Buchi neri o colini grigi ?

Uno dei temi più sfruttati e affascinanti della fantascienza è quello dei buchi neri, tanto che il concetto di singolarità, nato come termine tecnico relativo alla soluzione di Karl Schwarzschild alle equazioni di campo di equazioni di campo di Einstein, è diventata metafora del cambiamento epocale, al di là del quale il futuro è imprevedibile.

Come molti sanno, se il concetto di buco nero va bene per la relatività generale, fa a pugni con la meccanica quantistica.

Negli anni Settanta, Hawking cercò di risolvere il problema, ipotizzando che per una serie di effetti quantistici i buchi neri possano emettere una radiazione termica analoga a quella di un corpo nero dalla temperatura inversamente proporzionale alla massa del black hole.

Tale radiazione termica deriva dalle fluttuazioni quantistiche del vuoto che avvengono nei pressi dell’orizzonte degli eventi; queste creano delle coppie particella-antiparticella che rimarrebbero virtuali, se non fosse per la gravità del buco nero che attira a sè una delle componenti della coppia, mentre l’altra fugge nel vuoto cosmico.

Per rispettare il principio di conservazione dell’energia complessiva, la particella che è precipitata nel buco nero deve avere energia negativa (rispetto a un osservatore che si trovi lontano dal buco nero). Mediante questo processo il buco nero perde massa e a un osservatore esterno sembrerebbe che il buco stesso abbia appena emesso una particella.

Quindi il buco nero “evaporerebbe” con il Tempo, dissolvendosi in fine in un violento lampo di raggi gamma… Tutto bene, quindi ?

Mica tanto, perchè la meccanica quantistica impone un altro vincolo: la conservazione dell’informazione.

La radiazioni di Hawking è come un rumore bianco: qualsiasi cosa entra nel buco nero, da un fotone all’astronave di Galactus, uscirebbe sempre la stessa cosa, impedendo quindi di conoscere il passato. Come fare quindi per salvare capra e cavoli ?

La fantascienza classica non si porrebbe il problema: l’informazione finisce in un universo parallelo o un altre porzioni dello spazio tempo, così riusciamo ad andare più veloci della luce.

Purtroppo la fisica non è una puntata di Star Treck, nè un capitolo di un mio romanzo, indi per cui, applicando il rasoio di Ockham, ci si è orientati ad una soluzione più semplice.

Un paio di anni fa, un team di fisici con a capo Joseph Polchinski sviluppò un nuovo modello di orizzonte degli eventi, ipotizzando come il buco nero fosse circondato da una zona spaziotemporale ad alta energia, chiamata firewall (anche i fisici, oltre che gli informatici, da ragazzi hanno giocato a D&D… Gary Gygax è uno dei misconosciuti padri del contemporaneo, altro che Derrida e seguaci).

Embè che cambia ? Senza perdersi in formule astruse, questa soluzione permette di conservare l’informazione (per chi è interessato, qui viene spiegato l’arcano…)

Tutto risolto ? No, perché la soluzione di Polchinski contraddice infatti il principio di equivalenza di Einstein, alla base della relatività generale.

Stiamo quindi a punto e accapo ? No perché Hawking propone una soluzione di compromesso: per usare una metafora poetica ipotizza come l’orizzonte degli eventi non sia piatto come una tavola, ma simile all’acqua del mare, increspata da onde.

In sostanza gli effetti quantistici attorno ai buchi neri provocherebbero fluttuazioni imprevedibili nella struttura spazio-tempo, così da non permettere l’esistenza di una vera e propria linea di confine, ma orizzonti apparenti dominati da processi caotici, regioni turbolente, ma non nette.

Dal punto di vista della Relatività generale i due orizzonti sarebbero identici, conservando così le leggi fisiche di Einstein. Ma, da un punto di vista quantistico, l’orizzonte apparente in alcuni casi può anche sparire, lasciando così fuoriuscire radiazioni dal buco nero.

Possiamo stappare lo spumante ? Purtroppo ancora no: se i processi sono caotici, non possiamo fare alcuna previsione su cosa uscirà fuori dal buco nero, al limite definire degli attrattori strani, il che rende assai complicato stabilire a priori delle previsioni verificabili che possano invalidare o confermare l’ipotesi di Hawking. Per farla breve, siamo passati dal “Non abbiamo informazione” a “Non possiamo capire l’informazione”.

In più, gli astronomi non sarebbero in grado di rilevare alcuna differenza nel comportamento dei buchi neri rispetto a ciò che hanno già osservato fino a oggi.

Ritorniamo così alle solite antinomie kantiane, a cui bisogna credere per fede, non per prove concrete.

Ammettiamo però che Hawking abbia ragione, cosa cambierebbe nella narrativa di fantascienza nel passaggio dai buchi neri classici ai colini grigi ?

La nascita di tante idee nuove, come ad esempio ipotizzare razze di “rigattieri spaziali”, che vivono a distanza di sicurezza dall’orizzonte degli eventi e le cui civiltà sfruttano la radiazione di Hawking come fonte di energia, con l’economia basata sul riciclo e ricostruzione dell’informazione emessa dal buco nero.

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