Quando il biologo molecolare Francis Crick inciampò nella droga psichedelica LSD nel 1953, la sua mente mise insieme tutte le sue precedenti ricerche sul DNA umano per concepire l'immagine di una doppia elica. Più di sette decenni dopo, il matematico Robert Monjo crede di aver scoperto una doppia elica altrettanto significativa, ma questa volta non come struttura del DNA umano, ma come struttura dello spaziotempo stesso.
“Il nostro studio completa il lavoro di Albert Einstein nel suo tentativo di mettere in relazione le forze di gravità ed elettromagnetismo nella stessa teoria geometrica”, ha detto al Salon Monjo, professore di matematica all'Università di Saint Louis in Spagna. Anche se può sembrare una strana coincidenza che lo spaziotempo segua un modello ingegneristico analogo a quello del corpo umano, Monjo sostiene che questo sia perfettamente logico.
“L’effettiva connessione tra fisica e biologia molecolare è che la curvatura e la torsione sono le soluzioni più probabili (energia minima quando agiscono le forze) per i percorsi delle particelle e per la progettazione di strutture stabili”, ha affermato Monjo. “La similitudine con il DNA è più una metafora ma in qualche modo esiste la connessione menzionata per risolvere i percorsi.”
Lavorando con la dottoressa Rutwig Campoamor-Stursberg e il collega matematico Álvaro Rodríguez Abella, Monjo ha eseguito estesi calcoli algebrici e altri calcoli matematici, in gran parte attingendo alla ricerca esistente sulla fisica teorica, per arrivare alle loro conclusioni. Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista General Relativity and Gravitation in ottobre.
“Possiamo eseguire trasformazioni del movimento in modo che la gravità e l'elettromagnetismo possano essere dedotti dalla stessa equazione dello spaziotempo.”
La teoria di Monjo aiuta a unificare i concetti scientifici della gravità newtoniana con la nostra conoscenza dell'elettromagnetismo. Einstein era convinto dell'esistenza di una tale teoria unificata e durante la sua vita dimostrò che la sua teoria della relatività si applica alla meccanica newtoniana così come ad altri importanti concetti che coinvolgono l'elettromagnetismo, l'ottica, i circuiti elettrici e magnetici.
“Si trattava già di una prima unificazione delle trasformazioni della meccanica, poiché fino ad allora la fisica era considerata due mondi diversi”, ha spiegato Monjo, confrontando i concetti di fisica del fisico Isaac Newton con quelli avanzati da un fisico altrettanto fondamentale, James Clerk Maxwell. “Einstein generalizzò poi la sua idea alla relatività della forza gravitazionale (Relatività Generale, nel 1915-1916) e lavorò più di un decennio per migliorarla, ma non riuscì a finire il lavoro per la forza elettromagnetica. Il nostro lavoro affronta proprio questo punto: possiamo eseguire trasformazioni del movimento in modo che gravità ed elettromagnetismo possano essere dedotti dalla stessa equazione dello spaziotempo”.
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Il dottor Djordje Minic, professore di fisica e teoria delle particelle e delle stringhe all'Università del Texas ad Austin, non è così sicuro di queste conclusioni. Notò che la gravità teleparallela – la teoria concettuale unificata immaginata da Einstein – presenta “vari problemi”, a cominciare dalla simmetria locale di Lorentz, o dalla teoria secondo cui in fisica le leggi sono le stesse per tutti gli osservatori che si muovono l’uno rispetto all’altro.
“Dire che le interazioni della materia provengono tutte dalla metrica dello spaziotempo classico significa, almeno ingenuamente, che lo spaziotempo quantistico – qualunque cosa ciò significhi empiricamente – non ha realmente alcun ruolo, o che le questioni fondamentali nella teoria quantistica sono semplicemente irrilevanti nella teoria quantistica dello spaziotempo. gravità e materia”, ha detto Minic. La materia è quantistica come sappiamo, e se la materia proviene dalla metrica dello spaziotempo, allora cosa succede alla distinzione osservata tra correlazioni quantistiche e classiche? Ad esempio, le probabilità quantistiche interferiscono, quelle classiche no.
“Ora, gli autori dicono che le coordinate dello spaziotempo sono matrici, ma cosa significa questo per il Modello Standard testato sperimentalmente, i cui campi quantistici vivono nello spaziotempo classico?” Minic continuò. “Qual è la conseguenza di questo approccio per l’energia del vuoto osservata (costante cosmologica) e le masse osservate delle particelle elementari?” Il termine “energia del vuoto” si riferisce allo sfondo energetico che permea l’intero universo, all’interno o all’esterno del vuoto. Una costante cosmologica è una parte famosa della teoria della Relatività Generale di Einstein e si riferisce a una costante arbitraria presente in tutte le equazioni di campo correlate. Infine le particelle elementari sono i protoni, gli elettroni, i neutroni e tutte le altre particelle più piccole di un atomo.
Mentre gli autori sostengono che le coordinate spaziotemporali sono matrici, Minic ha affermato: “Non vedo alcuna conseguenza profonda di questa affermazione! Cosa succede alle correlazioni quantistiche nello spaziotempo con valori di matrice? Soddisfano il limite quantistico di Bell? Come viene calcolata la probabilità quantistica? È ancora valida la regola del Born? Ci sono nuove previsioni verificabili?
Il teorema di Bell si riferisce al modo in cui gli elettroni aggrovigliati vengono previsti dalla meccanica quantistica, rendendoli non locali, spesso definiti come “azione spettrale a distanza”. La regola Born collega la matematica della teoria quantistica ai risultati degli esperimenti, il che rende in primo luogo il campo una disciplina scientifica legittima. Sembra che questa nuova teoria dell’universo abbia ancora molto da spiegare. Minic invece sostiene che la teoria quantistica alla base della gravità di Einstein e del modello standard della materia è la teoria quantistica gravitizzata.
“In questo approccio la geometria attualmente fissa della teoria quantistica, legata alla regola Born per le probabilità quantistiche, diventa dinamica, in analogia con la metrica dinamica dello spaziotempo della relatività generale”, ha detto Minic. “Ciò si collega in definitiva alla teoria delle metastringhe, una formulazione intrinsecamente non commutativa e simile allo spazio delle fasi della teoria delle stringhe”. Il loro approccio tenta di far luce su una costante cosmologica nonché sulle proprietà dei leptoni e dei quark.
“C'è una nuova previsione che ha a che fare con l'interferenza quantistica tripla intrinseca (e di ordine superiore) e una regola Born dinamica che può essere testata sperimentalmente”, ha detto Minic. “In generale, abbiamo bisogno di esperimenti sulla gravità quantistica, non solo di teorie. Con gli esperimenti avremo la vera scienza, che è ciò che tutti noi desideriamo nella nostra ricerca per comprendere l’universo un po’ meglio e in modo un po’ più completo”.
A differenza di Minic, il dottor Avi Loeb, professore di fisica teorica all’Università di Harvard, ha elogiato l’articolo come “altamente tecnico e offre un nuovo modo matematico per descrivere le interazioni tra le particelle in modo geometrico unificato, inclusi gravità ed elettromagnetismo”. Aggiungendo che i suoi risultati possono essere utilizzati per creare un nuovo schema di unificazione della meccanica quantistica e della gravità, Loeb ha affermato che il significato più profondo della struttura a doppia elica è che “è semplicemente un risultato matematico che non ha nulla a che fare con la biologia. Il fatto che appaia qui e nel DNA umano è una straordinaria coincidenza”.
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