Il paradosso dell’informazione dei buchi neri è uno di quei rompicapi della fisica che toglie il sonno ai teorici da mezzo secolo. E adesso, un gruppo di ricercatori potrebbe aver trovato una via d’uscita davvero elegante, con implicazioni che vanno ben oltre l’astrofisica. Uno studio guidato da Richard Pinčák, pubblicato sulla rivista General Relativity and Gravitation, propone che i buchi neri non evaporino mai del tutto. Al contrario, lascerebbero dietro di sé dei minuscoli “resti” stabili, capaci di conservare tutta l’informazione che hanno inghiottito. E la parte più affascinante è che la stessa geometria a sette dimensioni alla base di questa idea potrebbe anche spiegare perché le particelle elementari hanno una massa.

Per capire il contesto, bisogna tornare agli anni Settanta e al lavoro di Stephen Hawking. Hawking dimostrò che i buchi neri non sono del tutto “neri”: emettono una debole radiazione che li fa restringere lentamente, fino a farli scomparire. Il problema? Secondo la meccanica quantistica, l’informazione non può essere distrutta. Se un buco nero evapora completamente, tutta l’informazione sulla materia caduta al suo interno sembra sparire nel nulla. Ecco il paradosso dell’informazione dei buchi neri, in tutta la sua scomoda grandezza.

Dimensioni extra e torsione dello spaziotempo

Il team di Pinčák ha lavorato su una versione della gravità nota come teoria di Einstein-Cartan, formulata in sette dimensioni su una struttura matematica chiamata varietà G2 con torsione. A differenza della Relatività Generale classica, che descrive lo spaziotempo come qualcosa che si può curvare, la teoria di Einstein-Cartan ammette anche che lo spaziotempo si possa “torcere”. Questa torsione diventa cruciale alle densità estreme della scala di Planck: genera una forza repulsiva che si oppone al collasso gravitazionale e, secondo i calcoli dei ricercatori, ferma l’evaporazione di Hawking proprio nell’ultimo istante. Il buco nero, invece di svanire, lascia un residuo stabile con una massa stimata di circa 9×10⁻⁴¹ kg.

E qui arriva la domanda ovvia: che fine fa l’informazione? Secondo il modello, il residuo funziona come un archivio a lungo termine. L’informazione quantistica viene codificata in vibrazioni longeve del campo di torsione, all’interno della geometria del residuo stesso. Per dare un’idea della capienza, un residuo lasciato da un buco nero con la massa del Sole potrebbe immagazzinare circa 1,515×10⁷⁷ qubit di informazione. Quanto basta, dicono gli autori, per risolvere il paradosso dell’informazione dei buchi neri senza toccare i fondamenti della meccanica quantistica.

Dal cosmo alle particelle: un ponte inatteso verso il campo di Higgs

Lo studio non si ferma ai buchi neri. Riducendo la geometria da sette a quattro dimensioni (quelle dello spaziotempo che sperimentiamo quotidianamente), il modello produce in modo naturale la scala elettrodebole, circa 246 GeV, strettamente legata al campo di Higgs, il meccanismo responsabile della massa delle particelle elementari. In pratica, lo stesso ingranaggio geometrico che impedisce ai buchi neri di evaporare completamente potrebbe offrire una spiegazione al cosiddetto problema della gerarchia delle masse, un altro grattacapo storico della fisica delle particelle.

Verificare tutto questo in laboratorio non sarà semplice. Le particelle associate alle dimensioni extra avrebbero masse dell’ordine di 8,6×10¹⁵ GeV, circa sette ordini di grandezza oltre la portata del Large Hadron Collider. Tuttavia, gli autori suggeriscono strade alternative: i residui stabili previsti dal modello potrebbero contribuire alla materia oscura, e tracce della geometria a sette dimensioni potrebbero nascondersi nella radiazione cosmica di fondo o nelle onde gravitazionali primordiali. Se anche solo una di queste previsioni venisse confermata, il paradosso dell’informazione dei buchi neri potrebbe non richiedere affatto una revisione della meccanica quantistica, ma piuttosto indicare una struttura più profonda della realtà, nascosta in dimensioni che ancora non riusciamo a osservare direttamente.

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Quanto possiamo fidarci davvero dei nostri ricordi? Una domanda che sembra più filosofica che scientifica, eppure il paradosso del cervello di Boltzmann la riporta prepotentemente nel campo della fisica. Uno studio recente, pubblicato sulla rivista Entropy e firmato dal fisico David Wolpert del Santa Fe Institute insieme a Carlo Rovelli e Jordan Scharnhorst, rimette sul tavolo un’ipotesi tanto affascinante quanto inquietante: le nostre memorie, le percezioni, tutto ciò che consideriamo “reale” potrebbe non essere altro che un’illusione generata dal caos cosmico. Non un errore del cervello, ma una fluttuazione casuale dell’entropia che ha prodotto l’impressione di un passato coerente. Un passato che, in realtà, non sarebbe mai esistito.

Il punto di partenza è una tensione profonda dentro la meccanica statistica. Il teorema H di Boltzmann, pilastro della termodinamica, ci spiega perché l’entropia tende ad aumentare nel tempo e perché percepiamo una differenza tra passato e futuro. Il problema? Questo teorema è simmetrico nel tempo. Non preferisce una direzione rispetto all’altra. E qui le cose si complicano parecchio: da un punto di vista strettamente formale, è più probabile che i pattern che compongono i nostri ricordi siano nati da fluttuazioni casuali piuttosto che da una vera sequenza di eventi. È esattamente questo che rende il paradosso del cervello di Boltzmann così difficile da liquidare.

Il ragionamento circolare che nessuno aveva messo a nudo

Quello che i tre ricercatori hanno fatto non è tanto cercare una risposta definitiva, quanto smontare il modo in cui la comunità scientifica affronta la questione. Hanno costruito un framework formale per analizzare come diverse assunzioni influenzano le conclusioni su entropia e memoria. E hanno scoperto qualcosa di importante: molti ragionamenti tradizionali su questi temi contengono un ragionamento circolare nascosto. In pratica, si parte da certe ipotesi sul passato per dimostrare che la memoria è affidabile, e poi si usa l’affidabilità della memoria per giustificare quelle stesse ipotesi. Un cane che si morde la coda, insomma.

Un ruolo centrale lo gioca la cosiddetta “ipotesi del passato”, secondo cui l’universo sarebbe partito da uno stato di bassa entropia al momento del Big Bang. Ma le leggi della fisica, di per sé, non ci dicono se dobbiamo prendere come punto di riferimento lo stato attuale dell’universo oppure quello iniziale. La scelta resta aperta, e nessuna delle due opzioni è più “giusta” dell’altra dal punto di vista fisico.

Cosa cambia davvero per la nostra comprensione della realtà

Lo studio non pretende di risolvere il paradosso del cervello di Boltzmann una volta per tutte. E forse è proprio questa la sua forza. Invece di proporre l’ennesima soluzione, rende trasparenti le strutture logiche nascoste dietro decenni di dibattito. Separando ciò che le leggi fisiche effettivamente dicono da ciò che noi assumiamo per interpretarle, il lavoro offre uno strumento più onesto per ragionare su tempo, entropia e natura della memoria. Resta il fatto che la fisica, almeno sulla carta, continua a lasciare aperta una possibilità vertiginosa: che tutto ciò che ricordiamo non sia mai davvero accaduto.

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