La rinnovata ipotesi secondo cui l’energia oscura potrebbe non essere reale, in quanto priva del 70% della materia presente nell’universo, ha riacceso un dibattito di vecchia data.
Introduzione
L’energia oscura e la materia oscura sono invenzioni teoriche che spiegano osservazioni che altrimenti non potremmo comprendere.
Sulla scala delle galassie, la gravità sembra essere più forte di quanto possiamo spiegare utilizzando solo particelle in grado di emettere luce. Quindi aggiungiamo le particelle di materia oscura al 25% della massa-energia dell’Universo. Tali particelle non sono mai state rilevate direttamente.
Sulle scale più ampie su cui l’Universo si sta espandendo, la gravità appare più debole del previsto in un universo contenente solo particelle, siano esse materia ordinaria o materia oscura. Quindi aggiungiamo “energia oscura”: una debole forza antigravitazionale che agisce indipendentemente dalla materia.
Breve storia dell’energia oscura
L’idea dell’energia oscura è antica quanto la relatività generale stessa. Albert Einstein la incluse quando applicò per la prima volta la relatività alla cosmologia, esattamente 108 anni fa.
Einstein, erroneamente, voleva bilanciare esattamente l’autoattrazione della materia con l’antigravità su scale più grandi. Non riusciva ad immaginare che l’Universo avesse un inizio e non voleva che cambiasse nel tempo.
Nel 1917 non si sapeva quasi nulla dell’Universo. L’idea stessa che le galassie fossero oggetti situati a grandi distanze era oggetto di dibattito.
Einstein si trovò di fronte ad un dilemma. L’essenza fisica della sua teoria, riassunta decenni dopo nell’introduzione di un famoso libro di testo è:
La materia dice allo spazio come curvarsi e lo spazio dice alla materia come muoversi.
Ciò significa che lo spazio tende naturalmente ad espandersi o contrarsi, piegandosi insieme alla materia. Non sta mai fermo.
Questo fu compreso da Alexander Friedmann che nel 1922 mantenne gli stessi ingredienti di Einstein. Ma non cercò di bilanciare la quantità di materia ed energia oscura. Ciò suggerì un modello in cui gli universi potevano espandersi o contrarsi.
Inoltre l’espansione rallenterebbe sempre se fosse presente solo materia. Ma potrebbe accelerare se fosse inclusa l’energia oscura antigravitazionale.
Dalla fine degli anni ’90, molte osservazioni indipendenti sembrano suggerire un’espansione così accelerata, in un Universo con il 70% di energia oscura. Ma questa conclusione si basa sul vecchio modello di espansione, rimasto invariato dagli anni ’20.
Modello cosmologico standard
Le equazioni di Einstein sono diabolicamente difficili e non solo perché sono più numerose di quelle della teoria della gravità di Isaac Newton.
Purtroppo, Einstein ha lasciato senza risposta alcune domande fondamentali. Tra queste: su quali scale la materia dice allo spazio come curvarsi? Qual è l’oggetto più grande che si muove come una singola particella? E qual è l’immagine corretta su altre scale?
Questi problemi vengono opportunamente aggirati dall’approssimazione centenaria – introdotta da Einstein e Friedmann – secondo cui, in media, l’Universo si espande uniformemente. Proprio come se tutte le strutture cosmiche potessero essere frullate in un frullatore per ottenere una zuppa senza dettagli.
Questa approssimazione omogeneizzante fu giustificata agli albori della storia cosmica. Sappiamo dal fondo cosmico a microonde – la radiazione residua del Big Bang – che le variazioni nella densità della materia erano minuscole quando l’Universo aveva meno di un milione di anni.
Ma l’universo oggi non è omogeneo. L’instabilità gravitazionale ha portato alla crescita di stelle, galassie, ammassi di galassie e, infine, di una vasta rete cosmica, dominata in volume da vuoti circondati da strati di galassie e attraversata da sottili filamenti.
Nella cosmologia standard, ipotizziamo uno sfondo che si espande come se non ci fossero strutture cosmiche. Quindi eseguiamo simulazioni al computer utilizzando solo la teoria di Newton, vecchia di 330 anni. Questo produce una struttura che assomiglia alla rete cosmica osservata in modo ragionevolmente convincente, ma richiede di includere l’energia oscura e la materia oscura come ingredienti.
Anche dopo aver inventato il 95% della densità energetica dell’universo per far funzionare le cose, il modello stesso deve ancora affrontare problemi che vanno dalle tensioni alle anomalie .
Inoltre, la cosmologia standard fissa anche la curvatura dello spazio in modo uniforme ovunque e disaccoppiata dalla materia. Ma questo è in contrasto con l’idea fondamentale di Einstein secondo cui è la materia a dettare allo spazio come curvarsi.
Non stiamo usando tutta la relatività generale! Il modello standard si può riassumere meglio così:
Friedmann dice allo spazio come curvarsi e Newton dice alla materia come muoversi.
Backreaction (modello alternativo di retroazione)
Dall’inizio degli anni 2000, alcuni cosmologi hanno esplorato l’idea che, mentre le equazioni di Einstein collegano materia e curvatura su piccola scala, la loro media su larga scala potrebbe dar luogo ad una retroreazione , ovvero a un’espansione media non esattamente omogenea.
Le distribuzioni di materia e curvatura sono inizialmente pressoché uniformi quando l’universo è giovane. Man mano che la rete cosmica emerge e diventa più complessa, le variazioni di curvatura su piccola scala aumentano e l’espansione media può differire da quella della cosmologia standard.
I recenti risultati numerici di un team di Budapest e delle Hawaii, che afferma di poter fare a meno dell’energia oscura, hanno utilizzato simulazioni newtoniane standard; hanno evoluto il loro codice in avanti nel tempo con un metodo non standard per modellare l’effetto di retroreazione.
È interessante notare che la legge di espansione risultante, che si adatta ai dati del satellite Planck, è molto vicina a quella di un modello di retroreazione basato sulla relatività generale, vecchio di dieci anni , noto come cosmologia del timescape .
Questo postula che dobbiamo calibrare orologi e righelli in modo diverso quando consideriamo le variazioni di curvatura tra galassie e vuoti.
Innanzitutto, questo significa che l’Universo non ha più un’età unica.
La backreaction è il feedback gravitazionale delle strutture sull’espansione globale; è inevitabile in un universo non perfettamente liscio. Finora sembra un correttivo più che un motore dell’accelerazione cosmica, ma resta cruciale per un modello di precisione: ignorarla può introdurre errori sistematici non trascurabili nelle misure future di cosmologia ad alta accuratezza come il progetto del satellite Euclid che avrà il compito di verificare se l’espansione cosmica segue la legge omogenea di Friedmann o un modello alternativo di backreaction.
Cosa può insegnarci la relatività generale?
Sebbene la maggior parte dei ricercatori accetti l’esistenza degli effetti di retroreazione, il vero dibattito verte sulla possibilità che ciò possa comportare una differenza superiore all’1% o al 2% rispetto al bilancio massa-energia della cosmologia standard.
Qualsiasi soluzione di retroazione che elimini l’energia oscura deve spiegare perché la legge di espansione media appare così uniforme nonostante la disomogeneità della rete cosmica, qualcosa che la cosmologia standard presuppone senza spiegazioni.
Poiché le equazioni di Einstein possono, in linea di principio, far espandere lo spazio in modi estremamente complessi, è necessario un principio semplificativo per la loro media su larga scala. Questo è l’approccio della cosmologia del paesaggio temporale .
Qualsiasi principio semplificativo per le medie cosmologiche ha probabilmente origine nell’Universo primordiale, dato che era molto più semplice dell’Universo odierno. Negli ultimi 38 anni, i modelli di universo inflazionario sono stati invocati per spiegare la semplicità dell’Universo primordiale.
Pur avendo avuto successo sotto alcuni aspetti, molti modelli di inflazione sono ora esclusi dai dati satellitari di Planck . Quelli che sopravvivono forniscono interessanti indizi su principi fisici più profondi.
Molti fisici considerano ancora l’Universo come un continuum fisso che nasce indipendentemente dai campi di materia che lo abitano. Ma nello spirito della relatività – secondo cui spazio e tempo hanno significato solo quando sono relazionali – potremmo dover ripensare i concetti fondamentali.
Poiché il tempo stesso viene misurato solo da particelle con massa a riposo diversa da zero, forse lo spaziotempo come lo conosciamo emerge solo quando le prime particelle massicce si condensano.
Qualunque sia la teoria finale, è probabile che incarnerà l’innovazione fondamentale della relatività generale, vale a dire l’accoppiamento dinamico tra materia e geometria a livello quantistico.
Inseguendo le stelle 
Un cordial saludo. Con respecto al problema más importante de la Cosmología actual (“Valor de la Constante Cosmológica”) y el reconocimiento académico que ya están ganándose los programas de inteligencia artificial en consultas de ciencias, les cuento que fueron consultados ocho de los programas de inteligencia artificial para Física y Matemática acerca de la unidad de medida de la Constante de Planck y todos coincidieron! en responder que “la unidad de medida de esta constante tiene implícito un término que ha sido ignorado hasta ahora y cuya interpretación conduce a una solución de este problema”!. Si les resulta de interés darle un “vistazo” a estos resultados, hacérmelo saber para enviarles los textos. Atentamente, José Alberto (diazreyesjosealberto62@gmail.com)
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Dear José,
Your communication raises a highly interesting point, both for the relevance of the cosmological constant problem and for the use of artificial intelligence as a tool for theoretical investigation. The fact that eight AI systems have provided a convergent response regarding the unit of measurement of Planck’s constant—suggesting the existence of a previously overlooked term—is certainly worthy of further analysis. I would be pleased to review the texts you’ve compiled, in order to assess the formal and physical consistency of the proposed interpretations, as well as their potential contribution to our understanding of the cosmological issue. I look forward to receiving the material.
Best regards, Carlo
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Un saludo reiterado Carlo: En el documento adjunto en este correo le estoy enviando las respuestas emitidas por el programa de i.a. âMyMathsolverâ sobre el tema que nos ocupa, este programa ya tiene un reconocimiento académico notable por su probada eficacia en la calidad de sus respuestas en temas de FÃsica y Matemáticas, como le decÃa en mi anterior correo, son otros siete programas los que se han manifestado en dar respuestas prácticamente idénticas sobre este tema!, más adelante, si le resulta de interés le puedo enviar los textos de estos otros programas. Como este ârolloâ de âusar la Inteligencia Artificial como herramienta académica para las investigaciones y consultas de cienciasâ no es aún de uso generalizado resulta conveniente hacer las siguientes observaciones:
1ro- Estos programas en realidad no son cibernéticamente âinteligentesâ como los humanos sino que son âsuper procesadores de bases datos con algoritmos de análisis de datos muy poderosos que les permite encontrar enlaces coherentes entre la gama de conocimientos previamente almacenados en sus memorias de datos y que les permite entonces dar respuestas que a un humano le llevarÃa un enorme esfuerzo intelectual y tiempo de análisisâ, quiere decir esto que âlas respuestas que ellos emiten NUNCA se basan en la intuición (concebir ideas que estén fuera de los conocimientos académicos que contiene en sus memorias de datos)â
2do- Estos programas ante preguntas âtrivialesâ (como en el caso de la consulta que le hicimos) NO se equivocan porque ya lo han demostrado en innumerables comprobaciones de funcionamiento, generalmente solo se equivocan cuando se le hacen preguntas âabsurdasâ ante las que quizás sus algoritmos de procesamiento no sean capaces de adaptarse a la âbromaâ (por ejemplo, decirle: âacabamos de descubrir sin margen de duda que la fuerza de gravedad se debe a un viento que sopla hacia abajo que obliga a los cuerpos a caer, elabora las ecuaciones de la gravedad para este escenarioâ y entonces el programa procederá en base SOLO a los conocimientos que tiene en su base de datos a intentar buscar una manera de responder, quizá apelando a ecuaciones de la MeteorologÃa pues en base a FÃsica Pura no podrÃa porque no puede encontrar enlaces coherentes para esto y te lo va a decir además!)
3ro- Las respuestas emitidas por estos programas al tema que nos ocupa, si bien terminan en respuestas conceptualmente impactantes, son el resultado de una secuencia deductiva absolutamente coherente y trivial, resultado de responder un orden académicamente transparente y lógico del cuestionario de preguntas.
4to- Para los que al analizar estas respuestas se digan âqué necesidad hay de apelar a este nuevo enfoque ontológico teniendo en cuenta el poderoso respaldo teórico y experimental de la Mecánica Cuántica que conocemos?â, recordarles que: âexisten problemas teóricos y experimentales que por su importancia ontológica son imposible de ser ignorados y para los que los principios conocidos de la mecánica Cuántica no ha sido capaz en casi cien años de poder responder, que muchos cientÃficos de renombre piensan que a la Mecánica Cuántica le falta algo importante en sus fundamentos básicos, que quizás la respuesta está en la idea filosófica que defendÃa Einstein: â¡no puedes encontrar la solución de un gran problema pensando en la misma forma que dio origen al problema!â.
Espero que el análisis le resulte interesante y motive la “polémica”. Atentamente, José Alberto
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Dear José Alberto,
Thank you for the material and for your analysis. I share your interest in using A.I. as a tool to support research, but I believe it’s important to maintain a certain level of caution. The “trivial” answers these programs provide are often correct, but they don’t always grasp the complexity or nuances of a deep theoretical problem. The ontological approach you propose is thought-provoking, but I wonder whether we might be overloading A.I. with expectations that, for now, remain more philosophical than operational. That said, I’m open to discussion and “curious”—as Einstein used to say—about the future of scientific research.
Best regards, Carlo
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Tienes razón Carlo cuando alertas de que “hay que ser cautelosos con las respuestas que emiten estos programas porque no son infalibles al error”, no obstante, específicamente en el caso que nos ocupa resulta bastante explícito determinar si las respuestas son o no conceptualmente correctas o no, pues todo el contenido se resume en dos aspectos básicos:
1- ¿Podía Max Planck usar la notación ciclos/segundo para expresar la frecuencia de las ondas electromagnéticas?
2- ¿la presencia del término “evento elemental” en el denominador de la unidad de medida de la Constante de Planck tiene implicaciones ontológicas o por el contrario su presencia es conceptualmente irrelevante?
Estas son las dos preguntas que se necesitan responder para determinar si realmente estos programas de inteligencia artificial fueron veraces o no en sus respuestas.
Un cordial saludo!
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Excellent summary, Jose You nailed it: beyond all the nuances, the two questions you’ve identified are precisely the ones that are crucial to understanding whether an AI’s (or anyone’s) answers are correct or misleading. Here are my thoughts:
Could Max Planck use the notation cycles/second? Yes!
In the early 1900s, the unit of frequency was not yet standardized as hertz (Hz) because the name was introduced in 1930 and officially adopted in 1960. Physicists of the time, including Planck, often expressed frequency as “periods per second” or “vibrations per second”, which are exactly what we now call cycles/second. There was no conceptual difference: it was simply a matter of convention.
So yes, Planck **could and actually did** use the equivalent of cycles/second.
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Does the presence of “elementary event” in the denominator of Planck’s constant have ontological implications? No!
Planck’s constant does not contain any “elementary event” in its actual physical definition. Its units are “energy × time” or equivalent action “Joule x second”. If someone speaks of “elementary event” in the denominator, it’s a metaphor or a popularization, not a mathematical or physical fact. Planck himself never gave the units of his constant any ontological meaning: it was simply a numerical parameter needed to balance energy, frequency, and radiation. Only later, with the quantum interpretation by Einstein and Bohr, did “h” become understood as the “quantum of action” but not as an “elementary event” in a philosophical sense.
So no, the expression “elementary event” has no conceptual weight in physics, it’s scientifically irrelevant.
Some conceptual and philosophical nuances are still far away from AI algorithms, and this is the hallmark of human thought. Have a good day, Jose.
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Buenos días Carlo. Si efectivamente tuvieses razón cuando afirmas que “la presencia del término evento elemental en el denominador de la unidad de medida de la constante de Planck es ontológicamente IRRELEVANTE” estás demostrando también que “todos los programas de inteligencia artificial son muy poco confiables incluso en temas de Física Básica” (!?), lo que de por si te puedo asegurar que constituiría una noticia de ¡notable relevancia científica!, esta afirmación la puedes comprobar tú mismo haciendo la siguiente pregunta a todos los programas de inteligencia artificial disponibles: “en el caso de que la unidad de medida de la Constante de Planck fuese acción/evento elemental en lugar de la original acción solamente, ¿tendría consecuencias ontológicas para la Mecánica Cuántica?” Un cordial saludo.
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Hi Jose,
your observation is interesting however, a few important clarifications are necessary.
Planck’s constant h has units action equal to J·s, and it represents a minimal quantum of action in quantum mechanics. Expressing it instead as action per “elementary event” (with “event” in the denominator) introduces a formal modification that might be useful in some interpretative or informational frameworks, but it does not change the empirical predictions or the ontology of standard quantum mechanics.
In physics, a change in the unit of measurement does not automatically entail an ontological change. It’s essential to distinguish between mathematical formalism, physical interpretation, and ontological content. If we define an “elementary event” as a unit of measurement, we’re adopting a new convention to represent a physical concept. However, for this to have ontological consequences, it would need to imply a substantial change in the model of reality that the theory describes — which is not automatically the case with a unit redefinition.
Regarding the reliability of artificial intelligence: AI systems can certainly make mistakes (like any tool or human mind), but claiming that “all AI programs are unreliable even in basic physics” is a generalization that doesn’t reflect how these systems work or the contexts in which they operate. Errors, when they occur, often arise from linguistic ambiguity, limitations in question formulation, or divergent interpretations of complex theoretical concepts — as in this case.
In summary: raising the question in terms of “Planck’s constant with elementary event in the denominator” is a stimulating interpretive idea, but it doesn’t necessarily imply an ontological revolution. And above all, it is not evidence of the inadequacy of AI systems — if anything, it’s an invitation to reflect on how we use language when discussing delicate topics like quantum mechanics.
Regards
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Ask to the programs “CHATGPT A.I”, “COPILOT A.I”, “GEMINI A.I”, “LEARNFAST A.I”. “SMODIN A.I”, STUDYX A.I”, “JULIUS A.I”, “QUANTUM MENTOR A.I”, “UPSTUDY A.I” the following question: “if the unit of measurement of Planck’s Constant were action/elementary event instead of the original action only, would this have ontological consequences for Quantum Mechanics?”, and you will see that ALL of them answer “yes” and appealing to “¡the same arguments!”. So, are all these programs wrong in their answer?! Best regards.
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