Sappiamo che tutto nell’Universo, così come esiste oggi, è emerso da uno stato preesistente diverso dall’attuale. Miliardi di anni fa, non c’erano esseri umani e neanche il pianeta Terra, poiché il nostro sistema solare, insieme agli ingredienti necessari per la vita, doveva prima formarsi. Gli atomi e le molecole essenziali per la Terra dovevano anch’essi avere un’origine cosmica: dalle vite e dalle morti delle stelle, dai corpi stellari e dalle loro particelle costituenti. Le stelle stesse dovevano formarsi dagli atomi primordiali rimasti dal Big Bang. Ad ogni passo, mentre risaliamo sempre più indietro nella nostra storia cosmica, scopriamo che tutto ciò che esiste o è esistito ha avuto una causa che ne ha determinato l’esistenza.
L’argomento cosmologico di Kalam
Possiamo applicare questa struttura logica all’Universo stesso? Dai tardi anni ’70, filosofi e studiosi religiosi – insieme a pochi scienziati che si interessano anche a questi ambiti – hanno affermato che possiamo farlo. Noto come argomento cosmologico di Kalam, afferma che
- tutto ciò che inizia ad esistere ha una causa,
- l’Universo ha avuto inizio,
- e quindi l’Universo ha una causa per la sua esistenza.
Quindi, quale è la causa dell’esistenza dell’Universo? La risposta deve essere Dio. Questo è il fulcro dell’argomento che la cosmologia moderna prova l’esistenza di Dio. Ma quanto bene reggono le premesse alla scrutinio scientifico? La scienza le ha provate, o sono possibili o addirittura probabili altre opzioni? La risposta non sta né nella logica né nella filosofia teologica, ma nella nostra conoscenza scientifica dell’Universo stesso.
Meccanica quantistica
Creando due fotoni intrappolati da un sistema preesistente e separandoli per grandi distanze, possiamo “teletrasportare” informazioni sullo stato di uno misurando lo stato dell’altro, anche da posizioni straordinariamente diverse. Le interpretazioni della fisica quantistica che richiedono sia la località che il realismo non possono spiegare una miriade di osservazioni, ma molte interpretazioni sembrano essere altrettanto valide.
Tutto ciò che inizia ad esistere, o che viene in esistenza da uno stato di non-esistenza, ha una causa?
Se ci si pensa razionalmente, ha senso intuitivo che qualcosa non possa venire dal nulla. Dopotutto, l’idea che qualcosa possa provenire dal nulla suona assurda; se potesse, sminuirebbe completamente la nozione di causa ed effetto che sperimentiamo così completamente nella nostra vita quotidiana. L’idea della creazione ex nihilo, o dal nulla, viola addirittura il nostro comune senso del buon senso.
Ma le nostre esperienze quotidiane non sono il totale di tutto ciò che esiste nell’Universo. Ci sono molte fenomeni fisici e misurabili che sembrano violare queste nozioni di causa ed effetto, con gli esempi più famosi che si verificano nell’Universo quantistico. Come esempio semplice, possiamo guardare a un singolo atomo radioattivo. Se avessi un gran numero di questi atomi, potresti prevedere quanto tempo dovrebbe passare perché la metà di essi si degradasse: questa è la definizione di una vita media. Tuttavia, per qualsiasi singolo atomo, se chiedi, “Quando si degraderà questo atomo?” o, “Cosa causerà alla fine il degrado di questo atomo?” non c’è una risposta causa-effetto.
Il gatto di Schrödinger
In un tradizionale esperimento del gatto di Schrödinger, non si sa se l’esito di un decadimento quantistico sia avvenuto, portando alla morte del gatto o meno. All’interno della scatola, il gatto sarà o vivo o morto, a seconda che una particella radioattiva si sia decaduta o meno. Se il gatto fosse un vero sistema quantistico, il gatto non sarebbe né vivo né morto ma in una sovrapposizione di entrambi gli stati fino a quando non viene osservato. Tuttavia, non si può mai osservare che il gatto sia contemporaneamente morto e vivo.
Ci sono modi per forzare un atomo a dividersi: puoi ottenere lo stesso effetto con una causa. Ad esempio, se sparassi una particella al nucleo atomico in questione, potresti innescare la sua divisione e il rilascio di energia. Ma il decadimento radioattivo ci costringe a confrontarci con questo fatto scomodo.
In altre parole, non c’è una causa per il fenomeno di quando questo atomo si degraderà. È come se l’Universo avesse una sorta di natura casuale, acausale, che rende certi fenomeni fondamentalmente indeterminati e irraggiungibili. Infatti, ci sono molti altri fenomeni quantistici che mostrano questo stesso tipo di casualità, inclusi gli spin interconnessi, le masse riposate delle particelle instabili, la posizione di una particella che è passata attraverso una doppia fenditura, e così via. Infatti, ci sono molte interpretazioni della meccanica quantistica – tra cui l’interpretazione di Copenhagen – in cui l’acausalità è una caratteristica centrale, non un difetto, della natura.
L’interpretazione di Copenhagen
Si potrebbe sostenere, e alcuni lo fanno, che l’interpretazione di Copenhagen non è l’unico modo per dare senso all’Universo e che ci sono altre interpretazioni della meccanica quantistica che sono completamente deterministiche. Anche se questo è vero, non è neanche un argomento convincente; le interpretazioni valide della meccanica quantistica sono tutte osservabilmente indistinguibili l’una dall’altra, il che significa che tutte hanno la stessa validità.
Ci sono anche molti fenomeni nell’Universo che non possono essere spiegati senza idee come la creazione spontanea di particelle e antiparticelle dal vuoto quantistico, il decadimento di particelle instabili senza causa discernibile e così via.
Vediamo evidenza di questo in esperimenti di scattering ad alta energia che sondano la struttura interna dei protoni; prevediamo che ciò debba accadere per spiegare il decadimento dei buchi neri e la radiazione di Hawking. Affermare che “tutto ciò che inizia ad esistere deve avere una causa” ignora i molti, molti esempi della nostra realtà quantistica dove – per dirla in modo generoso – tale affermazione non è stata stabilmente dimostrata. Potrebbe essere possibile che questo sia il caso, ma è tutto tranne che certo.
L’Universo ha avuto inizio?
Questa è, credeteci o meno, ancora più dubbia della precedente affermazione. Mentre possiamo immaginare che ci sia una realtà fondamentalmente deterministica, non casuale, basata su causa ed effetto sottostante a ciò che osserviamo come il mondo quantistico bizzarro e controintuitivo, è molto difficile concludere che l’Universo stesso debba aver avuto inizio in qualche momento.
“Ma che dire del Big Bang?”
Non è vero che il nostro Universo è iniziato con un Big Bang caldo circa 13,8 miliardi di anni fa?
Più o meno. Sì, è assolutamente vero che possiamo tracciare la storia del nostro Universo fino a uno stato primordiale, caldo, denso, uniforme, in rapida espansione. È vero che chiamiamo tale stato il Big Bang caldo. Ma ciò che non è vero, e che si sa non essere vero da oltre 40 anni, è l’idea che il Big Bang sia l’inizio dello spazio, del tempo, dell’energia, delle leggi della fisica e di tutto ciò che conosciamo e sperimentiamo. Il Big Bang non è stato l’inizio, ma è stato preceduto da uno stato completamente diverso noto come inflazione cosmica.