Perchè mi interessa tanto la cosmologia

La cosmologia cerca di rispondere a domande fondamentali:
Come è nato l'Universo?
Come si è evoluto nel tempo?
Di cosa è composto?
Quale sarà il suo destino?
Secondo il modello cosmologico più accettato, l'Universo ha avuto origine circa 13,8 miliardi di anni fa con il Big Bang. Da allora è in continua espansione.

Le principali entità fisiche che compongono l'Universo sono:
Materia ordinaria (stelle, pianeti, gas): circa il 5%
Materia oscura: circa il 27%, invisibile ma rilevabile attraverso la gravità.
Energia oscura: circa il 68%, responsabile dell'accelerazione dell'espansione cosmica.

Cosa sono i buchi neri

Un buco nero è una regione dello spazio in cui la gravità è così intensa che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire.
Le sue parti principali sono:
Orizzonte degli eventi: il "confine" oltre il quale nulla può più sfuggire
Singolarità: il punto centrale dove, secondo la relatività generale, densità e curvatura dello spazio-tempo diventano estreme. Tuttavia, molti fisici ritengono che una teoria della gravità quantistica modifichi questa descrizione.
Esistono diversi tipi di buchi neri:

Stellari: formati dal collasso di stelle molto massicce.
Di massa intermedia: più rari e ancora oggetto di studio.
Supermassicci: milioni o miliardi di volte la massa del Sole, presenti al centro della maggior parte delle galassie.

Il legame tra cosmologia e buchi neri

I buchi neri sono importanti per comprendere l'evoluzione dell'Universo:
Influenzano la formazione e l'evoluzione delle galassie.
Le collisioni tra buchi neri producono onde gravitazionali, osservate per la prima volta nel 2015.
I buchi neri primordiali, se esistono, potrebbero essersi formati poco dopo il Big Bang e potrebbero contribuire a spiegare parte della materia oscura.

Domande ancora aperte

La ricerca cerca ancora di capire:
Cosa accade realmente all'interno di un buco nero?
Come unificare la relatività generale con la meccanica quantistica?
I buchi neri conservano davvero tutta l'informazione che assorbono? (il cosiddetto "paradosso dell'informazione")

Esistono i buchi neri primordiali?

La cosmologia e lo studio dei buchi neri rappresentano oggi uno dei punti d'incontro più importanti tra astronomia, fisica teorica e fisica quantistica (e, forse, anche la teologia). Comprendere questi oggetti estremi potrebbe aiutarci a spiegare l'origine dell'Universo e le leggi fondamentali della natura.
L'idea che i buchi neri possano dare origine a nuovi universi è una delle ipotesi più affascinanti della fisica teorica. Al momento, però, non esistono prove sperimentali che la confermino. Si tratta di un'area di ricerca speculativa, sviluppata per cercare di unificare la relatività generale con la meccanica quantistica.

E se fosse successo a noi?

È una possibilità teorica sorprendente.
In questo scenario il Big Bang del nostro universo sarebbe stato il "rimbalzo" all'interno di un buco nero in un universo genitore.
Il nostro universo potrebbe contenere milioni di buchi neri.
Ciascuno di essi potrebbe, a sua volta, dare origine a un altro universo.
Si avrebbe così una sorta di "albero cosmico", in cui ogni universo genera altri universi. Questo ipotesi è contenuta in uno dei miei libri: Stella

La singolarità è compatibile con l’idea di Dio?

Dal punto di vista della fisica, la singolarità non è considerata un "luogo" osservabile né un oggetto fisico nel senso ordinario.
Nella relatività generale di Albert Einstein, una singolarità è una situazione in cui le equazioni prevedono densità e curvatura dello spazio-tempo che tendono all'infinito. Molti fisici interpretano questo come il segnale che la teoria smette di essere valida in quelle condizioni estreme. È una delle ragioni per cui si cerca una teoria della gravità quantistica.
Quindi, la fisica non identifica la singolarità con Dio, né afferma il contrario.

Alcuni filosofi hanno visto un'analogia simbolica.
Se il tempo e lo spazio hanno origine nel Big Bang, allora ci si può chiedere: cosa significa parlare di una "causa" del tempo? Può esistere una realtà che non sia soggetta al tempo?
Questa idea è concettualmente compatibile con un universo che abbia avuto un inizio, ma non deriva dalla fisica.
Dal punto di vista teologico, molte religioni vedono Dio come il fondamento dell'esistenza dell'universo, non come un fenomeno fisico.
In questa prospettiva il Big Bang descrive come si è evoluto l'universo a partire da uno stato iniziale.
Dio risponderebbe alla domanda perché esiste qualcosa invece del nulla.
Nel senso logico, l'idea di una singolarità o di un inizio cosmico non è incompatibile con l'idea di Dio. Allo stesso tempo, non costituisce una prova dell'esistenza di Dio.

Sono possibili diverse posizioni coerenti.

Un credente può vedere il Big Bang come il modo in cui Dio ha dato origine all'universo.
Un deista può pensare a un creatore che ha avviato l'universo senza intervenire successivamente.
Un naturalista può ritenere che l'universo sia spiegabile interamente attraverso leggi fisiche, senza richiamare una causa trascendente.
Altri possono sostenere che la domanda sull'origine ultima resti aperta.

Il punto di vista della scienza

La scienza si occupa di costruire modelli verificabili mediante osservazioni ed esperimenti. L'esistenza o la natura di Dio, inteso come realtà trascendente, non è attualmente una questione che il metodo scientifico possa confermare o smentire.
Per questo motivo, il rapporto tra singolarità e Dio rimane principalmente un tema di riflessione filosofica e teologica, più che una conclusione della fisica. In sintesi, la singolarità è compatibile con l'idea di Dio, ma non la dimostra né la esclude.