Avete presente gli adesivi olografici sulle carte di credito? Sono pezzetti di pellicola piatta, eppure, se li inclinate, vi mostrano un’immagine che sembra avere profondità, come se fosse in tre dimensioni. Tutta l’informazione dell’immagine “in rilievo” è scritta su una superficie piatta.
Ora immaginate che l’intero universo funzioni in modo simile: che tutto quello che succede nello spazio, stelle, pianeti, persone, possa essere descritto da informazioni scritte su una superficie lontana. Sembra la trama di un film di fantascienza, invece è una delle idee più serie della fisica degli ultimi trent’anni. Si chiama principio olografico. Una fisica americana di 33 anni, Sabrina Gonzalez Pasterski, sta provando a dimostrare che vale anche per il nostro universo. Proviamo a capire di cosa si tratta.
Il problema che la fisica non riesce a risolvere
Per capire perché tanti scienziati si appassionano a questa idea bisogna partire da un problema. La fisica moderna si regge su due grandi teorie, che funzionano benissimo ma non vanno d’accordo tra loro.
- La relatività generale di Einstein spiega la gravità, cioè perché cadiamo, perché la Terra gira intorno al Sole, come si muovono le galassie. In questa teoria lo spazio è come un grande telo elastico, liscio e continuo, che si deforma quando ci si appoggiano sopra oggetti pesanti.
- La meccanica quantistica spiega il mondo piccolissimo, quello degli atomi e delle particelle. Qui la realtà non è affatto liscia: l’energia arriva “a pacchetti”, come monete che non si possono spezzare, e le cose si comportano in modi che sembrano sfidare la normale logica.
Il guaio è che quando si prova a mettere insieme le due teorie, la matematica va in tilt. Trovare una teoria unica, la cosiddetta gravità quantistica, è il sogno di generazioni di fisici. In questo contesto si inserisce il principio olografico, uno degli strumenti più promettenti per creare un ponte e unire le due scuole di pensiero.
L’indizio arriva dai buchi neri
Tutto comincia, negli anni Settanta, con una domanda apparentemente semplice: quanta informazione c’è dentro un buco nero? Per “informazione” i fisici intendono, più o meno, la quantità di dettagli necessari per descrivere completamente qualcosa.
Il fisico Jacob Bekenstein, e poco dopo Stephen Hawking con la scoperta della famosa radiazione di Hawking, arrivarono a una risposta sorprendente. La quantità massima di informazione che un buco nero può contenere non dipende dal suo volume, cioè da quanto spazio occupa dentro, ma dall’area della sua superficie esterna.
Per capire quanto sia strano, pensate a una biblioteca. Normalmente, più grande è l’edificio, più libri ci stanno, e lo spazio cresce con il volume delle stanze. Per i buchi neri, invece, è come se il numero di libri dipendesse solo da quanto sono grandi i muri esterni, come se tutto fosse scritto sulle pareti. Nel 1981 Bekenstein mostrò che lo stesso limite vale per qualsiasi regione di spazio, non solo per i buchi neri.
L’universo come un ologramma
Nel 1993 il premio Nobel olandese Gerard ’t Hooft fece il passo decisivo. Propose, in un articolo diventato storico, che questa stranezza non fosse un’eccezione ma una regola della natura: tutto ciò che succede in una regione di spazio potrebbe essere descritto da informazioni scritte sul suo bordo. Due anni dopo l’americano Leonard Susskind sviluppò l’idea in un lavoro dal titolo che dice tutto: The World as a Hologram, “Il mondo come un ologramma”.
Una precisazione importante: “ologramma” non vuol dire che l’universo sia finto, un’illusione o una simulazione alla Matrix. Vuol dire che la stessa realtà si può raccontare in due modi diversi ma del tutto equivalenti: uno “dentro”, con lo spazio in tre dimensioni e la gravità, e uno “sul bordo”, con una dimensione in meno e senza gravità. È un po’ come un romanzo e la sua traduzione in un’altra lingua: le parole sono diverse, ma la storia è la stessa, e nessuna delle due versioni è più “vera” dell’altra. I fisici chiamano questa situazione dualità.
Perché è così utile? Perché a volte un problema impossibile da risolvere in una “lingua” diventa semplice nell’altra. Se la descrizione sul bordo non contiene la gravità, si può usare la meccanica quantistica, che lì funziona benissimo, per capire cosa succede alla gravità all’interno. (E se l’idea di giocare con il numero delle dimensioni vi incuriosisce, ne avevamo parlato anche a proposito della quarta dimensione osservata in laboratorio.)
Funziona, ma in un universo che non è il nostro
Nel 1997 il fisico argentino Juan Maldacena riuscì a costruire un esempio concreto e matematicamente preciso di universo-ologramma, conosciuto con la sigla AdS/CFT. Il suo lavoro è diventato uno dei più citati nella storia della fisica.
C’è però un “ma” grande come una casa. L’universo di Maldacena ha una forma particolare: immaginatelo come una specie di barattolo chiuso, con delle pareti. Ed è proprio sulle pareti che è “scritto” l’ologramma. Il nostro universo, invece, non ha pareti: è sostanzialmente piatto e aperto, e per di più continua a espandersi sempre più in fretta. Dove si scrive un ologramma, se non c’è un bordo? Per oltre vent’anni questa domanda è rimasta senza risposta.
L’idea di Pasterski: un ologramma scritto sul cielo
Qui entra in gioco l’olografia celeste, il campo di ricerca in cui Sabrina Pasterski è una delle figure di punta. L’idea si capisce meglio con un’immagine che usa lei stessa: il cielo notturno. “Vedi le stelle, le pensi come infinitamente lontane, come una sfera intorno a te”, ha raccontato a New Scientist. “Quella sfera a due dimensioni è la sfera celeste.”
Il ragionamento parte dagli scontri tra particelle, come quelli che avvengono negli acceleratori. Quando due particelle si scontrano, i frammenti schizzano in tutte le direzioni. Ogni frammento, viaggiando all’infinito, “arriva” idealmente in un punto di quella sfera lontanissima, portando con sé informazioni come la sua energia. L’olografia celeste propone di smettere di guardare il caos al centro dello scontro e di ricostruire tutto, l’intero universo, a partire dal disegno che si forma sulla sfera. Il bordo che mancava, insomma, è il cielo stesso.
Pasterski ammette con franchezza che il suo modello ha ancora un limite: “Anch’io imbroglio un po’”, ha detto. Nel suo universo lo spazio non si espande, mentre quello reale sì. È una semplificazione che i fisici fanno spesso per far funzionare i calcoli, ma resta un pezzo del puzzle ancora da sistemare.
Per spiegare il cuore della sua ricerca, cioè l’idea che due descrizioni diverse possano essere la stessa cosa, Pasterski usa un paragone inatteso: “La dualità è quasi come la Trinità. Non sono religiosa, ma sono cresciuta cattolica. È l’idea che possano esistere manifestazioni diverse di qualcosa di equivalente.”
Chi è Sabrina Pasterski
La sua storia sembra scritta per il cinema. Sabrina Gonzalez Pasterski è nata a Chicago nel 1993. Da bambina chiese ai genitori una scopa volante; loro, invece, le regalarono lezioni di volo. A 12 anni cominciò a costruire da sola un piccolo aereo partendo da un kit di montaggio, e a 16 riusciva a pilotarlo. Harvard la rifiutò e il MIT la mise in lista d’attesa, ma fu ammessa proprio grazie a quell’aereo.
Sognava di lavorare per le aziende spaziali private, poi cambiò idea e scelse la fisica. Si laureò al MIT in soli tre anni, nel 2013, con il massimo dei voti: era da decenni che una donna non chiudeva in testa al corso di fisica. Poi il dottorato ad Harvard con Andrew Strominger, uno dei padri dell’olografia celeste, un periodo all’Università di Princeton e, dal 2021, il Perimeter Institute in Canada, uno dei centri di fisica teorica più importanti al mondo. Lì ha fondato e guida un gruppo di ricerca dedicato proprio all’olografia celeste.
Nel 2023 la Simons Foundation, una grande fondazione americana che finanzia la ricerca, ha lanciato una collaborazione internazionale sull’olografia celeste che riunisce ricercatori di Harvard, Princeton, Oxford, Cambridge, Amsterdam e altre università. La dirige Strominger, e Pasterski è tra le figure principali.
“La nuova Einstein”? Lei risponde così
Da anni i giornali la chiamano “la prossima Einstein”, e la domanda torna anche nel titolo di una lunga intervista pubblicata da New Scientist a fine ottobre 2026, firmata dalla giornalista Miriam Frankel. La risposta di Pasterski è disarmante: “Sono balle”, dice sorridendo. “Prima di tutto, non credo di meritarlo. Il lato positivo, e cerco di vederla così, è che il clamore ti dà un palcoscenico.”
In effetti, per quanto il suo contributo abbia certamente arricchito la ricerca, la fisica di oggi non è più il lavoro di un genio solitario: l’olografia celeste è nata dal lavoro di Strominger e di decine di altri ricercatori, ed esistono anche approcci concorrenti che provano a risolvere lo stesso problema in modo diverso. Resta il fatto che Pasterski è una delle protagoniste del campo, e una delle più giovani a guidarne una parte. Non c’è che da apprezzare la sua umiltà.
A che punto è la ricerca
Negli ultimi anni Pasterski e i suoi colleghi stanno costruendo, pezzo dopo pezzo, il “dizionario” che permette di tradurre ciò che succede nel nostro spazio in ciò che è scritto sulla sfera celeste. All’inizio si riusciva a descrivere solo il comportamento di particelle singole; di recente, insieme a Justin Kulp della Stony Brook University di New York, è riuscita a farlo per più particelle insieme. Lei chiama l’insieme di regole che sta mettendo a punto una “grammatica” dell’olografia celeste.
Un altro fronte riguarda l’entanglement, uno dei fenomeni più misteriosi della meccanica quantistica: due particelle possono essere legate in modo così profondo che, misurandone una, si sa subito qualcosa dell’altra, anche se sono lontanissime. Nell’universo-barattolo di Maldacena si è capito che è proprio questo legame tra le particelle sul bordo a “costruire” lo spazio all’interno. Nel caso del nostro universo è tutto più complicato, perché il bordo non è una parete ordinata ma una sfera infinitamente lontana, e la matematica diventa molto più difficile. Il lavoro, insomma, è ben avviato ma tutt’altro che finito.
Si può mettere alla prova?
Le teorie sulla gravità quantistica hanno un problema noto: spesso per verificarle servirebbero macchine così potenti da essere impossibili da costruire. Pasterski però indica due strade concrete.
La prima passa dalle onde gravitazionali. Quando due buchi neri si scontrano, fanno “vibrare” lo spazio stesso, un po’ come un sasso lanciato in uno stagno. Queste increspature si chiamano onde gravitazionali e dal 2015 riusciamo a misurarle con strumenti come LIGO. Si pensa che, al loro passaggio, lascino lo spazio leggermente e permanentemente “spostato”, come una piega su un lenzuolo. Circa dieci anni fa Pasterski e i suoi colleghi hanno previsto un nuovo tipo di questa “memoria”, la memoria di spin: la piega conserverebbe anche una traccia della rotazione dell’onda. Questo effetto è direttamente collegato alle regole dell’olografia celeste, e il futuro osservatorio spaziale LISA, il cui lancio è previsto entro una decina d’anni, potrebbe riuscire a osservarlo.
La seconda passa dal CERN di Ginevra, lo stesso laboratorio dove è stato scoperto il bosone di Higgs. L’idea è trattare i giganteschi rivelatori del Large Hadron Collider, come CMS, come se fossero la sfera celeste. “Il bello del nostro approccio è che quell’infinito può essere letteralmente il rivelatore CMS, oppure LISA”, spiega Pasterski. Servono degli aggiustamenti, perché un rivelatore non è una sfera perfetta, ma in questo modo i fisici potrebbero cercare nei dati degli scontri tra particelle gli schemi previsti dalla sua “grammatica”, per esempio un disegno geometrico preciso nel modo in cui l’energia si distribuisce.
Non sarebbe il primo tentativo: anni fa un esperimento del Fermilab, negli Stati Uniti, chiamato Holometer, cercò un ipotetico “fruscio olografico” dello spazio senza trovarlo. Ma si basava su un’idea diversa, e molti teorici non lo consideravano il test giusto.
Quindi viviamo davvero in un ologramma?
La risposta onesta è: non lo sappiamo ancora. Il principio olografico è solidissimo nel caso dei buchi neri e nell’universo “a barattolo” di Maldacena. Per il nostro universo, l’olografia celeste è una strada promettente ma ancora aperta.
E la stessa Pasterski invita a non prendere l’immagine troppo alla lettera: “Studio la matematica che sta sotto le diverse teorie che abbiamo. Quindi non prendo molto alla lettera l’idea di vivere in un ologramma, ma penso che porsi questa domanda sia davvero molto potente.” Se un giorno si riuscisse a capire fino in fondo le due descrizioni, aggiunge, nessuna sarebbe più “vera” dell’altra: sarebbero equivalenti.
Non è l’unica idea audace sulla natura del cosmo: c’è anche chi, come il premio Nobel Roger Penrose, sostiene che l’universo muoia e rinasca ciclicamente. Ma se l’olografia celeste avrà ragione, la prossima volta che alzerete gli occhi verso il cielo stellato potrete pensare che non è solo uno sfondo: potrebbe essere il posto in cui è scritta la storia di tutto il resto.
La terminologia da sviscerare
- Principio olografico: l’idea che tutto ciò che accade in una regione di spazio possa essere descritto da informazioni scritte sul suo bordo, con una dimensione in meno.
- Dualità: due descrizioni diverse ma equivalenti della stessa realtà, come un libro e la sua traduzione.
- Olografia celeste: il tentativo di applicare il principio olografico al nostro universo, usando come “bordo” una sfera infinitamente lontana, simile al cielo stellato.
- Gravità quantistica: la teoria, ancora da trovare, che dovrebbe mettere d’accordo la gravità di Einstein e la meccanica quantistica.
- Onde gravitazionali: increspature dello spazio prodotte da eventi violentissimi, come lo scontro tra due buchi neri.
- Entanglement: un legame quantistico tra particelle, per cui misurarne una ci dice qualcosa sull’altra anche a grande distanza.
