Il Principio Olografico in Fisica: una Compilation

Eccoci quindi giunti a un punto nel quale ritengo utile riassumere il nostro “viaggio” nel Principio Olografico, non necessariamente seguendo la cronologia dei post in cui ne ho parlato, e segnalando qua e là le fonti cui ho attinto e i post precedenti in cui ne parlo. Spero che questa sintesi compilativa abbia il merito di chiarire meglio il percorso logico, e di facilitare l’ulteriore esplorazione del tema a chi ne fosse rimasto incuriosito.

  1. Facciamo una premessa: nei ragionamenti che seguiranno, è bene tener presente l’interpretazione dell’Entropia come misura della quantità di informazione racchiusa in un sistema di cui non è noto lo stato “microscopico”, ma solo le proprietà “macroscopiche” o sintetiche (ad esempio, pressione, volume e temperatura per un gas ideale) [v. anche, in tutt’altro contesto, questo post].
  2. Cominciamo da quello che storicamente è il punto di partenza: le teorie sull’entropia dei buchi neri. Nessuno è in grado di darne una prova sperimentale, ma è convinzione generale tra i Fisici che l’entropia di un qualsiasi buco nero debba essere proporzionale alla superficie del suo “orizzonte”. Potrei chiamare questa teoria “Principio Olografico Debole“: la quantità massima di informazione all’interno di un buco nero è proporzionale alla superficie dell’orizzonte del buco nero e non al volume che essa racchiude, come sarebbe naturale pensare [v. questo post].
  3. Proprio perché questa caratteristica dei buchi neri appare singolare, ci si può chiedere se derivi da qualcosa di più fondamentale, che riguardi la struttura di base dello spazio-tempo. Ho scelto come particolarmente stimolante l’approccio della Loop Quantum Gravity  che si basa sulle Spin Networks; questa teoria [qui un articolo che ne propone un’introduzione… non ditemi che è troppo difficile, lo è anche per me] considera lo spazio-tempo come non fondamentale, ma emergente e (pertanto) costituzionalmente quantizzato, ossia non divisibile all’infinito, a partire da un modello più “astratto” che descriverebbe le proprità fondamentali della realtà. Secondo un articolo che devo ancora digerire (se mai troverò i succhi cerebrali adatti), “la Loop Quantum Gravity è profondamente connessa con il Principio Olografico“, e che in altre parole la proprietà che abbiamo anticipato nel punto 2 relativamente ai buchi neri all’interno della teoria della LQG è una proprietà fondamentale e inevitabile dello spazio-tempo emergente [v. questo articolo e questo mio post].
  4. Troviamo così quindi un fondamento teorico per il Principio Olografico (nella sua versione “forte”, se vogliamo mantenere questa distinzione che trovo utile), che quindi, se accettiamo la LQG come ipotesi di lavoro, diventa uno dei principi fondamentali; a partire dalla LQG, dovremmo quindi veder “emergere” un mondo, che è quello che osserviamo, in cui esistono lo spazio-tempo e le leggi fisiche “macroscopiche” che conosciamo. [v. questo mio post]
  5. A questo punto, è possibile, come hanno fatto negli ultimi mesi alcuni fisici a partire da un articolo di E. Verlinde, dedurre alcune conseguenze del Principio Olografico. La prima è che è possibile spiegare la Gravitazione (ad esempio nella sua versione newtoniana) come una forza entropica emergente, senza bisogno di postularla come un’ipotesi aggiuntiva. L’Universo che nasce dalla “costruzione” che abbiamo ipotizzato non può che includere una forza gravitazionale esattamente come quella che osserviamo. [v. anche l’articolo già citato al punto 3 e questo mio post].
  6. Inoltre, dalla validità del Principio Olografico applicato all’Universo nel suo complesso deriva una interessante spiegazione dell’Energia Oscura che pervade appunto tutto l’Universo osservabile, e per la quale non esistono al momento spiegazioni fisiche soddisfacenti e accertate [v. questo articoloquesto mio post].
  7. Infine: oltre a spiegare (o almeno a indicare una possibile spiegazione per) fenomeni già noti, il Principio Olografico predice osservazioni nuove? Secondo almeno un Fisico americano, la “grana fine” dello spazio-tempo dovrebbe essere osservabile da apparati sperimentali che hanno come scopo l’osservazione delle Onde Gravitazionali [v. questo articolo, e la fine del mio post citato al punto 4].

Beh, che ne dite? A me sembra molto interessante, e anche abbastanza coerente! Per evitare confusione, da questa sintesi ho volutamente lasciato fuori il “filone parallelo” di discussione che avevo aperto all’inizio (e cui ho già fatto cenno in diversi post) legato ai modelli della mente e alle neuroscienze, che è a sua volta molto speculativo, ma che mi sembra disporre di ricerche teoriche meno solide. Mi riservo di riprendere l’argomento in un prossimo post.

Pant! Comincio a capire perché non ho fatto il ricercatore…

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6 thoughts on “Il Principio Olografico in Fisica: una Compilation

  1. "Insomma, potremmo tutti far parte di un gigantesco ologramma… o, chissà, dell’ologramma di un ologramma!" (Ottonieri)
    Tu la butti lì come uno scherzo, invece mi sembra una tragicamente ragionevole intuizione…
    "Tragicamente" perché potrebbe essere un baco filosofico dell’intero costrutto, non ti pare?

  2. Eh, che vuoi che ti dica? Se lo spazio S è "duale" con lo spazio (a numero di dimensioni N-1) S’, nulla vieta che lo spazio S’ sia "duale" con uno spazio S”.
    Semmai, il problema "filosofico" (se vogliamo forse ontologico) è: supposto che esistano due (o più) spazi che si trovano in questa corrispondenza, su ognuno di questi spazi è presente una definizione di "dinamica", ossia una formulazione delle leggi fisiche. La domanda che si propone è: esiste uno di questi spazi che si possa considerare "primario", ossia nel quale si svolga la dinamica "vera", con le leggi fisiche "vere", di cui lo spazio duale è solo un’immagine? Oppure tutti questi spazi sono  equipollenti?

  3.  io continuo a rammaricarmi che tu non l’abbia fatto. Forse non è quello il tuo talento: dovresti insegnare, o scrivere, raccontare… Mah, la vita ci porta dove vuole, e noi la seguiamo.

  4. Be’, forse da ricercatore non avrebbe sentito la necessità di tenere un blog come questo…
    Quindi approfittiamone 🙂

  5. No, non credo che avrei avuto le qualità per essere un bravo ricercatore. C’erano molti colleghi più bravi e motivati di me.

    Invece credo che sarei un bravo insegnante, e se ci fosse un modo magari ci proverei, in fondo dopo ventitrè anni quello che posso fare nel mio lavoro attuale si è capito.

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