Dal Big Bang ai buchi neri

Aggiornato il 1 Giugno 2022

Stephen Hawking, grazie al suo lavoro di ricerca e ai suoi libri divulgativi, ha segnato la carriera di molti giovani fisici, indipendentemente dal campo in cui hanno poi scelto di lavorare. Nella sua vasta produzione, il libro che più di tutti ha influenzato le scelte di molti studenti di fisica è stato indubbiamente Dal Big Bang ai buchi neri.
Il libro tocca vari temi, tutti connessi tra loro e raccontati nell’ottica del cosmologo moderno, che prova ad applicare la meccanica quantistica per risolvere i misteri dell’universo. La natura dello spazio e del tempo (che verrà successivamente approfondita ne L’universo in un guscio di noce, ritenuto una sorta di seguito di questo primo libro divulgativo), l’espansione dell’universo si uniscono insieme con gli ingredienti della meccanica quantistica nelle speculazioni su quegli strani oggetti cosmici noti come buchi neri.

I buchi neri non sono poi così neri

Le ricerche su queste “singolarità cosmiche” (non solo nel senso di “oggetti singolari”) sono, in effetti, i cavalli di battaglia di Hawking. Nel libro il cosmologo britannico spiega uno dei suoi risultati più noti, la così detta radiazione di Hawking o radiazione di Bekenstein-Hawking, da Jacob Bekenstein, il fisico con il quale Hawking ha collaborato su queste ricerche. Tale scoperta può essere sintetizzata con il titolo di uno dei capitoli del libro: I buchi neri non sono poi così neri.
Vediamo di capire qualcosa in più: il buco nero è un oggetto celeste in grado di deformare lo spaziotempo fino al punto da impedire persino alla luce di sfuggire alla sua attrazione gravitazionale, almeno se entra nel suo raggio di azione, delimitato dal così detto orizzonte degli eventi. Eppure anche un buco nero emette “qualcosa” e per spiegare questo “qualcosa” c’è bisogno delle leggi probabilistiche della meccanica quantistica e della termodinamica.
In particolare è necessario il concetto di particella virtuale: con questo nome vengono, ad esempio, identificate le particelle che trasportano le interazioni tra le particelle reali. In alcune condizioni persino l’elettrone e la sua controparte di antimateria, il positrone, vengono generate come particelle virtuali da un fotone con l’energia sufficiente. Questa coppia sopravvive per un tempo estremamente breve e quando un fotone si trova sull’orizzonte degli eventi ha una probabilità abbastanza alta di generarla. Questo vuol dire che se una delle due particelle viene generata oltre l’orizzonte, finisce per cadere dentro il buco nero, mentre l’altra ha la possibilità di sfuggire. In particolare la particella che cade all’interno del buco nero, a causa del principio di conservazione corrispondente, trasporta un’energia negativa che genera una diminuzione di massa del buco nero e un’emissione di radiazione, la radiazione di Hawking.

La freccia del tempo

Altro argomento affascinante affrontato dal fisico teorico è quello della freccia del tempo, ovvero la direzione verso la quale il tempo “scorre”. Nel capitolo corrispondente Hawking immagina cosa potrebbe succedere se per un qualche motivo (ad esempio la contrazione dell’universo fino a un ipotetico big crunch) la freccia del tempo venisse invertita: bicchieri rotti che si ricompongono, esseri umani che ringiovaniscono, e altre situazioni paradossali di questo tipo fino alla contrazione di tutta la materia all’interno del punto primordiale da cui è nato tutto nell’istante del big bang.
Questo esercizio di stile, al di là dei cambi di parere dovuti alle nuove conoscenze, ha però il pregio di mostrare come la creatività non sia esclusivo appannaggio di una mente artistica, ma anche del pensiero scientifico.
La prosa precisa e al tempo stesso discorsiva di Hawking, il modo accattivante con cui ha descritto lo spazio, il tempo e l’universo, rendono il libro un ottimo punto di partenza per chiunque voglia avvicinarsi ad argomenti avanzati della fisica, ma che si occupano di qualcosa che ha affascinato da sempre l’uomo: il cielo notturno e le stelle che, come puntini luminosi lontani, lo popolano.
Ancora oggi un capolavoro da leggere, consigliare, regalare.

Abbiamo parlato di:
Dal Big Bang ai buchi neri
Stephen Hawking
Rizzoli, 2015
236 pagine, brossurato – € 12,00
ISBN: 9788817079754
Ristampato il 23 marzo e distribuito in allegato a Repubblica al prezzo di € 9,90