L’universo ha una forma? E se sì, quale? Da millenni, filosofi e scienziati cercano di rispondere a questa domanda fondamentale. Mentre la Terra è una sfera e il piano su cui camminiamo appare piatto, la struttura dell’intero cosmo potrebbe essere molto più complessa. Gli astronomi esplorano questa possibilità attraverso la topologia, una branca della matematica che studia le proprietà geometriche degli spazi. Negli ultimi decenni, ricerche sempre più avanzate hanno cercato di individuare indizi cosmologici sulla reale conformazione dell’universo.
Quando osserviamo il cielo, percepiamo uno spazio tridimensionale, ma la sua vera forma potrebbe essere più sofisticata. Il cosmo potrebbe essere infinito o chiuso su sé stesso, come la superficie di una sfera o di una ciambella. Per comprendere questa struttura, gli scienziati utilizzano la radiazione cosmica di fondo (cosmic microwave background o CMB in inglese), la luce residua del Big Bang che permea l’universo. Se lo spazio avesse una forma chiusa, alcune regioni della CMB dovrebbero ripetersi, come immagini speculari di un universo che si richiude su sé stesso.
Negli anni ’90, un gruppo di ricercatori propose il metodo delle “Cerchie nel cielo”, ipotizzando che la CMB potesse contenere cerchi identici se la luce avesse percorso percorsi alternativi in un universo chiuso. Tuttavia, nessuna prova concreta è emersa dai dati raccolti dai satelliti WMAP e Planck. Questo ha suggerito che l’universo potrebbe essere effettivamente infinito o semplicemente molto più grande della regione che possiamo osservare.
Un approccio più recente, sviluppato dal gruppo Compact, si basa sull’analisi delle onde acustiche primordiali, le fluttuazioni di densità presenti nell’universo appena nato. Analogamente al modo in cui le onde sonore rivelano la forma di un tamburo, questi segnali potrebbero contenere informazioni sulla geometria dello spazio. Analizzando le variazioni di temperatura della CMB con questa nuova tecnica, gli scienziati sperano di individuare schemi ricorrenti che potrebbero suggerire una topologia complessa.
La topologia non si limita alla cosmologia, ma ha implicazioni anche in altre discipline, dalla robotica alla fisica delle particelle. La teoria delle stringhe, ad esempio, ipotizza che lo spazio abbia molte più dimensioni di quelle percepibili. Studiare strutture a più dimensioni è essenziale anche per comprendere fenomeni come il movimento dei robot in ambienti complessi o la struttura dei dati nelle intelligenze artificiali.
