La natura granulare dello spazio-tempo e gli effetti non locali
Un team di ricercatori italiani sta provando a collegare la teoria della relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica. Il punto di partenza della loro tesi è l'ipotesi di una struttura granulare e discreta dello spazio tempo.
Cos'è la natura granuale dello spazio-tempo
Nel mondo macroscopico, quello in cui viviamo, prevalgono i fenomeni continui.
Ad esempio, guardando questo monitor le immagini sembrano continue. Tuttavia, se si avvicina una lente di ingrandimento allo schermo si può notare che, in realtà, le immagini sono una composizione di migliaia di punti discreti ( detti pixel ).
Nel mondo microscopico accade la stessa cosa. Nell'infinitamente piccolo prevalgono i fenomeni discreti, la realtà è composta da quantità unitarie della materia.
Esempio. Qualsiasi oggetto solido è composto da atomi e tra gli atomi si interpone uno spazio vuoto. A loro volta gli atomi sono composti da particelle subatomiche. Si tratta di grandezze fisiche quantizzate.
Alla scala di Planck ( 10-35 metri ) anche lo spazio diventa granulare e si trasforma in un punto. Essendo lo spazio collegato al tempo, secondo questa ipotesi esiste un'unità minima dello spazio-tempo ( granulo di spazio-tempo ) al di sotto del quale non è possibile andare.
Questo granulo di spazio-tempo è come un granello di sabbia. Pertanto, tra due granuli possono esserci dei buchi in cui non esiste né lo spazio, né il tempo.
In conclusione, la scala di Planck dovrebbe essere l'unità minima di misura. E' un valore limite assoluto e indivisibile.
Nota. E' come se tutta la realtà fosse un mosaico, una composizione di mattoncini Lego. Non si possono spezzare i mattoncini perché sono l'unità minima di tutto.
Il problema da risolvere: le grandezze al di sotto della scala di Planck
Se la scala di Planck è il limite minimo assoluto della realtà fisica, si pone però un problema di difficile soluzione.
Secondo la teoria della relatività ristretta, in particolari condizioni di moto un osservatore potrebbe misurare delle lunghezze anche inferiori alla scala di Planck.
Inoltre, secondo il principio di invarianza di Lorentz, le leggi fisiche sono indipendenti dall'orientamento e dalla velocità di traslazione del sistema di riferimento usato per descriverle.
La soluzione: l'ipotesi degli effetti non locali
Per coniugare i due aspetti i ricercatori hanno rinunciato al principio di località.
Cos'è il principio di località? Secondo il principio di località due eventi nello spazio-tempo sono collegati tra loro da una relazione di causa-effetto soltanto se gli eventi si propagano nel vuoto a una velocità uguale o inferiore alla velocità della luce. In altri termini, le cause devono essere vicine all'evento.
Rinunciando al principio di località i ricercatori affermano che un evento locale potrebbe essere determinato anche da cause non locali ( effetti non locali ) ossia molto distanti nello spazio-tempo.
Tuttavia, i ricercatori non affermano l'esistenza di una velocità superiore a quella della luce in quanto si violerebbero altri principi della fisica classica.
La loro è soltanto un'ipotesi di partenza per studiare e capire meglio alcune stranezze degli eventi locali nella meccanica quantistica.
A cosa serve?
Se l'ipotesi fosse verificata a livello sperimentale, sarebbe un punto di partenza per collegare la realtà continua della fisica classica con la realtà discreta di quella quantistica.
Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters.
30/04/2016
