Universo matrioska

I primi dati del progetto Sloan – che ha come obiettivo la realizzazione di una mappa elettronica tridimensionale dell’Universo – sembrano dare ragione a Luciano Pietronero, ordinario di Fisica della materia condensata all’Università di Roma “La Sapienza”: l’universo ha una struttura frattale. “Attualmente disponiamo soltanto di circa il 35 per cento dei dati complessivi; tuttavia, questi, sembrano confermare la nostra teoria; i primi risultati mostrano, infatti, che più uno analizza spazi profondi più l’evidenza di disomogeneità si estende a distanze più lunghe”, ha dichiarato Pietronero a margine di un workshop sulla complessità, tenutosi nei giorni scorsi presso il centro di cultura scientifica “Ettore Majorana” di Erice. “Credo che, sin dai prossimi mesi, si potranno cominciare a mettere dei punti fermi su varie questioni che sono state molto dibattute negli ultimi anni”. Negli anni Settanta, la possibilità per gli astrofisici di osservare un’intera distribuzione di galassie, in un volume relativamente grande, ha aperto la strada alla possibilità di verificare una delle ipotesi fondamentali della cosmologia: l’omogeneità dell’universo, un’assunzione basilare per risolvere le equazioni di Einstein. Formule con cui è possibile descrive il Big Bang, con l’assunzione, però, di un universo omogeneo a grande scala. “Si tratta dell’unica soluzione esatta che si conosce; questo non implica però che la natura si comporti così: non c’è nulla di ovvio”, sottolinea Pietronero. Le situazioni in cui la materia è fortemente disomogenea sono diventate oggetto di studio solo in una fase successiva a quella in cui gli astrofisici hanno cominciato a osservare un’intera distribuzione di galassie; ed è in questo periodo – negli anni Novanta – che Pietronero e collaboratori lanciano la grande sfida: “se uno prende una struttura frattale (che si ripete cioè a tutte le scale), dalle nuvole agli alberi, dai polmoni alle arterie”, spiega il fisico, “tutti i punti sono statisticamente uguali e si ha una rottura di simmetria tra punti pieni e punti vuoti. Questo è perfettamente compatibile con un principio cosmologico più sofisticato che si applica anche alle strutture fortemente irregolari. Dallo studio delle strutture irregolari, relativamente recente, si è potuto capire che l’assunzione del principio cosmologico – cioè a dire che noi non stiamo in un punto particolare – non implica necessariamente l’omogeneità, perché potremmo trovarci in una struttura di tipo frattale: se uno guarda le distribuzioni delle galassie si accorge che c’è tutta un’evidenza di cluster a tutte le scale e di strutture ramificate, piuttosto che di un fluido omogeneo”. Ma da dove nasce la convinzione che il nostro universo sia un frattale, che assomigli cioè a una matrioska? “Utilizzando i dati astrofisici per fare test nell’ottica dei sistemi complessi; da questa analisi è venuto fuori che c’è una forte evidenza di proprietà frattale dell’universo”. Nell’ultimo decennio, nel mondo scientifico si è innescato un acceso dibattito su questo argomento. Una sintesi è stata raccolta e pubblicata in inglese per la World Scientific da Y. Baryshev (teorico di San Pietroburgo) e P. Teerikorpi (astronomo finlandese) in un libro intitolato “La scoperta dell’Universo frattale”, che Bollati Boringhieri pubblicherà in italiano il prossimo anno. “Il libro descrive molto bene le difficoltà degli scienziati nell’affrontare questo dibattito: l’Astrofisica, nonostante sia una branca della Fisica, è abituata a trattare una situazione con pochi dati sperimentali e tante congetture”, spiega Pietronero. “In questo caso, per esempio, a partire dall’assunzione della presenza di materia oscura, si spiega quello che e non si sa ancora. Il nostro approccio è invece diverso: di tipo più tecnico, noi prendiamo un elemento di questa costruzione, come per esempio le proprietà di correlazione delle galassie e le studiamo con metodi più sofisticati e moderni”. Il risultato? Per ora è in contrasto con la visione tradizionale. Il tempo dirà quale delle due visioni dell’universo è quella più vicina alla realtà.