Quando si parla di wormhole, l’immaginazione corre subito a tunnel cosmici capaci di collegare regioni lontanissime dell’universo o addirittura epoche diverse. Tuttavia, questa immagine affascinante nasce da un fraintendimento storico legato al lavoro di Albert Einstein e Nathan Rosen. Il cosiddetto ponte di Einstein–Rosen, oggi spesso associato ai wormhole, non fu concepito come scorciatoia spaziale, bensì come strumento matematico per affrontare problemi profondi sulla natura dello spaziotempo e della fisica quantistica.
Nel 1935, studiando il comportamento delle particelle in condizioni di gravità estrema, Einstein e Rosen introdussero ciò che definirono un ponte. Un collegamento matematico tra due copie perfettamente simmetriche dello spaziotempo. Questo ponte non era pensato come passaggio per viaggi cosmici, ma come modo per preservare la coerenza tra gravità e fisica quantistica. Solo in seguito i ponti di Einstein–Rosen vennero associati ai wormhole, pur avendo poco a che fare con l’idea originale. Ricerche recenti suggeriscono invece che il ponte di Einstein–Rosen punti verso qualcosa di molto più strano e fondamentale di un semplice tunnel cosmico.
Il vero enigma: quanti tempi esistono?
Il problema affrontato da Einstein e Rosen non riguardava il viaggio nello spazio, ma il comportamento dei campi quantistici in uno spaziotempo curvo. Interpretato in questa chiave, il ponte di Einstein–Rosen si comporta come uno specchio nello spaziotempo, una connessione tra due frecce temporali microscopiche. La meccanica quantistica governa la natura alle scale più piccole, mentre la relatività generale di Einstein descrive gravità e spaziotempo. Riconciliare queste due teorie resta una delle sfide più profonde della fisica. La reinterpretazione moderna del ponte di Einstein–Rosen suggerisce una possibile via per questa unificazione.
L’interpretazione wormhole, cioè l’idea di attraversare lo spaziotempo, emerse decenni dopo il lavoro originale, soprattutto negli anni ’80, quando alcuni fisici specularono su passaggi da un lato all’altro dello spaziotempo. Gli stessi studi mostrarono però quanto fosse speculativa questa possibilità. All’interno della relatività generale, tale viaggio è proibito. Il ponte collassa più velocemente di quanto la luce possa attraversarlo, risultando non percorribile. I ponti di Einstein–Rosen sono quindi strutture matematiche instabili e inosservabili, non portali fisici.
Nonostante ciò, la metafora del wormhole prosperò nella cultura popolare e nella fisica teorica speculativa. L’idea che i buchi neri potessero collegare regioni lontane del cosmo, o fungere da macchine del tempo, ha ispirato innumerevoli articoli, libri e film. Tuttavia, non esistono prove osservative di wormhole macroscopici, né solide ragioni teoriche per aspettarseli nella teoria di Einstein. Le estensioni speculative, materia esotica o modifiche della relatività, restano non verificate e altamente congetturali.
Due frecce del tempo
Una ricerca recente riconsidera il ponte di Einstein–Rosen usando una moderna interpretazione quantistica del tempo, sviluppata a partire da idee di vari ricercatori contemporanei. Le leggi fondamentali della fisica, nella maggior parte dei casi, non distinguono tra passato e futuro. Invertendo il tempo o lo spazio nelle equazioni, le leggi restano valide. Prendere sul serio queste simmetrie porta a una nuova interpretazione del ponte di Einstein–Rosen.
Invece di un tunnel spaziale, il ponte può essere visto come due componenti complementari di uno stato quantistico. In una il tempo scorre in avanti, nell’altra scorre all’indietro rispetto alla sua immagine speculare. Questa simmetria non è solo filosofica. Eliminando le infinitezze matematiche, l’evoluzione quantistica deve rimanere completa e reversibile a livello microscopico, anche in presenza della gravità.
Il ponte esprime quindi il fatto che entrambe le componenti temporali sono necessarie per descrivere un sistema fisico completo. Nelle situazioni ordinarie i fisici ignorano la componente a tempo invertito scegliendo una sola freccia del tempo. Ma vicino ai buchi neri, o in universi in espansione e contrazione, entrambe le direzioni diventano necessarie. È qui che il ponte di Einstein–Rosen emerge naturalmente.
Il paradosso dell’informazione dei buchi neri
A livello microscopico, il ponte consente all’informazione di attraversare ciò che appare come un orizzonte degli eventi, un punto di non ritorno. L’informazione non scompare continua a evolversi lungo la direzione temporale speculare. Questo quadro offre una soluzione naturale al famoso paradosso dell’informazione dei buchi neri formulato da Stephen Hawking. Nel 1974 Hawking mostrò che i buchi neri emettono radiazione termica e possono evaporare, apparentemente cancellando l’informazione su ciò che vi è caduto in contrasto con il principio quantistico di conservazione dell’informazione.
Il paradosso nasce solo se insistiamo nel descrivere gli orizzonti con un’unica freccia temporale estesa all’infinito un’ipotesi che la meccanica quantistica non richiede. Se la descrizione quantistica completa include entrambe le direzioni del tempo, nulla viene realmente perso. L’informazione lascia la nostra direzione temporale e riemerge lungo quella invertita. Completezza e causalità sono preservate senza ricorrere a nuova fisica esotica.
Queste idee sono difficili da intuire perché siamo esseri macroscopici che sperimentano una sola direzione temporale. Nella vita quotidiana l’entropia tende ad aumentare: uno stato ordinato evolve naturalmente verso il disordine. Questo definisce la nostra freccia del tempo. La meccanica quantistica, però, consente comportamenti più sottili. È possibile che tracce di questa struttura nascosta esistano già. La radiazione cosmica di fondo, l’eco del Big Bang, mostra una piccola ma persistente asimmetria: una preferenza per un orientamento spaziale rispetto alla sua immagine speculare. Questa anomalia ha incuriosito i cosmologi per decenni. I modelli standard le attribuiscono probabilità estremamente basse, a meno di includere componenti quantistiche speculari.
Eco di un universo precedente?
Questo scenario si collega a un’ipotesi più profonda. Ciò che chiamiamo Big Bang potrebbe non essere stato un inizio assoluto, ma un rimbalzo quantistico tra due fasi temporali invertite dell’evoluzione cosmica. In tale visione, i buchi neri potrebbero agire da ponti non solo tra direzioni temporali, ma tra epoche cosmologiche diverse. Il nostro universo potrebbe essere l’interno di un buco nero formatosi in un cosmo genitore. Una regione chiusa di spaziotempo sarebbe collassata, rimbalzata e poi espansa come l’universo che osserviamo oggi.
Se questa immagine fosse corretta, potrebbero esistere firme osservative: reliquie della fase precedente, come piccoli buchi neri, sopravvissute al rimbalzo e riemerse nel nostro universo in espansione. Parte della materia invisibile che attribuiamo alla materia oscura potrebbe essere costituita proprio da queste reliquie.
In questa prospettiva, i wormhole non sono necessari. Il ponte è temporale, non spaziale e il Big Bang diventa una soglia, non un inizio. La reinterpretazione del ponte di Einstein–Rosen non promette scorciatoie tra galassie, viaggi nel tempo o iperspazi fantascientifici. Offre invece qualcosa di più profondo, un quadro quantistico coerente della gravità in cui lo spaziotempo incorpora un equilibrio tra direzioni temporali opposte e in cui il nostro universo potrebbe avere una storia precedente al Big Bang.
Questa visione non rovescia la relatività di Einstein né la meccanica quantistica, le completa. La prossima rivoluzione della fisica potrebbe non portarci più veloci della luce, ma rivelare che il tempo, nel cuore del mondo microscopico e in un universo che rimbalza, scorre in entrambe le direzioni e che il ponte di Einstein–Rosen è la chiave concettuale per comprenderlo.
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