Scienza Di Stefania Bergo. L'ultima stagione di Stranger Things, che si concluderà su Netflix il 1° gennaio, si conferma, come Contact e Interstellar, un perfetto equilibrio tra rigore scientifico e immaginazione, chiamando in causa wormhole e materia esotica per raccontare il Sottosopra e l'Universo alternativo di Vecna. Ma di cosa si tratta?
Per chi non ha ancora visto l'ultima stagione di Stranger Things, questo articolo potrebbe risultare tanto uno spoiler quanto una guida per comprendere meglio le nuove rivelazioni.Partiamo dall'assunto finale, la conclusione cui arriva il geniale Dustin, che riscrive l'interpretazione iniziale del Sottosopra: non una realtà alternativa ma un wormhole, ovvero un tunnel spazio-temporale che unisce due Universi.
Facciamo un passo indietro e mettiamo prima a fuoco il punto di partenza, ovvero la teoria messa insieme nella prima stagione da Dustin e dal professore di fisica, Scott Clarke, che spiegò l'esistenza di universi paralleli.
Si parlava di realtà alternative, come si pensava fossero la Hawkins in cui vivono i personaggi della serie e quella del Sottosopra, in cui abitano – o meglio si pensava abitassero – i demogorgoni.Questa spiegazione riprendeva la teoria della meccanica quantistica – che ho provato a spiegare alla "signora Maria" qualche tempo fa – secondo la quale la materia può essere spiegata con un modello che prevede un dualismo corpuscolare-ondulatorio. Cioè, parlando di particelle infinitamente piccole, la materia può essere vista sia come un corpuscolo, per cui valgono le leggi della fisica classica, sia come un'onda elettromagnetica, per cui valgono leggi diverse. Queste leggi, introducono un concetto che non sempre è afferrabile, ossia quello della probabilità e, di conseguenza, di stati sovrapposti.
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Secondo la meccanica quantistica, ogni "realtà" alternativa – stato – ha la stessa probabilità di esitere di quella in cui ci troviamo.
E se Erwin Schrödinger parlava di collasso degli stati possibili in un'unica realtà nel momento dell'osservazione – quando si apre la scatola del celeberrimo gatto, per intenderci, che può essere vivo o morto e non più vivo e morto allo stesso tempo, come accade prima dell'osservazione –, Hugh Everett III riformulò la teoria parlando di ramificazione della realtà: tutti gli stati possibili coesistono in parallelo, e l'osservazione rappresenta solo una scelta, come quando ci si presentano davanti più strade parallele e noi ne prendiamo una. Le altre non finiscono di esistere solo perché noi non le percorriamo.Secondo il professor Clarke, quindi, il Sottosopra altro non era che una realtà alternativa di Hawkins, esistente in parallelo – ciò però non spiegava, ad esempio, perché la casa dei Wheeler del Sottosopra fosse indietro nel tempo di due anni o perché nel luogo in cui Henry era stato spedito dalla Undici bambina non fosse presente la perenne polvere che lo contraddistingue...
La nuova stagione ha dato un'altra spiegazione sulla natura del Sottosopra, chiamando in causa wormhole e materia esotica.
Non si tratta – del tutto – di invenzioni degli sceneggiatori.Secondo l'intuizione di Dustin, il Sottosopra non è una realtà alternativa ma un wormhole, cioè un tunnel spazio temporale che permette la comunicazione istantanea tra due "mondi", nella fattispecie, quello di Hawkins e quello in cui vive davvero Vecna. E questo collegamento sarebbe tenuto aperto e stabile dalla materia esotica.
Vediamo ora nel dettaglio di che si tratta e fin dove arriva la spiegazione fisica per cedere poi il passo alla fantasia.
Cos'è un wormhole?
Il fascino dei wormhole è legato alla possibilità dei viaggi nel tempo – come in Contact – e tra realtà dimensionali differenti – come in Interstellar. Dal punto di vista scientifico, il wormhole, o ponte di Einstein-Rosen, è una curvatura dello spazio-tempo in grado di unire due regioni asintoticamente piatte di diversi universi o dello stesso universo [1], e si basa su una soluzione speciale dell'equazione di campo di Einstein che descrive la curvatura dello spaziotempo in funzione della densità di materia, dell'energia e della pressione.
Cerco di spiegarmi meglio. Immaginiamo lo spazio e il tempo come un'unica entità. Ciò che la descrive meglio è un tessuno che si può increspare, piegare, incurvare. Le modalità con cui il tessuto si deforma e le regole cui risponde dal punto di vista fisico sono descritte dal modello matematico formulato da Albert Einstein e che va sotto il nome di Relatività Generale, la cui equazione centrale è quella di campo. Supponiamo ora di dover andare da un punto A a un punto B del tessuto – che possono essere lontani anche anni luce. Ma invece di spostarci lungo il tessuto, lo ripieghiamo su se stesso, in modo tale da far sovrapporre il punto di partenza col punto di arrivo. I due lembi uno sopra l'altro rappresentano le "due regioni asintoticamente piatte". Immaginiamo ora di prendere un paio di forbici e di praticare un buco attraverso i due strati. Si può così arrivare in un istante dal punto A al punto B, semplicemente attraversando il buco, che rappresenta per l'appunto un wormhole che collega i due punti dello stesso tessuto – "stesso universo". Analogamente, si potrebbe pensare di praticare un buco tra due pezzi di stoffa differenti sovrapposti – collegamento tra "diversi universi". Il wormhole si può in definitiva immaginare come un tunnel che ha un ingresso e un'uscita a forma di imbuto e una parte centrale detta gola.
Ma i wormhole, o Ponti di Einstein-Rosen, esistono davvero? Che differenza c'è coi buchi neri?
Mentre i wormhole si possono immaginare come dei tunnel nell'Universo o tra Universi paralleli, i buchi neri sono corpi celesti infinitamente densi, cioè con un campo gravitazionale così intenso da non far sfuggire nemmeno la luce. [2] I primi a ipotizzare l'esistenza dei buchi neri furono John Michell nel 1783 e, indipendentemente, Pierre-Simon Laplace nel 1795, basandosi sulla fisica classica newtoniana. Fu solo nel 1916 che Karl Schwarzschild identificò i buchi neri come soluzione matematica – singolarità – delle equazioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein.A differenza dei buchi neri, che vennero osservati per la prima volta nel 2019, i wormhole sono solo costrutti matematici, esistono solo teoricamente, non sono ancora stati osservati – il che può significare che siano solo un virtuosismo da nerd o che semplicemente non abbiamo ancora la tecnologia necessaria a rilevarli. Il primo fisico a teorizzare l'esistenza dei wormhole fu Ludwig Flamm nel 1916, a partire dalla soluzione di Schwarzschild dell'equazione di campo di Einstain, mentre Albert Einstein e il suo collega Nathan Rosen ripresero e approfondirono la sua intuizione nel 1935 – da qui il nome Ponti di Einstein-Rosen.
Proprio secondo la relatività generale stessa, i wormhole sarebbero fortemente instabili e si chiuderebbero istantaneamente appena formati a causa della gravità.
Verso la fine degli anni '80, i fisici Kip S. Thorne e Michael S. Morris trovarono una soluzione delle equazioni di Eistein che descriveva un diverso tipo di wormhole: stabile e, di conseguenza, attraversabile per un ipotetico viaggio interstellare e nel tempo. Questa soluzione prendeva in considerazione un valore negativo di energia, e di conseguenza di massa – dal momento che massa ed energia sono legate dalla celeberrima equazione di Einstein E=mc2, dove c è la velocità della luce nel vuoto. Una materia di questo tipo è detta esotica – quindi il termine utilizzato nella quinta stagione di Stranger Things non è frutto della fantasia degli sceneggiatori! –, nel senso che violerebbe uno dei principi fondamentali della Relatività Generale che prevede che massa ed energia siano sempre positive. La materia esotica resta quindi qualcosa di puramente teorico – David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz nel 2016 vinsero il Premio Nobel per la fisica per le loro ricerche in quest'ambito –, necessaria a giustificare un risultato matematico, da non confondersi con l'antimateria o la materia oscura.Materia esotica, materia oscura e antimateria: che differenza c'è?
L’antimateria è una forma di materia prevista e descritta dal Modello Standard della fisica delle particelle: ogni particella di materia ha una corrispondente antiparticella con la stessa massa, carica elettrica opposta e numeri quantici – che ne descrivono caratteristiche e stato – invertiti. Proprio per queste sue caratteristiche, quando materia e antimateria entrano in contatto, si annichiliscono, producendo fotoni. L'antimateria, obbedisce alle stesse leggi fisiche della materia ordinaria ed è stata osservata e prodotta sperimentalmente in laboratorio, utilizzata in applicazioni reali – come ad esempio la PET –, oltre ad essere presente naturalmente nell'Universo, prodotta nei raggi cosmici e nei decadimenti radioattivi.La materia oscura non è descritta dal Modello Standard e non è ancora stata rilevata a livello di particelle, ma costituisce l'85% della materia dell'Universo. Non ha proprietà elettromagnetiche – non emette, assorbe o riflette luce –, interagisce solo gravitazionalmente. È necessaria per spiegare numerose osservazioni astrofisiche e cosmologiche, come la dinamica rotazionale delle galassie e la radiazione cosmica di fondo.
La materia esotica è un concetto teorico usato in relatività generale e fisica teorica per descrivere fenomeni quantistici – come l'effetto Casimir e la stabilità dei wormhole – che richiedono densità di energia e massa negative.
Leggi anche Stefania Bergo | Il problema dei tre corpi: esplorare e comprendere l'Universo
Così come Contact e Interstellar, Stranger Things si muove sul terreno affascinante e scivoloso che separa la scienza dalla fantascienza.
Sono molte le pellicole e i libri che attingono a concetti reali della fisica quantistica e li spingono oltre i limiti. Oltre ai già citati Contact e Interstellar, mi viene da pensare alla serie Il problema dei tre corpi, al motore a dark metter di Capitan Harlock, al tunnel in cui cade Alice, che la porta nel Paese delle Meraviglie.Allo stesso modo, anche Stranger Things si muove sul terreno affascinante e scivoloso che separa la scienza dalla fantascienza. I wormhole, la materia esotica e persino l’idea di una connessione spazio-temporale tra Hawkins e il mondo di Vecna non sono invenzioni arbitrarie, ma rielaborazioni narrative di modelli matematici e ipotesi teoriche reali, trasformando equazioni e paradossi in una serie suggestiva che promette un finale col botto – l'ultima puntata sarà disponibile in abbonamento su Netflix a partire dalle 2:00 del 1° gennaio 2026.
[1] Luca Pedrelli, I Wormholes ed il loro impiego per il viaggio interstellare
[2] Esistono buchi neri primordiali, generati subito dopo il big bang, ma in generale i buchi neri sono il risultato dell'implosione di stelle sufficientemente grandi – con una massa critica superiore a quella del sole di almeno dieci volte – in seguito all'esaurimento dei combustibili nucleari: la stella morente collassa catastroficamente su se stessa, concentrando tutta la sua massa in un volume piccolissimo, tendente allo zero, con conseguente densità enorme, tendente all'infinito.
[2] Esistono buchi neri primordiali, generati subito dopo il big bang, ma in generale i buchi neri sono il risultato dell'implosione di stelle sufficientemente grandi – con una massa critica superiore a quella del sole di almeno dieci volte – in seguito all'esaurimento dei combustibili nucleari: la stella morente collassa catastroficamente su se stessa, concentrando tutta la sua massa in un volume piccolissimo, tendente allo zero, con conseguente densità enorme, tendente all'infinito.
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