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Due ricercatori della Specola Vaticana hanno proposto una comprensione matematica radicalmente nuova del momento iniziale del Big Bang. All’inizio dei tempi, si pensa che l’universo si sia espanso in modo esponenziale da uno stato ad altissima densità, “l’inflazione cosmica”. Questo sorprendente fenomeno può essere spiegato supponendo che le leggi della gravità siano molto più complicate in quella fase iniziale, rispetto a come sono descritte dalla relatività generale di Einstein del 1915.

Teorie alternative di gravità

Sono state proposte varie teorie alternative di gravità in cui tale forza varia nello spazio e nel tempo. Una delle più studiate è la teoria di Brans-Dicke, un’approssimazione della tanto ricercata “teoria quantistica della gravità”. La gravità quantistica combinerebbe la relatività generale di Einstein - che descrive il comportamento della materia su larga scala (come gli ammassi di galassie) - con la meccanica quantistica, che descrive la fisica su scale microscopiche (come quelle atomiche e subatomiche). Tuttavia la teoria di Brans-Dicke è così difficile da descrivere matematicamente che gli scienziati spesso trasformano le sue complesse equazioni in un riferimento in cui esse risultano molto più semplici da risolvere. In questo caso particolare le equazioni vengono trasformate dal più complicato riferimento di Jordan al più semplice riferimento di Einstein.

Una nuova prospettiva

In un articolo pubblicato il 15 aprile scorso sulla prestigiosa rivista Physical Review D, padre Gabriele e don Matteo Galaverni (diocesi di Reggio Emilia-Guastalla) della Specola Vaticana hanno dimostrato che, contrariamente a quanto gli scienziati credono, il riferimento di Jordan e quello di Einstein non sono sempre matematicamente equivalenti. Inoltre hanno evidenziato l’esistenza di un ulteriore riferimento che potenzialmente potrebbe essere molto promettente. Infatti, i ricercatori vaticani hanno scoperto che, mentre le soluzioni nel riferimento di Jordan non sempre si mappano in quelle di Einstein, tuttavia esse si trasformano matematicamente dal riferimento di Jordan a un altro riferimento non considerato precedentemente. In quest’ultimo esiste un limite in cui la forza gravitazionale va all’infinito mentre la velocità della luce si avvicina a zero (gravità di Carroll). Questa nuova prospettiva potrebbe innescare una rivoluzione nella nostra comprensione dell’Universo primordiale.

Sulle orme di altri scienziati cattolici

Questi risultati offrono una nuova chiave di lettura per le teorie precedentemente formulate sulla fase iniziale di espansione esponenziale dell’universo, in particolare quelle dello scienziato russo Alexei Starobinsky. Inoltre, potrebbero favorire la ricerca di una più generale teoria di gravità quantistica. Nel perseguire questa ricerca padre Gionti e don Galaverni stanno seguendo le orme di tanti altri scienziati cattolici. Si pensi ad esempio nel secolo scorso al belga padre Georges Lemaître: lavorando sulle idee di Einstein, sviluppò la teoria che oggi è conosciuta come “teoria del Big Bang”. Le idee di Lemaître furono in seguito confermate dalle osservazioni dell’astronomo americano Edwin Hubble: la relazione che descrive la velocità di recessione delle galassie si chiama infatti “legge di Hubble-Lemaître”.