Relatività generale contro meccanica quantistica

di Gaia Del Mauro

Relatività generale e meccanica quantistica hanno domini di applicazione molto diversi: quasi sempre una sola delle due entra in gioco; però, se proviamo a combinarle, otteniamo risultati privi di senso. Ci serve perciò una nuova teoria.

Ecco in cosa consiste il paradosso:

·  Anche nella situazione più inerte immaginabile, come in una regione vuota dello spazio, il principio di indeterminazione riesce a svelare uninsospettata e frenetica attività. Un elettrone, per esempio, può prendere in prestito temporaneamente un po di energia per superare una barriera fisica (effetto tunnel); esiste inoltre un perpetuo e frenetico trasferimento di quantità di moto, anche in regioni vuote.

L’universo a scala microscopica è un’area brulicante di vita e di attività frenetiche. Poiché prestiti e restituzioni in media si cancellano gli uni con gli altri, una regione vuota dello spazio sembra inerte se misurata a scale più grandi. Ma grazie al principio di indeterminazione sappiamo che questa media macroscopica nasconde unincessante attività microscopica.

·  La relatività generale si applica a scale astronomiche e ci mostra che in assenza di massa, lo spazio è piatto.

Ingrandendo sempre di più una regione dello spazio, le ondulazioni casuali dello spazio dovute agli effetti quantistici sono così pronunciate da non dare più l’idea di un oggetto geometrico dalla curvatura regolare. Nell’esplorazione ultramicroscopica dello spazio si incontra un caos detto schiuma quantistica.

A scale ultramicroscopiche incontriamo lincompatibilità di fondo fra relatività generale e meccanica quantistica: la nozione di geometria spaziale regolare, cardine della relatività generale, a scale molto piccole perde di senso a causa delle violente fluttuazioni quantistiche.

Però, se torniamo ad occuparci di scale più consuete, le oscillazioni si cancellano l’una con l’altra, e la geometria regolare dell’universo ritorna.

La distanza al di sotto della quale si manifesta la contraddizione è detta lunghezza di Planck, ed è pari a 10 -33 cm.

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