Teoria delle stringhe e delle superstringhe

Secondo la teoria delle stringhe, la materia è composta da minuscole corde vibranti in uno spazio di 11 dimensioni (10+1), dunque 7 in più dello spazio 3 D a noi noto (più la dimensione temporale).

Nell'ambito della teoria delle superstringhe, troviamo un quarto tipo di multiverso, le membrane.

Le stringhe potrebbero essere aggregate a membrane 3 D (o più) immerse in uno spazio molto più ampio (iperspazio); ogni membrana è un universo distinto. Alcuni scienziati ritengono che il Big Bang che ha dato origine al nostro universo sia stato originato da uno scontro tra due o più membrane.

Seconda la teoria delle stringhe e delle superstringhe, le ipotesi di natura corpuscolare e ondulatoria della materia non sono alternative. A un livello più microscopico, la materia appare composta da particelle, che in realtà sono aggregati di cariche energetiche. Ad una dimensione di analisi crescente, queste particelle si presentano composte da energia. Il costituente primo della materia sono stringhe di energia che vibrano ad una determinata frequenza o lunghezza d'onda caratteristica, e che si aggregano a formare particelle.

Gli infiniti universi paralleli potrebbero coesistere nello stesso continuum di dimensioni, vibrando a frequenze differenti. Il numero di dimensioni necessarie è indipendente dal numero di universi, ed è quello richiesto per definire una stringa (al momento 11 dimensioni). Questi universi potrebbero estendersi da un minimo di 4 a tutte le dimensioni in cui è definibile una stringa. Se occupano 4 dimensioni, queste sono il continuo spazio-temporale: nel nostro spazio-tempo, coesisterebbero un numero infinito o meno di universi paralleli di stringhe, che vibrano entro un range di lunghezze d'onda/frequenze caratteristico per ogni universo. Coesistendo nelle stesse nostre 4 dimensioni, tali universi sarebbero soggetti a leggi aventi significato fisico analogo a quelle del nostro universo.

La novità di questa teoria è che gli infiniti universi non vivono in dimensioni parallele, né necessitano di postulare l'esistenza di più di 4 dimensioni di spazio-tempo. Ciò che consente di definire una pluralità di universi indipendenti non è un gruppo di 4 o più dimensioni per ogni universo, ma l'intervallo di lunghezze d'onda caratteristico.

L'intervallo teorico di frequenze/lunghezze d'onda per le vibrazioni di una stringa determina anche il numero finito/infinito di universi paralleli definibili.

Il fisico Brian Greene, nel testo divulgativo "L'universo elegante" (Einaudi - 2000), spiega che l'ipotesi delle molteplici dimensioni si rende assolutamente necessaria per accordare la teoria della relatività con la meccanica quantistica: la "teoria delle stringhe" deve quindi ipotizzare che le particelle atomiche siano situate in spazi diversi, non tridimensionali, ma a 6 o 9 dimensioni "arrotolate" (o comunque "n" dimensioni) a seconda delle varianti della teoria delle stringhe. Esiste una formalizzazione matematica, anteriore alla teoria delle stringhe, che descrive questi spazi multidimensionali, messa a punto dai matematici Eugenio Calabi e Shing Tung Yau (da cui la denominazione di "spazi di Calabi-Yau"). Le immagini riprodotte qui sotto possono dare una vaga idea della conformazione di questi spazi, pur considerando che esse sintetizzano su un piano bidimensionale ben 6 dimensioni. Derivano comunque da modelli ridotti tridimensionali, "fotografati in rotazione", come nella sequenza della seconda immagine:

I principali esponenti della "teoria delle stringhe" sono i fisici George Ellis (alla cui teoria anti-copernicana ho dedicato un capitolo della mia tesina), U. Kirchner e W.R. Stoeger.

Un multiverso di una specie differente è stato ipotizzato con l'estensione a 11 dimensioni della teoria delle stringhe conosciuta come Teoria M. In questa teoria il nostro universo, così come gli altri, è stato creato da collisioni fra membrane in uno spazio a 11 dimensioni. A differenza di quelli della meccanica quantistica, questi universi possono avere diverse leggi fisiche.