Multiverso, Principio Antropico e improbabilità

Nei post precedenti ho discusso criticamente le tesi esposte da Leonard Susskind in Il Paesaggio Cosmico, e ho sostenuto che la costruzione teorica che unisce Teoria delle Stringhe, Multiverso e Eternal Inflation sia piuttosto azzardata dal punto di vista delle evidenze sperimentali e piuttosto controversa dal punto di vista concettuale, dando luogo a quello che ho chiamato lo scenario della Biblioteca di Babele.

In questo post, vorrei invece discutere un punto specifico del ragionamento di Susskind e degli altri che propongono la teoria del Multiverso come concretizzazione delle potenzialità matematiche della Teoria delle Stringhe, e cioè la necessità di spiegare le caratteristiche dell’Universo in cui viviamo.

Il ragionamento di Susskind & C. è più o meno il seguente: constatiamo che le leggi fisiche dell’Universo, inclusi i valori delle costanti fisiche e le “condizioni iniziali” sono straordinariamente favorevoli all’esistenza della vita. Basterebbero piccolissime variazioni nei valori di cui sopra per rendere impossibile la formazione di galassie e stelle, o la produzione di elementi chimici indispensabili alla vita come la conosciamo. Questa “eccezionalità” non può semplicemente essere attribuita a un mero caso, e rende necessario accettare una qualche forma di Principio Antropico, che in effetti è stato formulato in diverse varianti, da quelle “deboli” (che secondo me non significano assolutamente nulla) a quelle “forti”, che implicano che l’Universo sia in qualche modo progettato per ospitare la vita e aprono quindi indirettamente la strada alla congettura del cosiddetto Disegno Intelligente (il disegno, non l’ipotesi), incorporando l’ipotesi dell’esistenza di un Progettista nella descrizione causale dei fenomeni della cosmologia scientifica, e rendendo quindi quest’ultima dipendente da una nozione tipicamente religiosa. Per evitare questa “catastrofe scientifica”, Susskind & C. hanno sposato Teoria delle Stringhe ed Eternal Inflation per dar luogo all’idea di un Multiverso in cui esistono infiniti Universi di cui il nostro è soltanto uno.

Ma è davvero necessario “spiegare” le caratteristiche del nostro Universo? Non entrerò nei dettagli di quanto le leggi della Fisica e la configurazione del nostro Universo siano “speciali”. Lo fa molto scenograficamente Brian Greene in questa conferenza su TED.com:

A un certo punto, Greene si concentra (come fa anche Susskind nel suo libro) sul valore “incredibilmente vicino a zero” della Costante Cosmologica:

Certo, sembra necessaria una spiegazione per un numero così “strano”, no?

Non ne sono così sicuro. Cosa vuol dire, infatti, “improbabile”?

In questo contesto, secondo me, niente.

Per parlare di probabilità, occorre innanzitutto individuare un processo dinamico che possa essere poi trattato con gli strumenti della statistica. Quando mi chiedo quale sia la probabilità di ottenere “1” col lancio di un dado, ho implicitamente selezionato il processo di lanciare un dado come oggetto della mia analisi statistica. Senza di questo, non esiste il concetto stesso di probabilità. Dire che il nostro Universo ha caratteristiche statisticamente eccezionalmente improbabili significa implicitamente assumere come postulato che tali caratteristiche siano il frutto di un processo casuale, come una specie di “estrazione a sorte” dell’Universo tra un numero infinito (“molto” infinito) di Universi alternativi, dove il numero e la natura delle particelle elementari, o l’intensità delle interazioni elettromagnetiche, o il numero di dimensioni spaziotemporali varino tra tutti i “possibili” valori.

Ma non abbiamo nessun motivo per ipotizzare un simile processo. Personalmente, credo ci siano buone ragioni per non ipotizzarlo, oltre al benedetto e spesso mortificato Rasoio di Occam. Se numeri “strani” o “singolari” ci mettono a disagio, è un problema nostro, non della Natura; in qualche caso, magari, scopriremo che una data “costante” fisica non è costante affatto, ed è frutto di un processo di cui indagheremo il funzionamento. Ma mi sentirei di considerare assolutamente arbitraria l’ipotesi che tutte le costanti fisiche siano il frutto dell’equivalente di un’ “estrazione” stocastica.

In sintesi: le tesi di Susskind dichiarano di voler risolvere un problema che, ragionando a stretta logica, non esiste. Certamente troviamo “imbarazzanti” certe “coincidenze” (ancora una nozione inapplicabile qui), ma questo disagio non è necessariamente diverso da quello che proviamo al pensiero che il tempo possa essere “finito”: tendiamo a generalizzare il nostro modo di ragionare applicandolo anche a oggetti che non sono tenuti a conformarsi a esso: la massa dell’elettrone non è necessariamente il frutto di un lancio di dadi. Applicare la “statistica” ai valori delle costanti fisiche è, questo sì, una forzatura arbitrariamente “antropica” e priva di senso. In realtà, un ragionamento del genere, come abbiamo visto, postula tacitamente quello che Susskind vorrebbe dimostrare, e cioè che esista concretamente un “processo di generazione” degli Universi in grado di produrre realtà fisiche diverse. Rigettare questa ipotesi è perfettamente coerente ed elimina qualsiasi necessità logica di “spiegare” alcunché; ci rimane un fastidioso senso di incompletezza, forse, ma onestamente non mi pare ragionevole voler creare infiniti Universi e dimensioni nascoste per la nostra tranquillità intellettuale. Come scrive lo stesso Susskind, la Natura non è tenuta ad adeguarsi ai nostri gusti, e questa è un’argomentazione “a due lame”….

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5 thoughts on “Multiverso, Principio Antropico e improbabilità

  1. Volendo essere ancor più polemici, mi chiedo perché la mente di un fisico dovrebbe trovare strano un numero molto vicino allo zero: mi sembra tutto tranne un approccio analitico.
    Se poi uno volesse congetturare e soggettivare la stranezza, allora per me potrebbe essere strano il pi greco; sfido qualunque altro essere umano a convincermi del contrario, se per me strano è il pi greco e non il valore della costante cosmologica. Ci rendiamo subito conto che parlare di stranezza o stupirsi di queste cose non dovrebbe far parte del processo scientifico (almeno un processo con un minimo di discernimento).
    A rendere ancora più ridicola la soggettività (ingiustificata in un contesto scientifico) delle affermazioni di Greene, c’è il fatto che per lui, di nuovo, è strano che il valore della costante cosmologica sia prossimo a zero, ma non, per fare un solo esempio, che le extradimensioni (???) siano arrotolate in spazi di Calabi-Yau.
    Affascinante.
    Ma di nuovo mi sembra di stare a parlare di filosofia, più che di fisica.

  2. Ciao, innanzitutto complimenti per il blog davvero molto interessante,
    la tua analisi è davvero ben fatta ma sono parzialmente in disaccordo nelle conclusioni e mi spiego, è corretto secondo me quando dici che per spiegare l’improbabilità del nostro universo non possiamo postulare teorie di infiniti universi per salvare il nostro senso comune…
    Ma a mio parere il problema del principio antropico resta, e mi spiego… se tutti gli infiniti universi hanno la stessa probabilità di realizzarsi allora hai ragione, chiedermi perchè esiste l’universo in questo caso è come se giocassi a tombola e al momento dell’estrazione del primo numero io mi domandassi perchè ho estratto proprio quel numero considerando che aveva una probabilità di 1 su 90 di uscire…
    Ma la domanda è: se tra i tanti universi possibili il nostro universo ha molte meno probabilità di realizzarsi… perchè si è realizzato? e come se per ipotesi io reinsierissi nell’urna il numero già estratto e facessi altre 90 estrazioni ed uscisse sempre lo stesso numero che aveva 1 probabilità su 90 di uscire, a questo punto, penso che chiunque sospetterebbe di un trucco o manipolazione… come vedi questo evento è possibile ma altamente improbabile ed è probabile che non sia dato dal puro caso…
    da come ho capito poi. nella creazione dell universo gli eventi improbabili sono molti, ma sono parecchi…
    rileggendo mi sono reso conto di aver usato spesso la parola improbabile che già è una scelta da parte mia, a mio parere per capire se il principio antropico è meritevole o meno di essere il principale problema della fisica/filosofia moderna è necessario capire se l’Universo è una delle tante possibilità a parità di probabilità o se è appunto improbabile, e se è improbabile capire quanto lo è.
    Infine volevo chiederti, se puoi consigliarmi qualche libro di divulgazione di fisica…
    ciao e alla prossima.

    • Beh, di libri ce ne sono molti. Uno davvero splendido ma molto impegnativo e “generalista” è La Strada che Porta alla Realtà. Dello stesso autore, più delimitato ma interessante è La Mente Nuova dell’Imperatore.
      Su temi di cosmologia, ci sono i classici di Weinberg o di Hawking. Sulla fisica subatomica, c’è QED di Feynman, sulle stringhe L’Universo Elegante di Greene (anche se secondo me le stringhe non ci sono…).
      Infine, come libri di testo veri e propri, c’è un gioiello che è la Fisica di Feynman, ma lo consiglierei solo se hai davvero voglia di studiare.
      Quanto al tema del tuo commento, secondo me il punto è che per parlare di probabilità bisogna presupporre un processo stocastico che possa avere diversi esiti. Io non sono convinto che le argomentazioni a favore del fatto che il nostro universo sia frutto appunto di un simile processo siano abbastanza verosimili da giustificare tutte le argomentazioni che seguono.

      • ciao, grazie per i consigli… penso che inizierò con Feyman data la complessità dell’argomento un testo come “La Strada che Porta alla Realtà” è un pò oltre le mie conoscenze matematiche… sul tema in essere il tuo punto di vista è interessante, come è interessante quest’altro punto di vista sempre anti principio antropico in senso statistico: http://quasar.as.utexas.edu/anthropic.html
        Tuttavia, non sono ancora del tutto convinto perchè tutta la meccanica quantistica attuale si basa su modelli probabilisitici, e restano le mie perplessità tali per cui penso che approfondirò ancora l’argomento. Spero di leggere altri tuoi post sulla fisica presto… ciao!

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