Nell`universo ci potrebbero essere più dimensioni di quelle che

L’Undicesima Dimensione
Tirocinio Epistolare
Di
Gaetano De Michele
SSIS IX Ciclo-Università di L’Aquila
Nell’universo ci potrebbero essere più dimensioni di quelle che saltano agli occhi.
Facciamo alcuni esempi che possano aiutare a farsi una rappresentazione del concetto.
Entriamo in una stanza buia e vediamo delle palle fosforescenti che si muovono su di un
piano.Ad un certo istante accendiamo la luce e vediamo che in realtà ci sono degli uomini
che giocano a bigliardo. Oppure pensiamo ad una formica che cammina su di un piccolo
tubo di plastica ( magari utilizzato per stendere i panni) ; se ci mettiamo ad una certa
distanza vediamo senza problemi la dimensione orizzontale del tubo ma non riusciamo ad
accorgerci del suo spessore .
In realtà sappiamo che esso ha uno spessore ( basta usare un binocolo ) . Una formica
che vive sul tubo ha in realtà due possibili direzioni indipendenti in cui muoversi : la “
sinistra-destra” e quella circolare “ oraria antioraria” lungo la circonferenza del tubo. La
dimensione della superficie del tubo è quindi bidimensionale.
Possiamo notare però una differenza tra le due : la lunghezza del tubo è chiaramente
visibile ,l’altra, quella attorno al suo spessore , è più piccola , “ arrotolata” e difficile da
scorgere.
Nel 1919 con una lettera ad Einstein , Theodor Kaluza avanzò l’ipotesi sorprendente che
la struttura spaziale dell’universo può avere più dimensioni delle tre comunemente
conosciute.
Le dimensioni spaziali possono essere grandi evidenti ed estese ,oppure piccole,
arrotolate e difficili da rilevare ( si dice compattificate). In altre parole l’universo ha
dimensioni più grandi ed evidenti che sono le tre da noi conosciute ma come accade per il
tubo l’universo può avere anche dimensioni aggiuntive arrotolate in un piccolo spazio così
piccolo da essere sfuggito finora ai più raffinati apparati sperimentali. Secondo Kaluza
l’universo ha quattro dimensioni spaziali ( tre estese e una compattificata) e una
dimensione temporale quindi in totale 5.
Disegnare un qualcosa quadridimensionale è difficile perciò pensiamo ad un piano
bidimensionale e immaginiamo di “ zoomare” su regioni sempre più piccole . All’inizio non
ci accorgiamo di nulla ma man mano che continuiamo ci appare evidente una dimensione
extra simile ai cappi di lana che danno spessore ad un tappeto. Questa dimensione
aggiuntiva esiste ovunque ( secondo Kaluza).
Einstein aveva formulato la relatività generale nel quadro di un universo di tre dimensioni
spaziali.
Kaluza dedusse un nuovo sistema di equazioni per la relatività generale considerando una
dimensione in più. La dimensione extra dava luogo a delle equazioni aggiuntive ;
studiandole si accorse che le nuove formule non erano altro che quelle scritte da Maxwell
attorno al 1880 per descrivere la forza elettromagnetica.Aggiungendo una dimensione si
trovava un legame tra la teoria della gravità di Einstein e la teoria della luce di Maxwell.
Sia la gravità che l’elettromagnetismo curvano e piegano lo spazio. Ma l’unica dimensione
nascosta non era abbastanza per giustificare molte altre cose. Intorno agli anni ’60 si
cominciarono a sviluppare teorie a più dimensioni extra.
Molte di esse suscitarono solo speranze senza risolvere gran parte dei problemi : era
difficile trovare un’unica teoria logica e consistente basata sull’idea delle dimensioni extra
che comprendesse tutte le caratteristiche della materia e delle forze. Ma nel 1984 con la
teoria delle stringhe si fu in grado di legare il tutto in modo compatibile con la meccanica
quantistica. Le stringhe sono strutture matematiche (assolutamente non intuibili) adatte a
tener conto delle dimensioni "arrotolate
La teoria non ha finora prodotto alcuna predizione che possa essere sottoposta a verifica
sperimentale, non esistono quindi conferme sperimentali evidenti della teoria.
Poiché tutto abbia senso l’universo deve avere nove dimensioni spaziali e una temporale ,
per un totale di 10.
I calcoli che portarono al fatidico nove furono in realtà approssimati. Negli anni ’90 Witten
mostrò che in realtà mancava una dimensione . Si scoprì così che la teoria delle stringhe
richiede dieci dimensioni spaziali più una temporale quindi un totale di 11.
Secondo la teoria delle stringhe l’universo è costituito da stringhe microscopiche , i cui
modi di vibrazione sono all’origine delle masse e delle cariche delle particelle elementari.
Le teorie, anche se speculative, partono comunque da esigenze sperimentali, e sono in
grado di fare predizioni verificabili sperimentalmente in un tempo relativamente breve, con
delle risposte non ambigue. E’ quindi bene ribadire che ,che nonostante per fare buona
ricerca gli scienziati devono essere liberi di seguire anche il loro estro, la teoria delle
stringhe come teoria della gravità quantistica non ha mai avuto contatto con gli
esperimenti.
Gaetano de Michele