la fisica teorica, verrebbe spontaneo chiedersi “Sarà una coincidenza?”. A questa domanda, ovviamente, non si potrà mai rispondere. L’unica cosa che non si può negare è che il 14 marzo del 2018 è scomparsa una delle menti più geniali dell’ultimo secolo, Stephen William Hawking. La sua importanza è legata al fatto che sin da giovane si dedica allo studio del cosmo, tanto da elaborare alcune teorie che ne spiegassero l’evoluzione (tra il 1965 e il 1970). Tra i suoi studi più importanti certamente spiccano quelli relativi ai buchi neri. Egli propose, insieme ad altri fisici, le quattro leggi della termodinamica dei buchi neri e la teoria dell’essenzialità (secondo la quale i buchi neri sono caratterizzati solamente da 3 proprietà: carica elettrica, massa e momento angolare). Il celebre astrofisico fu per il primo ad ipotizzare come i buchi neri, sebbene sembrassero destinati ad esistere per sempre, in realtà evaporino in modo impercettibile in modo tale da ridurre gradualmente la loro massa mediante l’emissione di particelle. Il tempo impiegato per l’evaporazione completa dipende dalla dimensione originaria del buco nero (un buco nero di massa pari ad una massa solare impiega ben 2 x 1067 anni) ma rimane in ogni caso un tempo considerevolmente lungo. Bisogna inoltre sottolineare come l’emissione di particelle non avvenga ad un ritmo costante; minore sarà la massa del buco nero, infatti, maggiore sarà la velocità con la quale le particelle verranno espulse. La situazione si farà quindi critica quando il buco nero sarà diventato molto piccolo; esso infatti potrebbe andare incontro ad un improvviso scoppio che lo porterebbe a svanire definitivamente. Poiché il meccanismo di evaporazione venne proposto da Stephen Hawking, il fascio di particelle emesse dal buco nero viene chiamato in suo onore “radiazione di Hawking”. L’evaporazione di Hawking per porta ad un grande paradosso, il cosiddetto “paradosso dell’informazione”. Per comprendere questo paradosso, bisogna prendere in considerazione uno dei principi fondamentali della meccanica quantistica, il quale consiste nel poter osservare l’evoluzione dei fenomeni guardandola “all’indietro”, come se si riavvolgesse il nastro di un film. In altre parole, una volta conosciuta una determinata situazione, grazie ad equazioni specifiche, si pu tornare indietro nel tempo scoprendone le origini. Un po’ come accade per la fisica classica d’altronde, dove se conosciamo la velocità e la posizione di un oggetto, grazie alle leggi elaborate da Newton, possiamo ricavarne la velocità e la posizione iniziali. Tuttavia nei buchi neri ci non è possibile dato che, con la loro lenta ma inesorabile evaporazione, le informazioni necessarie ad adoperare un’azione di “rewind” non rimarranno memorizzate al loro interno, ma svanirebbero senza lasciare traccia. Ecco quindi il paradosso: la meccanica quantistica predice l’evaporazione dei buchi neri, evaporazione che per porterebbe alla negazione di uno dei principi cardine della meccanica quantistica stessa (la capacità di “guardare all’indietro”). Al giorno d’oggi non ci sono ancora delle risposte certe a questo paradosso, sebbene vi siano state diverse proposte per cercare di risolverlo, anche da parte dello stesso Hawking. Probabilmente, in un futuro non molto lontano, anche questo paradosso verrà risolto. In un futuro prossimo potrebbero infatti essere ideati nuovi strumenti e formulate nuove teorie tali da migliorare la comprensione dei buchi neri. D’altronde, se andassimo noi stessi a guardare indietro nel tempo, ci accorgeremmo che in 50 anni di studi, menti geniali come Hawking hanno scoperto fenomeni dei quali in passato non si immaginava nemmeno l’esistenza. Analogamente, fra decine di anni, potremmo avere una conoscenza tale da poter risolvere questo ed altri problemi ad oggi misteriosi. Problemi che hanno da sempre stimolato gli scienziati a mettersi in gioco e ad ottenere risultati al di là di ogni aspettativa. Scienziati di ogni epoca, da Galilei a Newton, da Einstein a Hawking. E chissà cosa ci riserverà il futuro, un futuro il quale non è poi così distante da noi; come affermava lo stesso Coleridge, d’altronde,

“Nell’ oggi cammina già il domani”.

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