Un universo di 10 dimensioni

Quando qualcuno parla di “dimensioni diverse”, tendiamo a pensare a cose come gli universi paralleli – realtà alternative che esistono parallelamente alla nostra, ma dove le cose funzionano o accadono diversamente. Tuttavia, la realtà delle dimensioni e come giocano un ruolo nell’ordinamento del nostro Universo è davvero molto diversa da questa caratterizzazione popolare.

Per dirla tutta, le dimensioni sono semplicemente le diverse sfaccettature di ciò che noi percepiamo come realtà. Siamo immediatamente consapevoli delle tre dimensioni che ci circondano quotidianamente – quelle che definiscono la lunghezza, la larghezza e la profondità di tutti gli oggetti nei nostri universi (gli assi x, y e z, rispettivamente).

Oltre a queste tre dimensioni visibili, gli scienziati credono che ce ne possano essere molte altre. Infatti, il quadro teorico della Teoria delle Superstringhe postula che l’universo esista in dieci dimensioni diverse. Questi diversi aspetti sono quelli che governano l’universo, le forze fondamentali della natura e tutte le particelle elementari contenute al suo interno.

La prima dimensione, come già notato, è quella che dà la lunghezza (alias l’asse x). Una buona descrizione di un oggetto unidimensionale è una linea retta, che esiste solo in termini di lunghezza e non ha altre qualità distinguibili. Aggiungi una seconda dimensione, l’asse y (o altezza), e ottieni un oggetto che diventa una forma bidimensionale (come un quadrato).

La terza dimensione coinvolge la profondità (l’asse z), e dà a tutti gli oggetti un senso di area e una sezione trasversale. L’esempio perfetto è il cubo, che esiste in tre dimensioni e ha una lunghezza, una larghezza, una profondità e quindi un volume. Oltre queste tre si trovano le sette dimensioni che non sono immediatamente evidenti per noi, ma che possono essere ancora percepite come aventi un effetto diretto sull’universo e sulla realtà come la conosciamo.

Gli scienziati credono che la quarta dimensione sia il tempo, che governa le proprietà di tutta la materia conosciuta in qualsiasi punto. Insieme alle altre tre dimensioni, conoscere la posizione di un oggetto nel tempo è essenziale per tracciare la sua posizione nell’universo. Le altre dimensioni sono quelle in cui entrano in gioco le possibilità più profonde, e spiegare la loro interazione con le altre è dove le cose diventano particolarmente complicate per i fisici.

Secondo la Teoria delle Superstringhe, la quinta e la sesta dimensione sono dove nasce la nozione di mondi possibili. Se potessimo vedere fino alla quinta dimensione, vedremmo un mondo leggermente diverso dal nostro che ci darebbe un mezzo per misurare la somiglianza e le differenze tra il nostro mondo e gli altri possibili.

Nella sesta, vedremmo un piano di mondi possibili, dove potremmo confrontare e posizionare tutti i possibili universi che iniziano con le stesse condizioni iniziali di questo (cioè il Big Bang). In teoria, se si potesse padroneggiare la quinta e la sesta dimensione, si potrebbe viaggiare indietro nel tempo o andare in futuri diversi.

Nella settima dimensione, si ha accesso ai mondi possibili che iniziano con condizioni iniziali diverse. Mentre nella quinta e nella sesta, le condizioni iniziali erano le stesse e le azioni successive erano diverse, qui, tutto è diverso fin dall’inizio del tempo. L’ottava dimensione ci dà di nuovo un piano di queste possibili storie dell’universo, ognuna delle quali inizia con condizioni iniziali diverse e si dirama all’infinito (da qui il perché si chiamano infiniti).

Nella nona dimensione, possiamo confrontare tutte le possibili storie dell’universo, iniziando con tutte le diverse possibili leggi della fisica e condizioni iniziali. Nella decima e ultima dimensione, si arriva al punto in cui tutto il possibile e immaginabile è coperto. Oltre questo, nulla può essere immaginato da noi umili mortali, il che lo rende il limite naturale di ciò che possiamo concepire in termini di dimensioni.

L’esistenza di queste sei dimensioni aggiuntive che non possiamo percepire è necessaria per la Teoria delle Stringhe affinché ci sia coerenza in natura. Il fatto che possiamo percepire solo quattro dimensioni dello spazio può essere spiegato da uno dei due meccanismi: o le dimensioni extra sono compattate su una scala molto piccola, oppure il nostro mondo potrebbe vivere su un sottomultiplo tridimensionale corrispondente a una brana, su cui tutte le particelle conosciute oltre alla gravità sarebbero ristrette (aka. La teoria delle brane).

Se le dimensioni extra sono compattate, allora le sei dimensioni extra devono avere la forma di un collettore Calabi-Yau (mostrato sopra). Anche se impercettibili per i nostri sensi, avrebbero governato la formazione dell’universo fin dall’inizio. Ecco perché gli scienziati credono che scrutando indietro nel tempo, usando i telescopi per individuare la luce del primo universo (cioè miliardi di anni fa), potrebbero essere in grado di vedere come l’esistenza di queste dimensioni aggiuntive potrebbe aver influenzato l’evoluzione del cosmo.

Come altri candidati per una grande teoria unificante – alias la Teoria del Tutto (TOE) – la convinzione che l’universo sia composto da dieci dimensioni (o più, a seconda del modello di teoria delle stringhe che si usa) è un tentativo di conciliare il modello standard della fisica delle particelle con l’esistenza della gravità. In breve, è un tentativo di spiegare come tutte le forze conosciute all’interno del nostro universo interagiscono, e come altri possibili universi stessi potrebbero funzionare.

Per ulteriori informazioni, ecco un articolo su Universe Today sugli universi paralleli, e un altro su un universo parallelo che gli scienziati pensavano di aver trovato e che in realtà non esiste.

Ci sono anche altre grandi risorse online. C’è un grande video che spiega le dieci dimensioni in dettaglio. Potete anche guardare il sito web della PBS per il programma televisivo Elegant universe. Ha una grande pagina sulle dieci dimensioni.

Puoi anche ascoltare Astronomy Cast. Potresti trovare l’episodio 137 The Large Scale Structure of the Universe piuttosto interessante.