E se il multiverso fosse generato dai buchi neri? La teoria della selezione naturale cosmologica

La teoria della selezione naturale cosmologica, chiamata anche teoria degli universi fecondi, è un modello proposto negli anni '90 dal fisico americano Lee Smolin che affronta il problema della complessità del nostro universo, cercando di spiegare perché il nostro universo sia dotato di leggi e costanti fisiche che hanno esattamente il valore necessario da permettere lo sviluppo della vita. Secondo il modello cosmologico di Smolin esiste una varietà di universi che vanno a formare un infinito ed eterno multiverso, ciascuno dei quali nasce da un universo precedente tramite i buchi neri. Si chiama selezione naturale cosmologica perché questa teoria suggerisce che a livello cosmologico avvenga un processo analogo alla selezione naturale biologica: così come sulla Terra solo le specie che hanno le caratteristiche ottimali per l'ambiente in cui vivono riescono a riprodursi e prosperare, così solo gli universi dotati delle leggi fisiche tali da massimizzare il numero di buchi neri prodotti al suo interno sono quelli destinati a riprodursi. Questa teoria può spiegare perché il nostro cosmo è compatibile con la vita: ciò che serve a un universo per avere molti buchi neri, infatti, sono molte stelle, che è anche ciò che serve per avere la vita.

Come tutte le teorie, la selezione naturale cosmologica è solo un modello teorico che tenta di spiegare il mondo in cui viviamo. Il metodo scientifico ci dice però che una teoria, per quanto affascinante ed elegante, deve resistere alla prova delle osservazioni sperimentali.  Solo se una teoria è falsificabile, allora essa è una teoria scientifica, poiché fornisce previsioni che possono essere verificate coi dati sperimentali.

Il ruolo dei buchi neri per la nascita di nuovi universi

Nella teoria della selezione naturale cosmologica un ruolo chiave sarebbe giocato dai buchi neri, i semi da cui si genererebbero nuovi universi. Un buco nero è il risultato del collasso gravitazionale di una stella di massa superiore alle 8 masse solari. Vengono chiamati così poiché il loro campo gravitazionale è cosi intenso da deformare lo spazio-tempo a tal punto che nulla da esso può sfuggire, compresa la radiazione elettromagnetica (luce).

Nella teoria degli universi fecondi, ogni buco nero darebbe origine a un nuovo universo oltre il suo orizzonte degli eventi con leggi e costanti della fisica leggermente diverse da quelle dell'universo da cui si è originato. Questo implica che un dato universo è in grado di crearne tanti altri quanti sono i buchi neri che sono presenti al suo interno.  Dal momento che i buchi neri sono progenitori di nuovi universi, la teoria sostiene che avvenga una selezione naturale cosmologica secondo cui vengono favoriti gli universi in cui il numero di buchi neri è massimale, poiché in grado di generare moltissimi altri universi, l'equivalente di una riproduzione cosmica.

Si può quindi ipotizzare che la singolarità del Big Bang da cui si è generato il nostro universo è il risultato del collasso di una stella massiccia in un precedente universo e che ogni buco nero che popola il nostro universo ne darà origine ad un altro. Questo implica anche che il Big Bang nel nostro passato, non è stato il primo momento nel tempo, ma che ci sia stato altro prima, poiché noi stessi siamo nati da un buco nero di un altro universo, anch'esso col suo Big Bang.

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Come sono collegati i buchi neri e la vita

Fino ad ora abbiamo però parlato solo di buchi neri, come si collega tutto ciò alla vita? Siccome la teoria degli universi fecondi favorisce quelle modifiche delle leggi e delle costanti della fisica che massimizzano il numero di buchi neri, questo implica anche che la teoria favorisce gli universi in cui vengono formati in gran numero i mattoni necessari alla formazione di stelle, in particolare quelle massicce. Questi mattoni sono perlopiù idrogeno e carbonio, che si trovano in gran quantità nelle nubi molecolari, le regioni da cui nascono nuove generazioni di stelle. Ma questi mattoni sono anche quelli fondamentali per lo sviluppo della vita, ed ecco che così  massimizzare la produzione di buchi neri equivale a favorire universi con le condizioni migliori per lo sviluppo della vita. La spiegazione per cui il cosmo ospita la vita non è altro che effetto collaterale della sua fertilità in termini riproduttivi.

Critiche alla teoria

Essendo quella di Smolin una teoria non provata, è stata soggetta a numerose critiche, le più note delle quali sono quelle del fisico delle stringhe Leonard Susskind. In un articolo del 2004, Susskind espone una serie di critiche soprattutto legate alla fisica stessa dei buchi neri. Per esempio si pone la domanda di cosa accada quando due buchi neri si fondono e se quindi essi contino come un solo buco nero o due. La fusione di buchi neri è infatti un evento che accade spesso nell'universo, come sappiamo grazie alla rilevazione delle onde gravitazionali generate da questo mostruoso evento.

Un'altra criticità riguarda l'informazione contenuta nell'universo e il fatto che la teoria di Smolin presupponga un trasferimento di informazione dall'universo genitore a quello figlio attraverso i buchi neri. Tuttavia la teoria dei buchi neri afferma che l'informazione che entra in un buco nero non può essere persa e di conseguenza non può essere trasferita ad un dato universo e persa in quello iniziale.

Inoltre, nella sua teoria Smolin afferma che visto che l'universo evolve verso uno stato di massima produzione di buchi neri, allora è possibile fare una predizione secondo cui non possono esistere stelle di neutroni con massa superiore alle due masse solari, perché se osservate proverebbero che il nostro universo non è stato preferito dalla selezione naturale cosmologica per la produzione massima di buchi neri. Tuttavia, osservazioni recenti hanno trovato stelle di neutroni di massa maggiore alle due masse solari. Si stima che la stella di neutroni più massiccia rilevata finora, PSR J0952–0607, abbia 2,35 volte la massa del Sole, contraddicendo quindi sperimentalmente la teoria della selezione naturale cosmologica.