Di Steve Nerlich
Una delle cose più intriganti in cosmologia è lo spazio vuoto – questo apparente vuoto spaziale che ovviamente non esisteva prima del Big Bang. Benchè la fisica classica vorrebbe che l'energia non si possa creare o distruggere, è certo che lo spazio vuoto viene creato in abbondanza con l'espansione dell'universo.
Questo spazio vuoto è qualcosa in cui potete muovervi, ma il movimento è qualcosa che potete fare solo nel tempo, quindi dovremmo davvero parlare di spazio-tempo. Non c'era tempo prima che l'espansione dal Big Bang http://www.universetoday.com/15051/thinking-about-time-before-the-big-bang/ creasse anche lo spazio e da quel momento i due hanno continuato assieme come impacchettati.
Da una prospettiva quantistica, un vacuum è un campo di punto zero, essenzialmente la condizione di base di un sistema fisico quanto-meccanico. Einstein e Stern stabilirono l'idea dell'energia di punto zero http://www.universetoday.com/52206/zero-point-energy/, descritta come energia residua in un sistema persino allo zero assoluto http://www.universetoday.com/34658/absolute-zero/. A rinforzare questa nozione è stata la scoperta che l'energia del vacuum è misurabile in laboratorio, almeno in scale nanometriche. (vedi Effetto Casimir http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Casimir)
L'Effetto Casimir – due piastre metalliche con carica neutra vengono posizionate ad una distanza nanometrica nel vuoto/vacuum. Le fluttuazioni del vacuum quantistico tra le piastre vengono vincolate mentre quelle esterne non lo sono. Questo porta ad un netto sbilanciamento di forze che spinge le piastre una verso l'altra. Questo fenomeno affascinante non aiuta molto a spiegare perchè l'universo si espande.
Comunque, cercare di applicare questa nozione su scala cosmica non funziona molto bene. La teoria di campo quantistico predice una densità di energia di punto zero superiore di 120 ordini di magnitudine a quella che può essere osservata. Questo risultato conosciuto come catastrofe del vacuum http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_catastrophe, terminologia che riporta alla classica catastrofe ultravioletta http://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_catastrophe, che predisse che la radiazione di corpo nero dovrebbe avvicinarsi ad energie infinite nelle lunghezze d'onda corte. La soluzione di Max Planck per questo, formò le basi della fisica quantistica.
In cosmologia, la catastrofe del vacuum viene riconsiderata come problema della costante cosmologica http://it.wikipedia.org/wiki/Costante_cosmologica, dato che se la costante cosmologica è equivalente all'energia del vacuum universale, allora dovrebbe essere la stessa predetta dalla teoria di campo quantistico, invece che molto più piccola, come è necessario che sia perchè le equazioni di campo di Einstein rientrino nei dati osservativi.
Il principio antropico http://it.wikipedia.org/wiki/Principio_antropico può essere invocato a supporto della teoria quantistica, proponendo che l'energia del vacuum sia variabile localmente, mentre su larga scala la densità energetica rientra ancora nella teoria. Quindi, mentre “localmente” significa la scala del nostro universo osservabile, noi viviamo in una fluttuazione decrescente adatta alla formazione di galassie e all'evoluzione della vita intelligente. Noi guardiamo fuori dal nostro piccolo angolo dell'universo e ingenuamente assumiamo che ci sia qualcosa di sbagliato nella teoria quantistica.
La teoria delle stringhe apparentemente solleva la possibilità di cicli ripetuti di Big Bang e Big Crunches che hanno abbassato una costante cosmologica primordiale al livello più debole che noi osserviamo in questo universo attuale. D'altra parte, qualcuno che lavora con le equazioni di campo di Einstein può far notare che Einstein mise la costante cosmologica nella sua formula per evitare un universo che si espandesse ( o contraesse), come se l'espansione fosse una proprietà innata dello spazio-tempo. Potete utilizzare le equazioni di campo di Einstein per un universo ipotetico libero da massa ed energia e questo si espande ancora.
Lo spazio vuoto è perciò un mistero e tutto questo parlare di energia oscura implica che ne sappiamo più di quanto in realtà sappiamo. Sicuramente l'energia oscura è oscura, ma sembra difficile che sia energia a meno che non sia una energia in qualche modo vincolata da qualche fenomeno non rilevabile.
Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
Fonte: http://www.universetoday.com/62435/astronomy-without-a-telescope-%E2%80%93-much-ado-about-nothing/
Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_unsolved_problems_in_physics