La costante cosmologica, il principio antropico e il multiverso

[quelarion]

Salve a tutti,
nello scrivere la mia tesi di dottorato ho avuto modo di studiare un po' quella che sembra essere la teoria più accreditata nella comunità scientifica per spiegare il valore della costante cosmologica. In due parole il problema che abbiamo é che il valore che misuriamo é molto piccolo (10^-123) e finora nessuna teoria era in grado di spiegare questo valore. Almeno finché non ci si é avventurati in teoria delle stringhe e nel Multiverso.

Al di lá delle questioni propriamente tecniche, l'utilizzo del principio antropico e del Multiverso ha implicazioni filosofiche importanti. E mi piacerebbe discutere il mio punto di vista con chiunque di voi fosse interessato.

Premessa: Lambda é la lettera generalmente usata per la costante cosmologica.

Il "landscape" della teoria delle stringhe
Attualmente, l'approccio che sembra fornire la migliore spiegazione per il valore della costante cosmologica è il cosiddetto landscape della teoria delle stringhe. Qui ci limiteremo a riassumere questi argomenti e ci riferiamo alla letteratura per maggiori dettagli [1] [2].
In teoria delle stringhe condizioni di consistenza della dinamica quantistica (cancellazione delle anomalie ad esempio) richiedono uno spazio-tempo di dieci dimensioni. Per evitare una contraddizione con le osservazioni attuali sei delle dimensioni spaziali devono essere piccole, in modo che non influiscano sui dati sperimentali ad alta energia (LHC).
La classe generale delle varietà compatte a sei dimensioni è dato dalle varietà di Calabi-Yau, che sono state ampiamente studiate negli ultimi decenni. Cercando di stimare il numero delle diverse scelte possibili per compattificare le sei dimensioni extra si ottiene un numero dell'ordine di ~10^500.
Vi è quindi un numero ~ 10 ^ 500 di diversi vuoti in teoria delle stringhe, ciascuno dei quali ha un diverso contenuto fisico e un differente comportamento a bassa energia.
In particolare il valore dell'energia del vuoto per una data scelta di compattificazione si comporta come una variabile casuale, ricevendo contributi da tutti i campi fisic. Lo spettro di Lambda è quindi molto denso, con un passo di ordine 10 ^ -500, e possiamo aspettarci che vari, in valore assoluto, tra 0 a 1 (in unità di Planck). Ciò significa che mentre vi è una piccola frazione ~ 10 ^ -123 di vuoti con |Lambda|<10^-123, il loro numero assoluto è ancora grande, ~ 10 ^ 377.
C'è quindi una notevole quantità di vuoti con una costante cosmologica compatibile con le osservazioni. Quindi, come facciamo a finire in questo vuoto particolare, con questo valore specifico per Lambda?
Supponiamo che l'Universo inizi in un vuoto con Lambda> 0. Poiché lo spettro è simmetrico intorno a 0 non si tratta di una restrizione estremamente forte. Questo è un universo di deSitter e si espanderà esponenzialmente in modo omogeneo e isotropo. In una teoria classica questa espansione continuerà indefinitamente, imperturbabile. Quantisticamente, però, tutti i campi, e in particolare quelli che vivono nelle sei dimensioni extra, sono in grado di fluttuare, con la possibilità di effetti di tunneling* che modificano l'energia del vuoto in una regione finita, nucleando una "bolla" di spazio-tempo con un valore diverso per la costante cosmologica.
In particolare, si può immaginare che il decadimento di alcuni campi nelle dimensioni extra generi un "bolla" con una energia di vuoto che è minore di quella del vuoto originale. La conservazione dell'energia sarà garantito dalla dilatazione della frontiera della "bolla", che interpolerà tra i due diversi vuoti, insieme con la creazione di materia e radiazione all'interno della "bolla" in sé. Questo può anche essere visto come una transizione di fase del primo ordine e la sua presenza è generalmente soppressa dall'esponenziale dell'azione, rendendo la enucleazione un processo relativamente raro.
In particolare, se il vuoto originale subisce inflazione eterna, il volume perso per il decadimento del vuoto è piccolo in media, e il vuoto originale rimane in continua espansione. In aggiunta, in una metrica di de Sitter tutti gli osservatori sono limitati nelle loro osservazioni da un orizzonte cosmologico. Il nuovo vuoto non può espandersi più velocemente della luce, cosicché gli osservatori in diverse "bolle" saranno causalmente scollegati, e ogni vuoto è un universo distinto ai loro occhi.
Sono quindi possibili infiniti "universi bolla", con vuoti diversi, che nucleoni da un vuoto iniziale, generando il cosiddetto Multiverso. In questo quadro tutti i possibili vuoti sono generati dal decadimento vuoto originale. Universi con Lambda <0 collasseranno in un Big Crunch in una scala temporale t_Lambda, mentre universi con Lambda> 0 saranno oggetto di inflazione eterna e produrranno la nucleazione di nuovi universi.
Ora possiamo rivolgere la nostra attenzione per determinare quali di questi universi consentono osservatori. Dato un universo con una costante cosmologica non nulla, la superficie massima del cono di luce passato di qualsiasi punto P è approssimativamente data da A ~ | Lambda |^-1.
Ciò, a sua volta, è una misura approssimativa del valore massimo dell'entropia del passato causale di P. Quindi per universi con Lambda ~ 1 non ci sono più di pochi bit di informazione in qualsiasi regione causalmente connessa e osservatori, nel senso più generale, richiedono di essere costituiti da più di pochi bit.
Possiamo quindi affermare che gli osservatori possono essere situati solo in regioni con | Lambda | << 1. Questo, tuttavia, non ci dice perché vediamo Lambda ~ 10 ^ -123. Al fine di fare previsioni quantitative in questo contesto è necessario prima affrontare il problema della "misura". Ci riferiamo alla letteratura [3-6] per ulteriori dettagli. Limitiamoci ancora al caso di una costante cosmologica positiva.
Qualsiasi osservatore che vive in un tempo t* dopo la nucleazione del suo universo, è vincolato dalla misura causale [3] ad osservare un costante cosmologica dell'ordine Lambda ~ t*^-2. Così che, nel caso del nostro Universo, con t*~13,7 Gyrs, il valore previsto per la costante cosmologica è in buon accordo con il valore misurato. Il problema della misura delle regioni con costante cosmologica non-positiva è ancora aperto.
Riassumendo, il paesaggio della teoria delle stringhe fornisce alcuni argomenti che suggeriscono che il valore della costante cosmologica che osserviamo, e il fatto che lo osserviamo proprio in questa epoca l'evoluzione del nostro Universo, non è una coincidenza, ma segue naturalmente se si considerano l'inflazione eterna e la nucleazione di universi bolla. É quindi naturale che gli osservatori si troverebbero in quegli universi con il valore di Lambda che ammette la loro esistenza.

* Questi processi sono gli analoghi dell'effetto Schwinger. Date due piastre metalliche cariche ci sono possibilità che fluttuazione quantistica del campo EM genererà un coppia elettrone-positrone. Le due particelle, in determinate condizioni, saranno attratte dalle piastre e ridurranno la carica elettrica su di esse dopo la collisione, riducendo così la forza del campo elettrico. Questo processo può essere visto come il tunneling del sistema tra stati di energia del vuoto differente. Nella teoria delle stringhe il tunneling coinvolge i flussi dei campi nelle dimensioni extra.


[1] Raphael Bousso. The Cosmological Constant Problem, Dark Energy, and the Landscape of String Theory. 2012, arxiv:1203.0307.
[2] Joseph Polchinski. The Cosmological Constant and the String Landscape. pages 216–236, 2006, arxiv:hep-th/0603249.
[3] Raphael Bousso. Holographic probabilities in eternal inflation. Phys.Rev.Lett., 97:191302, 2006, hep-th/0605263.
[4] Raphael Bousso, Roni Harnik, Graham D. Kribs, and Gilad Perez. Predicting the Cosmological Constant from the Causal Antropic Principle. Phys.Rev., D76:043513, 2007, hep-th/0702115.
[5] Raphael Bousso and Roni Harnik. The Entropic Landscape. Phys.Rev., D82:123523, 2010, 1001.1155.
[6] Raphael Bousso, Ben Freivogel, Stefan Leichenauer, and Vladimir Rosenhaus. A geometric solution to the coincidence problem, and the size of the landscape as the origin of hierarchy. Phys.Rev.Lett., 106:101301, 2011, 1011.0714.

Cosa manca?
Nel landscape della teoria delle stringhe ci sono diverse questioni, a nostro avviso, che sono fonte di preoccupazione.
Ad un livello molto generale, risolvere i problemi costante cosmologica e della coincidenza con l'introduzione di sei dimensioni extra, oggetti estesi come stringhe e brane, Calabi-Yau e tutte le complesse dinamiche della teoria delle stringhe è difficile da giustificare se si considera il Rasoio di Occam come principio generalmente applicabile. Ulteriori previsioni devono essere prodotte nel contesto della teoria delle stringhe, rafforzando il supporto sperimentale della teoria.
Inoltre vi è la possibilità che effetti indipendenti del Multiverso non possano essere osservabili, mettendo in discussione la falsificabili della teoria. Il rischio è che postulando l'esistenza di un universo "padre", la cui presenza è impossibile da rilevare, potrebbe fornire un modo di nascondere sotto il tappeto alcune domande impegnative.
É preoccupante che accettare questa spiegazione del valore della costante cosmologica, superando i dubbi che essa solleva, potrebbe di fatto impedirci la scoperta di un principio profondo della fisica che determina la costante cosmologica, senza la necessità del Multiverso.
Inoltre, questa previsione del valore della costante cosmologica è fondamentalmente di natura statistica. Partiamo dal presupposto che esistano infiniti universi bolla e, per motivi antropici, viviamo in un Universo con il valore "giusto" per la costante cosmologica. Un argomento simile è usato per discutere il valore della distanza tra la Terra e il Sole. Apparentemente non c'è una ragione specifica che fissa l'Unità Astronomica al suo valore, ma d'altra parte se la Terra non fosse all'interno della zona abitabile della nostra stella non ci sarebbe osservatori.
La differenza fondamentale con l'approccio del Multiverso, tuttavia, è che siamo in grado di misurare la distanza di altri pianeti in altri sistemi solari, giustificando a posteriori la nostra descrizione statistica. Questo non è possibile nel Multiverso e abbiamo il diritto di misurare la costante cosmologica in un unico universo.
Infine, anche se prendiamo un vuoto specifico nel landsacpe della teoria delle stringhe, la costante cosmologica dovrebbe essere ancora determinata dai contributi alla energia del vuoto dei diversi campi che vivono nell'universo a dieci dimensioni. Quindi dovremmo essere sempre in grado di ottenere, in linea di principio, il valore del Lambda tenendo conto di tutti i contributi. Il Multiverso ci fornisce una risposta sul perché misuriamo ciò che si misura, ma come questo valore è costruito è ancora un mistero.

[Bambinz]

L'argomento è sicuramente interessante ma purtroppo bisogna essere abbastanza bravi in inglese per capire un testo simile Non hai materiale in italiano ?

[quelarion]

Originariamente inviato da Bambinz

L'argomento è sicuramente interessante ma purtroppo bisogna essere abbastanza bravi in inglese per capire un testo simile Non hai materiale in italiano ?

No, non conosco nessun materiale in italiano. Ora vedo, se ho tempo traduco quello che ho scritto in inglese.

[Raghnar-The coWolf-]

sei dottorato in fisica delle superstringhe?

Beh e le tue ricerche?

[quelarion]

Originariamente inviato da Bambinz

L'argomento è sicuramente interessante ma purtroppo bisogna essere abbastanza bravi in inglese per capire un testo simile Non hai materiale in italiano ?

Testo tradotto in italiano

Originariamente inviato da Raghnar-The coWolf-

sei dottorato in fisica delle superstringhe?

Beh e le tue ricerche?

sto per dottorarmi, ma non esattamente in teoria delle stringhe la mia tesi é sul problema della costante cosmologica, studiato nel contesto della gravitá quantistica in due dimensioni. In qualche settimana potró pubblicare la tesi integralmente su internet

[Raghnar-The coWolf-]

dai parlacene!

[CioKKoBaMBuZzo]

estremamente interessato, in effetti ho da poco finito di leggere "il principio antropico" di barrow e tipler. è un testo datato, ingombrante e mediamente costoso, ma da quello che mi risulta è la trattazione più completa esistente del principio antropico.
nonostante le mie scarse aspettative, si è dimostrato essere una riflessione lucida e ragionevole e se non l'hai fatto ti consiglio di leggere per lo meno i capitoli dedicati alla cosmologia.

nel testo non viene trattata la teoria delle stringhe, ma ciononostante sia arriva a una conclusione sorprendentemente simile a quello che ho inteso dal tuo abstract (purtroppo non ho ancora una formazione fisica completa e posso solo intuire il discorso generale).
non mi ricordo bene i dettagli, se ti interessa domani sera posso trascriverti un pezzo del testo, comunque si faceva uso dell'interpretazione a molti mondi e del principio antropico per rendere conto del valore estremamente particolare del valore di densità omega e della costante cosmologica nel nostro universo.
il ragionamento era: subito dopo il big bang, nell'universo non sono ancora avvenute misurazioni. pertanto abbiamo una sovrapposizione di universi con parametri cosmologici diversi. nel momento in cui avvengono le prime 2 misurazioni (non ricordo perchè fossero 2), ecco che gli universi si scindono. a questo punto è naturale, secondo il principio antropico debole, che la vita si sviluppi negli universi in cui omega e lambda hanno assunto quei particolari valori per i quali la probabilità di osservare il nascere della vita è maggiore. né più né meno di un effetto di selezione naturale, resa plausibile dalla molteplicità di universi esistenti. se così non fosse, dovremmo davvero ritenerci fortunati all'inverosimile.

[quelarion]

Originariamente inviato da Raghnar-The coWolf-

dai parlacene!

avendo appena consegnato la tesi per la stampa ho bisogno di un periodo di decompressione ne parliamo tra un po'!

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

estremamente interessato, in effetti ho da poco finito di leggere "il principio antropico" di barrow e tipler. è un testo datato, ingombrante e mediamente costoso, ma da quello che mi risulta è la trattazione più completa esistente del principio antropico.
nonostante le mie scarse aspettative, si è dimostrato essere una riflessione lucida e ragionevole e se non l'hai fatto ti consiglio di leggere per lo meno i capitoli dedicati alla cosmologia.

nel testo non viene trattata la teoria delle stringhe, ma ciononostante sia arriva a una conclusione sorprendentemente simile a quello che ho inteso dal tuo abstract (purtroppo non ho ancora una formazione fisica completa e posso solo intuire il discorso generale).
non mi ricordo bene i dettagli, se ti interessa domani sera posso trascriverti un pezzo del testo, comunque si faceva uso dell'interpretazione a molti mondi e del principio antropico per rendere conto del valore estremamente particolare del valore di densità omega e della costante cosmologica nel nostro universo.
il ragionamento era: subito dopo il big bang, nell'universo non sono ancora avvenute misurazioni. pertanto abbiamo una sovrapposizione di universi con parametri cosmologici diversi. nel momento in cui avvengono le prime 2 misurazioni (non ricordo perchè fossero 2), ecco che gli universi si scindono. a questo punto è naturale, secondo il principio antropico debole, che la vita si sviluppi negli universi in cui omega e lambda hanno assunto quei particolari valori per i quali la probabilità di osservare il nascere della vita è maggiore. né più né meno di un effetto di selezione naturale, resa plausibile dalla molteplicità di universi esistenti. se così non fosse, dovremmo davvero ritenerci fortunati all'inverosimile.

É vero che queste spiegazioni sembrano ragionevoli. Ma é altrettanto vero che non sono spiegazioni scientifiche in senso stretto, perché partono dall'assunto che ci sono infiniti universi.
Questo é essenzialmente dovuto alla relativamente scadente comprensione che abbiamo della meccanica quantistica: al momento pensiamo che uno stato quantistico sia descritto da una funziona d'onda che é una sovrapposizione di diverse "possibilità". Nel momento in cui si effettua una misura (e cioè il sistema quantistico interagisce con uno classico) c'é un collasso del sistema in uno stato particolare. Vedi gatto di Schroedinger.
Ora, questo sembra funzionare bene per la vita di tutti i giorni (del fisico ), ma di fatto non ci stiamo capendo niente. Non sappiamo cosa sia questo collasso, né che fine facciano le altre "possibilità". L'interpretazione degli universi paralleli é forsa la più banale. Ma non risolve nulla perché introduce qualcosa di non falsificabile, visto che mai potremo andare a vedere questi altri universi.
E questo problema non é solo filosofico, visto che in gravità quantistica uno dei problemi concettuali é come estrarre la geometria classica dello spazio-tempo dalla teoria (qualsiasi essa sia).
La geometria deve venir fuori nell'interazione della gravità quantistica con un sistema classico (gli osservatori = noi) e questa "emergenza" é difficile da comprendere.

Tra l'altro, come poi scrivevo nel testo, questa versione del principio antropico implica che la costante cosmologica sia una variabile statistica, che prende tutti i valori e noi capitiamo in quello "giusto". Ma mentre in meccanica quantistica noi possiamo misurare lo stesso processo tante volte e concludere che una data variabile é statistica (e quindi ne possiamo descrivere la distribuzione statistica), per la costante cosmologica non ci sarebbe mai questa possibilità, visto che siamo confinati a misurarla in un solo universo.

[CioKKoBaMBuZzo]

è anche vero però che l'interpretazione a molti mondi non è equivalente alle altre interpretazioni a causa della sua non verificabilità. in particolare, l'interpretazione a molti mondi produce previsioni differenti dalle altre interpretazioni per le prime fasi di vita dell'universo.

inoltre, da un certo punto di vista, per il rasoio di occam può essere preferibile alle interpretazioni che postulano il collasso della funzione d'onda.
perchè se analizziamo le teorie dal punto di vista dei postulati, l'interpretazione a molti mondi presenta un postulato in meno dal momento che non ha bisogno del postulato del collasso della funzione d'onda. il quale, peraltro, può essere accusato di inverificabilità tanto quanto l'interpretazione a molti mondi, nonostante abbia per lungo tempo goduto di un grande e immeritato credito tra i fisici.

altra cosa, è un modo ragionevole di evitare il principio antropico forte.
i casi infatti sono due: i parametri dell'universo sono necessari o i parametri dell'universo sono contingenti (cosa che equivale a dire i parametri cosmologici sono variabili statistiche o meno).
respingendo la contingenza dei parametri cosmologici (cioè respingendo l'ipotesi che siano variabili statistiche), dobbiamo concludere che i parametri cosmologici non possono che essere questi, e quindi che il nostro universo è necessariamente fatto in questo modo. questa necessità, se unita al fatto certo che la vita intelligente si è sviluppata, porta alla conclusione che l'universo deve necessariamente permettere lo svilupparsi di vita intelligente.
d'altra parte, sostenere la contingenza dell'universo porta a concludere che, nel caso esista un solo universo, la vita intelligente ha vinto una lotteria molto improbabile contro i numeri reali. la molteplicità di universi porta però a risolvere questo problema della lotteria.

[quelarion]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

è anche vero però che l'interpretazione a molti mondi non è equivalente alle altre interpretazioni a causa della sua non verificabilità. in particolare, l'interpretazione a molti mondi produce previsioni differenti dalle altre interpretazioni per le prime fasi di vita dell'universo.

di cosa parli esattamente?

inoltre, da un certo punto di vista, per il rasoio di occam può essere preferibile alle interpretazioni che postulano il collasso della funzione d'onda.
perchè se analizziamo le teorie dal punto di vista dei postulati, l'interpretazione a molti mondi presenta un postulato in meno dal momento che non ha bisogno del postulato del collasso della funzione d'onda. il quale, peraltro, può essere accusato di inverificabilità tanto quanto l'interpretazione a molti mondi, nonostante abbia per lungo tempo goduto di un grande e immeritato credito tra i fisici.

Beh, d'altra parte nell'interpretazione a molti mondi stai postulando dei mondi paralleli in aggiunta a quello che abbiamo. E per ipotesi questi mondi non sono accessibili. E quindi la loro presenza non é falsificabile.
Il collasso della funzione d'onda d'altra parte é un concetto molto meno definito: non é esattamente un postulato perché non si esclude che si venga a scoprire un reale processo fisico che determini come un sistema quantistico interagisce con uno classico.

altra cosa, è un modo ragionevole di evitare il principio antropico forte.
i casi infatti sono due: i parametri dell'universo sono necessari o i parametri dell'universo sono contingenti (cosa che equivale a dire i parametri cosmologici sono variabili statistiche o meno).
respingendo la contingenza dei parametri cosmologici (cioè respingendo l'ipotesi che siano variabili statistiche), dobbiamo concludere che i parametri cosmologici non possono che essere questi, e quindi che il nostro universo è necessariamente fatto in questo modo. questa necessità, se unita al fatto certo che la vita intelligente si è sviluppata, porta alla conclusione che l'universo deve necessariamente permettere lo svilupparsi di vita intelligente.
d'altra parte, sostenere la contingenza dell'universo porta a concludere che, nel caso esista un solo universo, la vita intelligente ha vinto una lotteria molto improbabile contro i numeri reali. la molteplicità di universi porta però a risolvere questo problema della lotteria.

Siamo d'accordo che il principio antropico forte non é una bella cosa
Però poi bisogna domandarsi quali, quanti e se esistano dei parametri fondamentali dell'universo. Ora noi abbiamo decine di parametri da mettere nelle nostre teorie, parametri che possiamo misurare ma che non riusciamo a spiegare in termini teorici. Uno é la costante cosmologica, ma anche la massa dell'elettrone, la costante di struttura fine e tante altre quantità.
Nulla vieta che i parametri siano in realtà qualcosa di più complesso che le nostre teorie non riescono a spiegare.
All'apice dell'ottimismo in string theory si pensava di poter ridurre tutto alla costante alpha, la tensione di stringa. Un solo parametro per tutto quanto.
Introdurre postulati come il multiverso per spiegare dei parametri che non riusciamo a capire é rischioso. Soprattutto nel caso della costante cosmologica, quando si tratta di un parametro di una teoria che sappiamo aver bisogno di un grosso restyling (mi riferisco ovviamente alla relatività generale che dovrà giocoforza diventare gravità quantistica).

[CioKKoBaMBuZzo]

di cosa parli esattamente?

ti riporto un passo da "il principio antropico" di barrow e tipler

"L'IMM (interpretazione a molti monti) suggerisce anche di imporre particolari restrizioni alle condizioni al contorno della funzione d'onda dell'universo, restrizioni che non appaiono naturali nelle altre interpretazioni. Secondo queste ultime, l'universo odierno è costituito da un unico ramo generato nel lontano passato dalle forze a cui è dovuta la riduzione della funzione d'onda. Di conseguenza, nelle interpretazioni diverse dall'IMM, gli effetti quantistici della gravità consistono, almeno attualmente, nel generare piccole fluttuazioni attorno a un universo essenzialmente classico. Questo punto di vista della cosmologia quantistica, sviluppato in profondità da J.V. Narlikar e collaboratori, porta a modelli cosmologici distinti da quelli suggeriti dall'IMM. Un'analisi dettagliata di ciò che un osservatore vedrebbe mostra che vi sono delle differenze tra i modelli basati sull'IMM e quelli di Narlikar, anche se al giorno d'oggi l'evoluzione sarebbe descritta con ottima approssimazione da un universo di Friedmann classico in entrambi i casi. I due tipi di modelli differiscono enormemente in prossimità della singolarità iniziale, e ciò può portare a differenze osservabili tra quelli basati sull'IMM e quelli basati sulla riduzione della funzione d'onda. Altre differenze sperimentalmente osservabili tra l'IMM e le altre interpretazioni sono state messe in luce da Deutsch."

Beh, d'altra parte nell'interpretazione a molti mondi stai postulando dei mondi paralleli in aggiunta a quello che abbiamo. E per ipotesi questi mondi non sono accessibili. E quindi la loro presenza non é falsificabile.
Il collasso della funzione d'onda d'altra parte é un concetto molto meno definito: non é esattamente un postulato perché non si esclude che si venga a scoprire un reale processo fisico che determini come un sistema quantistico interagisce con uno classico.

se è possibile, almeno in linea teorica, che sia un processo fisico a causare il collasso della funzione d'onda, allora la teoria del multiverso è falsificabile (essendo incompatibile con l'ipotesi del collasso), pertanto dovrebbe godere di tutti i privilegi di una teoria scientifica.
per quanto riguarda invece la spesa in termini di numero di universi è vero, il multiverso è molto meno economico della teoria del collasso, e infatti ho detto che solo "da un certo punto di vista" il multiverso può essere visto come preferibile per il rasoio di occam.
però in qualche modo l'economia di leggi mi pare più importante dell'economia di universi. pensiamolo in questo modo:
ho delle scimmie che schiacciano tasti a caso su una tastiera. le stringhe così create vengono interpretate dal computer come righe di codice in un qualche linguaggio di programmazione. è molto più probabile che una scimmia mi scriva un programma che calcola il risultato di 1+1 e 5+6 e mi dia come output 2 e 11, piuttosto che una scimmia mi scriva un programma che calcola 1+1 e 5+6, mi ignora uno dei due calcoli in modo randomico, e mi da come output 2 o 11

Siamo d'accordo che il principio antropico forte non é una bella cosa
Però poi bisogna domandarsi quali, quanti e se esistano dei parametri fondamentali dell'universo. Ora noi abbiamo decine di parametri da mettere nelle nostre teorie, parametri che possiamo misurare ma che non riusciamo a spiegare in termini teorici. Uno é la costante cosmologica, ma anche la massa dell'elettrone, la costante di struttura fine e tante altre quantità.
Nulla vieta che i parametri siano in realtà qualcosa di più complesso che le nostre teorie non riescono a spiegare.
All'apice dell'ottimismo in string theory si pensava di poter ridurre tutto alla costante alpha, la tensione di stringa. Un solo parametro per tutto quanto.
Introdurre postulati come il multiverso per spiegare dei parametri che non riusciamo a capire é rischioso. Soprattutto nel caso della costante cosmologica, quando si tratta di un parametro di una teoria che sappiamo aver bisogno di un grosso restyling (mi riferisco ovviamente alla relatività generale che dovrà giocoforza diventare gravità quantistica).

se anche i parametri dovessero essere riconducibili ad uno solo, il mio discorso rimane. questo parametro è o contingente o necessario: o è una variabile statistica o assume per forza quel valore che noi osserviamo. nel primo caso abbiamo vinto la lotteria in caso di universo singolo, nel secondo caso la necessità di quel valore unita al fatto che noi esistiamo porta al principio antropico forte.

[quelarion]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

ti riporto un passo da "il principio antropico" di barrow e tipler

"L'IMM (interpretazione a molti monti) suggerisce anche di imporre particolari restrizioni alle condizioni al contorno della funzione d'onda dell'universo, restrizioni che non appaiono naturali nelle altre interpretazioni. Secondo queste ultime, l'universo odierno è costituito da un unico ramo generato nel lontano passato dalle forze a cui è dovuta la riduzione della funzione d'onda. Di conseguenza, nelle interpretazioni diverse dall'IMM, gli effetti quantistici della gravità consistono, almeno attualmente, nel generare piccole fluttuazioni attorno a un universo essenzialmente classico. Questo punto di vista della cosmologia quantistica, sviluppato in profondità da J.V. Narlikar e collaboratori, porta a modelli cosmologici distinti da quelli suggeriti dall'IMM. Un'analisi dettagliata di ciò che un osservatore vedrebbe mostra che vi sono delle differenze tra i modelli basati sull'IMM e quelli di Narlikar, anche se al giorno d'oggi l'evoluzione sarebbe descritta con ottima approssimazione da un universo di Friedmann classico in entrambi i casi. I due tipi di modelli differiscono enormemente in prossimità della singolarità iniziale, e ciò può portare a differenze osservabili tra quelli basati sull'IMM e quelli basati sulla riduzione della funzione d'onda. Altre differenze sperimentalmente osservabili tra l'IMM e le altre interpretazioni sono state messe in luce da Deutsch."

su questo ci torno dopo, devo leggerlo con calma

se è possibile, almeno in linea teorica, che sia un processo fisico a causare il collasso della funzione d'onda, allora la teoria del multiverso è falsificabile (essendo incompatibile con l'ipotesi del collasso), pertanto dovrebbe godere di tutti i privilegi di una teoria scientifica.
per quanto riguarda invece la spesa in termini di numero di universi è vero, il multiverso è molto meno economico della teoria del collasso, e infatti ho detto che solo "da un certo punto di vista" il multiverso può essere visto come preferibile per il rasoio di occam.
però in qualche modo l'economia di leggi mi pare più importante dell'economia di universi. pensiamolo in questo modo:
ho delle scimmie che schiacciano tasti a caso su una tastiera. le stringhe così create vengono interpretate dal computer come righe di codice in un qualche linguaggio di programmazione. è molto più probabile che una scimmia mi scriva un programma che calcola il risultato di 1+1 e 5+6 e mi dia come output 2 e 11, piuttosto che una scimmia mi scriva un programma che calcola 1+1 e 5+6, mi ignora uno dei due calcoli in modo randomico, e mi da come output 2 o 11

Siamo d'accordo. Scoprire cosa sia e se esista di fatto il collasso eliminerebbe il multiverso dall'interpretazione della MQ, che in questo senso é falsificabile.

Ma questa non é falsificabilità in senso stretto: non esiste una previsione sperimentale prodotta dal multiverso (come interpretazione della MQ o in stringhe, é uguale). É più una questione concettuale. L'unica cosa che si può trovare é una teoria alternativa che spieghi le stesse cose e magari qualcosa in più, ma non che la contraddica.

se anche i parametri dovessero essere riconducibili ad uno solo, il mio discorso rimane. questo parametro è o contingente o necessario: o è una variabile statistica o assume per forza quel valore che noi osserviamo. nel primo caso abbiamo vinto la lotteria in caso di universo singolo, nel secondo caso la necessità di quel valore unita al fatto che noi esistiamo porta al principio antropico forte.

Chiaro, il mio discorso era che introdurre il principio antropico per spiegare un parametro che non sappiamo essere fondamentale é un azzardo, anche perché accettare questa spiegazione porta ad un rallentamento della ricerca sulla questione.

[CioKKoBaMBuZzo]

Ma questa non é falsificabilità in senso stretto: non esiste una previsione sperimentale prodotta dal multiverso (come interpretazione della MQ o in stringhe, é uguale). É più una questione concettuale. L'unica cosa che si può trovare é una teoria alternativa che spieghi le stesse cose e magari qualcosa in più, ma non che la contraddica.

bhè, non vedo cosa ci sia di diverso. l'interpretazione a molti mondi fornisce questa previsione: la funzione d'onda non collassa. se un esperimento può provare il collasso della funzione d'onda (direttamente o indirettamente), allora il multiverso è falsificabile. e notiamo che questa è la stessa identica condizione che rende scientifiche le interpretazioni che usano il collasso.
in secondo luogo il passo che ti ho riportato prima accenna ad altre possibili previsioni verificabili

[quelarion]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

bhè, non vedo cosa ci sia di diverso. l'interpretazione a molti mondi fornisce questa previsione: la funzione d'onda non collassa. se un esperimento può provare il collasso della funzione d'onda (direttamente o indirettamente), allora il multiverso è falsificabile. e notiamo che questa è la stessa identica condizione che rende scientifiche le interpretazioni che usano il collasso.
in secondo luogo il passo che ti ho riportato prima accenna ad altre possibili previsioni verificabili

Considerando che non sappiamo cosa sia il collasso della funzione d'onda, dire che non accade ma che succede qualcos'altro non é propriamente una previsione.
All'atto pratico non c'é una quantità da misurare, o almeno non viene suggerita in nessuna teoria, che possa dirti se la funzione d'onda collassa o meno.

Il primo passaggio l'ho riletto più volte, ma é un po' vago (essendo un testo divulgativo) quindi non saprei cosa dirti a quel riguardo.

[Cfranco]

Originariamente inviato da quelarion

Salve a tutti,
nello scrivere la mia tesi di dottorato ho avuto modo di studiare un po' quella che sembra essere la teoria più accreditata nella comunità scientifica per spiegare il valore della costante cosmologica. In due parole il problema che abbiamo é che il valore che misuriamo é molto piccolo (10^-123) e finora nessuna teoria era in grado di spiegare questo valore. Almeno finché non ci si é avventurati in teoria delle stringhe e nel Multiverso.

Al di lá delle questioni propriamente tecniche, l'utilizzo del principio antropico e del Multiverso ha implicazioni filosofiche importanti. E mi piacerebbe discutere il mio punto di vista con chiunque di voi fosse interessato.

Nessuna teoria attualmente spiega un valore positivo della costante cosmologica, se il modello standard non fa assunzioni in proposito la teoria delle stringhe invece prevede una varietà di risultati possibili della costante ma ristretti a valori negativi o zero.
Il multiverso è fondato sulla moltitudine di spazi possibili alla teoria, tuttavia nessuno ha provato che almeno uno di tali spazi sia compatibile con il nostro universo, nessuno ha provato che la teoria delle stringhe in formulazione perturbativa sia convergente, nessuno ha provato che esista qualche teoria delle stringhe da cui si possano derivare le serie perturbative e ovviamente nessuno ha provato che esista la teoria M ...
Le uniche previsioni sicure della teoria sono:
- La costante cosmologica è zero o negativa ( le misure dicono che è positiva )
- Esiste la supersimmetria ( nei risultati del CERN non se ne trova traccia )
Al momento la teoria delle stringhe è in crisi profonda, negli USA nessuna università finanzia più ricerche sulle stringhe e la non esistenza della supersimmetria se confermata dal CERN sarebbe il chiodo sulla bara, gli stringhisti imperversano nei media con articoli e spettacoli sul multiverso, ma dal punto di vista fisico si tratta di speculazioni su una teoria morta.

[quelarion]

Originariamente inviato da Cfranco

Nessuna teoria attualmente spiega un valore positivo della costante cosmologica, se il modello standard non fa assunzioni in proposito la teoria delle stringhe invece prevede una varietà di risultati possibili della costante ma ristretti a valori negativi o zero.
Il multiverso è fondato sulla moltitudine di spazi possibili alla teoria, tuttavia nessuno ha provato che almeno uno di tali spazi sia compatibile con il nostro universo, nessuno ha provato che la teoria delle stringhe in formulazione perturbativa sia convergente, nessuno ha provato che esista qualche teoria delle stringhe da cui si possano derivare le serie perturbative e ovviamente nessuno ha provato che esista la teoria M ...
Le uniche previsioni sicure della teoria sono:
- La costante cosmologica è zero o negativa ( le misure dicono che è positiva )
- Esiste la supersimmetria ( nei risultati del CERN non se ne trova traccia )
Al momento la teoria delle stringhe è in crisi profonda, negli USA nessuna università finanzia più ricerche sulle stringhe e la non esistenza della supersimmetria se confermata dal CERN sarebbe il chiodo sulla bara, gli stringhisti imperversano nei media con articoli e spettacoli sul multiverso, ma dal punto di vista fisico si tratta di speculazioni su una teoria morta.

Non sapevo della previsione di una CC non-positiva. Comunque siamo d'accordo, non ho una grossa considerazione della teoria delle stringhe e venire a dirmi che prevede il multiverso e che questo spiega il valore della CC con considerazioni antropiche mi fa abbastanza rabbrividire considerando che non é una vera e propria spiegazione, ma quasi un "perché sí!" in risposta alla domanda sul perché la CC abbia quel valore.

La supersimmetria in realtá ci farebbe tanto comodo, anche per ammazzare le correzioni radiative alla massa dell'Higgs. Chiaro che poi se LHC non dovesse vedere niente sarebbe uno scenario interessante.

[CioKKoBaMBuZzo]

non sapevo che la tendenza attuale fosse di tagliare i finanziamenti alla ricerca sulle stringhe. fino a due anni fa sembrava che la teoria delle stringhe fosse l'unica finanziata e che i non stringhisti fossero emarginati dalla comunità scientifica.

[quelarion]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

non sapevo che la tendenza attuale fosse di tagliare i finanziamenti alla ricerca sulle stringhe. fino a due anni fa sembrava che la teoria delle stringhe fosse l'unica finanziata e che i non stringhisti fossero emarginati dalla comunità scientifica.

adesso siamo tutti emarginati
Comunque si continuano a vedere posti di lavoro in stringhe, magari meno di quanto non fosse prima, ma fanno in ogni caso una buona fetta di posti disponibili.

[Cfranco]

Originariamente inviato da CioKKoBaMBuZzo

non sapevo che la tendenza attuale fosse di tagliare i finanziamenti alla ricerca sulle stringhe. fino a due anni fa sembrava che la teoria delle stringhe fosse l'unica finanziata e che i non stringhisti fossero emarginati dalla comunità scientifica.

Non trovo più l' articolo ma nel 2011 non c' è stata nessuna assunzione di fisici specializzati in stringhe ( la parte del leone l' ha fatta la fisica dello stato solido ), mentre già nel 2010 pare fossero in grosso declino.

Originariamente inviato da quelarion

La supersimmetria in realtá ci farebbe tanto comodo, anche per ammazzare le correzioni radiative alla massa dell'Higgs. Chiaro che poi se LHC non dovesse vedere niente sarebbe uno scenario interessante.

Comoda sì, ma ci sono tante cose comode che non sono vere
In realtà il problema della fisica quantistica è che si è raggiunto un momento di stasi e non ci sono dati nuovi su cui lavorare, forse abbiamo trovato l' Higgs a 125 GeV ma dai dati del CERN non emerge nient' altro di interessante, forse è il caso di mettersi a lavorare su altre ipotesi, ad esempio potrebbe persino essere che la costante cosmologica non esista proprio:
http://www.repubblica.it/scienze/201...mato-37518470/

[quelarion]

Originariamente inviato da Cfranco

Non trovo più l' articolo ma nel 2011 non c' è stata nessuna assunzione di fisici specializzati in stringhe ( la parte del leone l' ha fatta la fisica dello stato solido ), mentre già nel 2010 pare fossero in grosso declino.

Forse ti riferisci a posti da professore, io per certo ti dico che ho amici che hanno trovato dei postdoc in stringhe. Posti ce ne sono, magari pochi, ma ce ne sono.

Comoda sì, ma ci sono tante cose comode che non sono vere
In realtà il problema della fisica quantistica è che si è raggiunto un momento di stasi e non ci sono dati nuovi su cui lavorare, forse abbiamo trovato l' Higgs a 125 GeV ma dai dati del CERN non emerge nient' altro di interessante, forse è il caso di mettersi a lavorare su altre ipotesi, ad esempio potrebbe persino essere che la costante cosmologica non esista proprio:
http://www.repubblica.it/scienze/201...mato-37518470/

Beh, comoda scientificamente. Non é solo una questione di cosa ci piace, ma di confrontare gli scenari possibili.
La supersimmetria é una ipotesi ragionevole che ha tanti vantaggi teorici, che si incastrano estremamente bene. Chiaro che dovrà essere confermata sperimentalmente per dargli un senso, ma non é una ipotesi campata per aria.
Non direi che c'é stasi in fisica delle alte energie. Forse c'é stata fino a qualche anno fa, quando LHC era ancora in costruzione e il Tevatron era stato spremuto fino all'osso.
Ora LHC sta girando da poco più di un anno e si aspetta con trepidazione la nuova accensione a piena potenza. Qualsiasi cosa si vedrà o non si vedrà darà una grande spinta alla ricerca sia teorica che sperimentale.
E poi non é che tutto LHC serve solo a trovare l'Higgs. Ci sono parecchi esperimenti e tante altre cose che si vanno a cercare.

L'ipotesi di Gibbons che riporti é chiaramente interessante, anche perché Gibbons é uno dei più grandi teorici viventi secondo me, ma stiamo parlando di tutt'altro. E soprattutto chi ha lavorato 20 anni in fisica delle particelle generalmente non sa nulla, ma proprio nulla, di cosmologica o fisica teorica. E viceversa. Non ha senso pensare i diversi campi della fisica in competizione.