Nel modello cosmologico standard l’universo si espande da circa 13,8 miliardi di anni. Le galassie si allontanano le une dalle altre e la luce proveniente dagli oggetti più lontani appare spostata verso il rosso. Questo fenomeno, noto come redshift cosmologico, viene interpretato come la conseguenza dell’espansione dello spazio. E se non fosse così?
Il fisico teorico Christof Wetterich propone una lettura differente. Invece di immaginare uno spazio che si dilata, suggerisce che le masse delle particelle elementari potrebbero non essere state sempre identiche a quelle che misuriamo oggi. Di conseguenza, anche gli atomi avrebbero avuto proprietà fisiche diverse da quelle attuali.
Per comprendere le conseguenze di questa idea occorre ricordare che la luce emessa dagli atomi dipende dalla loro struttura interna. Quando un elettrone passa da un livello energetico a un altro, emette un fotone la cui energia è determinata dalla differenza tra i due livelli. Se la massa dell’elettrone fosse diversa, cambierebbero anche queste differenze energetiche e quindi la frequenza della luce emessa.
In particolare, elettroni con massa inferiore rispetto a quella attuale occuperebbero livelli energetici meno profondi. Possiamo immaginare l’elettrone come una particella “legata” al nucleo: se la sua massa fosse minore, sarebbe più facile accelerarla e la sua distribuzione spaziale risulterebbe mediamente più estesa attorno al nucleo. Le differenze di energia tra i livelli sarebbero quindi minori e, di conseguenza, i fotoni emessi avrebbero frequenze più basse e lunghezze d’onda maggiori in accordo con la relazione di Planck-Einstein.
Secondo Wetterich, nel passato le particelle elementari avrebbero avuto masse inferiori a quelle attuali. La luce emessa dagli atomi primordiali sarebbe stata quindi meno energetica. Osservata oggi, apparirebbe naturalmente spostata verso il rosso. In questa prospettiva, il redshift cosmologico non deriverebbe necessariamente dall’espansione dello spazio, ma potrebbe riflettere il fatto che gli atomi del passato erano diversi da quelli che utilizziamo oggi come riferimento.
Le soluzioni delle equazioni di Einstein che descrivono un universo in espansione non vengono negate. Esse continuano a descrivere correttamente le osservazioni astronomiche. Per Wetterich, però, esse sono solo una possibile lettura matematica della realtà, non l’unica. La stessa fisica può infatti essere descritta in modi differenti: in una rappresentazione lo spazio si espande, nell’altra sono le proprietà fondamentali della materia a evolvere nel tempo.
La differenza può sembrare sottile, ma le sue conseguenze sono profonde. Immaginiamo di voler misurare la lunghezza di un tavolo. Se il tavolo raddoppiasse le proprie dimensioni, oppure se il metro con cui lo misuriamo si dimezzasse, otterremmo esattamente lo stesso risultato numerico. Dalla sola misura non potremmo stabilire quale delle due cose sia realmente accaduta.
La stessa ambiguità, applicata alla cosmologia, apre una lettura alternativa del redshift: ciò che osserviamo non imporrebbe necessariamente l’idea di uno spazio in espansione, ma potrebbe indicare che gli atomi usati come riferimento nelle nostre misure non abbiano sempre avuto le stesse proprietà.
Le osservazioni disponibili, da sole, non distinguono tra le due descrizioni. È l’interpretazione teorica a cambiare. Wetterich non contesta i dati sperimentali; mette in discussione il significato che attribuiamo a essi.
Se questa interpretazione fosse corretta, il Big Bang non sarebbe l’atto di nascita del cosmo, bensì una fase della sua storia osservata da una particolare prospettiva. L’universo potrebbe quindi non aver avuto un vero inizio. Sarebbe la nostra descrizione dell’universo a suggerirci l’esistenza di un’origine.
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