Le attuali osservazioni sull’estensione delle fluttuazioni del CMB, la distanza tra le galassie e il rapporto tra distanza e velocità di espansione ci danno conferma che (entro l’errore strumentale) il nostro universo segue la geometria euclidea: per ogni retta, se prendiamo un punto esterno, esiste una sola retta parallela alla retta data.
Questo vuol dire che l’universo è “piatto”, nel senso che se fosse 2D si potrebbe costruire a partire da un foglio. Ecco allora che per farlo senza bordi dobbiamo prima arrotolare il foglio e ottenere un cilindro; quindi pieghiamo l’asse del cilindro fino a chiuderlo a ciambella, ottenendo il cosiddetto “toro”. Nelle tre dimensioni esiste una struttura equivalente, senza bordi ma con libertà di movimento appunto tridimensionale. Cionondimeno, una forma toroidale comprometterebbe l’isotropia dell’universo, che invece viene osservata.
La risposta è nell’INFLAZIONE. Pare infatti che nella primissima fase dopo il Big Bang l’universo si sia espanso secondo legge esponenziale, allontanando certe galassie molto più velocemente della luce. L’universo osservabile (90 miliardi di anni luce da parte a parte), essendo per definizione la parte raggiunta (finora) dalla luce, deve perciò considerarsi una piccolissima parte del tutto.
Questa fase è la sola ipotesi che spiega l’isotropia osservata oggi, e il suo svolgimento fu (probabilmente) il risultato della repulsione indotta dall’energia di punto zero (l’energia del vuoto), dominante allora sulle altre forme (materia e radiazione).
Se così stanno le cose, l’universo potrebbe avere qualunque forma, ma essendo la parte visibile una piccolissima “toppa”, essa apparirebbe comunque piatta (euclidea). Qualunque forma liscia può infatti approssimarsi localmente con un piano. Potremmo dire ad esempio che il Molise è piatto, in quanto “toppa” minuscola sul globo terrestre. Posta per vera l’inflazione, il rapporto di scala tra la toppa e il raggio dell’universo sarebbe tale che nessun strumento a nostra disposizione ne rivelerebbe la minuscola curvatura locale. Sarebbe come usare il metro da sarto per dimostrare la curvatura del Molise.
È solo la richiesta di isotropia, infine, a dirci che l’universo è probabilmente una sfera 3D. In qualunque direzione ci muoviamo, torniamo al punto di partenza. Questo accade anche nel toro. Nel toro tuttavia il nostro viaggio avrebbe lunghezza diversa a seconda della direzione presa; nella sfera invece avrebbe sempre la stessa lunghezza.
Una forma sferica, dominata come oggi dalla materia, costringerebbe l’espansione dell’universo a rallentare fino a fermarsi e invertirsi, condannandolo al Big Crunch. Tuttavia, l’enormità del suo raggio posticipa l’arresto a tal punto che ci sarà prima il totale assorbimento della materia nei buchi neri e la conversione della stessa in radiazione, emessa dagli orizzonti per Effetto Hawking. Sempre prima dell’arresto, i buchi neri saranno del tutto evaporati, e ci sarà solo radiazione.
Poiché la scala dell’universo è indissolubilmente legata alla massa delle particelle, quando le sole particelle rimaste sono a massa nulla (radiazione), la scala scompare. Per ragioni probabilistiche, al primo impatto tra radiazioni che generi una particella massiva, la nuova scala emergente è minuscola. Il ragionamento è più o meno questo: se due radiazioni si sono scontrare, allora lo spazio deve essere stretto. Con una scala minuscola, la densità dell’energia di punto zero torna ad essere enorme, e si ha di nuovo inflazione. Detto altrimenti: l’universo si espande finché non scompare la materia; a quel punto si “dimentica” quanto è grande ed è come se un nuovo sarto con un metro “truccato” affermasse che quell’enormità è una briciola, bastando la sua affermazione a determinare la realtà.