Le due previsioni ben note oggi sui buchi neri sono due. Prima, dall’interno di un buco nero non puoi scappare perché la via d’uscita è tornata indietro nel tempo. Seconda, puoi vedere l’intero futuro dell’universo perché il tempo nell’universo che hai lasciato è ora come lo spazio. Peccato che non puoi dirlo a nessuno.
L’idea che viviamo all’interno di un buco nero non è così folle come sembra. I buchi neri deformano lo spazio e il tempo fino ad invertirne i ruoli. Per chiunque cada in un buco nero, la dimensione radiale, verso la singolarità, diventa tempo e la dimensione temporale diventa come spazio. L’idea di base della teoria secondo cui il Big Bang sarebbe un buco nero (Black Hole Big Bang Theory, o BHBBT) è che la materia di un universo madre collassa in un buco nero. La singolarità di questo buco nero è in un unico punto dello spazio rispetto a chiunque nell’universo madre. Ma, a causa dell’inversione del tempo e dello spazio per chiunque all’interno dell’universo figlia, quel punto nello spazio r = 0 diventa il loro punto iniziale nel tempo, t = 0. Quindi, quella che era una singolarità nello spazio è ora una singolarità nel tempo, proprio come il Big Bang.
Questo significa che qualsiasi materia che cade dall’universo “madre” in un buco nero scomparirà da quell’universo ed emergerà in un punto iniziale dell’universo “figlia” completamente confuso.
Quanta materia dell’universo “madre” sarebbe finita nell’universo “figlia”? E quanta ne può finire? Anche tutta? Un universo può finire dentro un altro? Il motivo per cui un intero universo può essere contenuto all’interno di un altro ha a che fare con lo strano modo in cui il tempo e lo spazio possono essere deformati, allungati, compressi e contorti. Quello che sembrava essere un punto morto al centro di un buco nero, può invece essere un passaggio nella nascita di un nuovo universo.
Puoi avere molti universi interconnessi in questo modo, in cui le madri danno alla luce figlie che danno alla luce altre figlie, e così all’infinito. Quindi, lungi dall’essere “vecchio” solo 13 miliardi di anni, l’intero cosmo interconnesso può essere infinitamente vecchio.
Il modello standard del Big Bang
Il modello standard del Big Bang (SBB) dell’universo è che l’universo, incluso il tempo, lo spazio e la materia, è nato in un singolo punto 13 miliardi di anni fa circa. Dal punto di vista della relatività generale, la teoria della gravità di Einstein, lo spazio stesso è stato compresso in quel punto. Col passare del tempo, lo spazio ha iniziato ad espandersi portando con sé la materia mentre andava. Questo processo continuerebbe oggi e lo sappiamo perché quando osserviamo galassie distanti, si stanno allontanando da noi. Più è lontana una galassia, più velocemente si allontana da noi. Questo è coerente con una teoria dell’universo in cui lo spazio si sta espandendo. Maggiore è lo spazio tra due punti, più velocemente possono allontanarsi. L’esempio standard di questo è un insieme di punti su un palloncino. Fai esplodere il palloncino e tutti i punti si allontanano.
Dov’è il centro dell’universo?
Il centro dell’universo, in cui è accaduto il Big Bang, non è per noi nello spazio, ma in un punto nel tempo, t = 0, nel Big Bang. L’analogia del palloncino è utile qui perché il centro del palloncino, ovviamente, non si trova sul palloncino. Lo spazio, quindi, è come la superficie del palloncino con una dimensione aggiuntiva, quindi sono 3 dimensioni anziché 2. Il passato è come l’interno del palloncino.
I buchi neri, però, hanno i loro centri in un punto nello spazio, r = 0 in coordinate centrate sulla singolarità del buco nero. Pertanto, sono fondamentalmente diversi dalla singolarità del Big Bang.
Quindi, come possiamo essere dentro un buco nero? Il tempo diventa spazio
Una delle strane caratteristiche della relatività generale è la sua capacità di piegare lo spazio e il tempo al punto in cui il tempo e lo spazio possono scambiarsi di ruolo. Concentrazioni intense di materia possono deformare lo spazio e il tempo in modo che cambi il significato di spazio e tempo per diversi osservatori. Per un osservatore al di fuori di un buco nero, chiamato osservatore lontano, la singolarità è in un punto nello spazio. Per l’osservatore all’interno dell’orizzonte degli eventi, tuttavia, la singolarità è ad un certo punto nel tempo, qualche tempo nel futuro.
La teoria secondo cui il Big Bang sarebbe un buco nero, BHBBT, suggerisce che almeno per alcuni tipi di singolarità, una volta raggiunta la materia, essa entra in un nuovo universo in cui il tempo alla singolarità è il punto iniziale di quell’universo.
Immaginate di essere una formica che striscia su un tavolo. Mentre strisciate, scendete giù per un pendio. La pendenza diventa sempre più ripida fino a quando non diventa completamente verticale. Improvvisamente, termina in un punto. Questo è tipico di come sono raffigurati i buchi neri. Ma ora, invece di finire in quel punto, aldilà di questo punto lo spazio si espande di nuovo. Passando attraverso quel singolo punto si riemerge in un cono che si espande: un nuovo universo perpendicolare a quello che hai lasciato.
Un buco nero come origine dell’universo
La BHBBT è una teoria avvincente che può essere rigorosamente formulata entro i limiti della teoria della relatività generale di Einstein. Non richiede nuova fisica. Spiega anche perché il Big Bang è accaduto. E sul piano filosofico e del principio antropico spiega in modo rassicurante che non siamo nati “dal nulla”, ma siamo stati generati da qualcos’altro, e forse siamo in un certo senso infiniti.
Riferimenti:
Smolin, Lee. “Did the universe evolve?.” Classical and Quantum Gravity 9.1 (1992): 173.
Stuckey, W. M. “The observable universe inside a black hole.” American Journal of Physics 62.9 (1994): 788–795.
Easson, Damien A., and Robert H. Brandenberger. “Universe generation from black hole interiors.” Journal of High Energy Physics 2001.06 (2001): 024.
