cosmología del universo gemelo Astrofísica de materia y materia fantasma.3: La era radiativa: el problema del "origen" del universo. El problema de la homogeneidad del universo temprano. (p7)
6) Conclusión.
Seguimos la idea básica: durante la era dominada por la materia (que se supone que ocurre al mismo tiempo para ambos sistemas: materia y materia fantasma), las cantidades {c, G, h, m, e, eo} se comportan como constantes absolutas. Durante la era radiativa, estas cantidades varían con el tiempo.
Como se muestra en la referencia [4], c y G pueden variar con el tiempo. Se señala que el paso de la variable cronológica x° al tiempo cósmico t no es automáticamente x° = co t, con una velocidad de la luz co absolutamente constante. Son posibles sistemas con x° = c(t) t.
A continuación buscamos variaciones temporales G(t), c(t), h(t), m(t), e(t), eo(t) que mantengan invariantes todas las ecuaciones de la física. Las encontramos y demostramos que proporcionan, para esta era radiativa, una ley de evolución común: R(t) = R*(t) » t2/3.
Como consecuencia, la entropía por barión ya no es constante y varía como Log t (llamado tiempo conforme). Reformulado en coordenadas {s, x, y, z}, la métrica se vuelve conformemente plana.
Imaginamos un reloj básico compuesto por dos masas m que orbitan alrededor de su centro de gravedad común. Calculamos cuántas vueltas han ocurrido desde el "origen del tiempo t = 0" y hallamos que es infinito. Concluimos que el "tiempo cósmico" t ya no es una variable adecuada para la era radiativa. Para esta última, s se convierte en una mejor variable cronológica para describir los eventos. Consideramos una vuelta de nuestro reloj como un evento. En conclusión, un número infinito de eventos (de microfísica) ocurrieron en el pasado lejano. Si identificamos el tiempo con los eventos, el universo ya no tiene origen temporal. La "singularidad inicial" desaparece.
Calculamos el horizonte cosmológico y hallamos que varía como R, asegurando así la homogeneidad del universo temprano. La teoría de la inflación, con sus fuertes hipótesis, ya no es necesaria.
Referencias.
[1] J.P. Petit: El efecto de masa faltante. Il Nuovo Cimento, B, vol. 109, julio de 1994, pp. 697-710. [1] J.P. Petit, P. Midy y F. Landsheat: Astrofísica de materia y materia fantasma. Astrom. y Astrofísica. Referencia....
[2] J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1527
[3] J.P. Petit & P. Midy: Astrofísica de materia y materia fantasma. 1: El marco geométrico. La era de la materia y la aproximación newtoniana. Física Geométrica A, 4, marzo de 1998.
[4] J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1733
[5] J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A4 (1989) 2201
[6] Petit J.P.: Cosmología del universo gemelo. Astrofísica y Ciencia del Espacio. Astr. y Sp. Sc. 226: 273-307, 1995
[7] J.P. Petit y P. Midy: Astrofísica de materia y materia fantasma. 5: Resultados de simulaciones numéricas 2D. VLS. Sobre un posible esquema para la formación de galaxias. Física Geométrica A, 8, marzo de 1998.
Agradecimientos:
El autor agradece al Prof. J.M. Souriau por sus útiles consejos y comentarios.
Este trabajo está financiado por el CNRS francés y por la empresa A. Dreyer Brevets et Développement.
Depositado en sobre sellado en la Academia de Ciencias de París, 1998. ___________________________________________________________
Comentario.
Este trabajo representa una unión entre dos enfoques: el del artículo publicado en Astrophysics and Space Science (artículo 2 del sub-sitio Geometrical Physics) y el desarrollado en el artículo 3 (materia fantasma repulsiva). En este artículo, el sistema de las dos ecuaciones de campo:
(3)
(4)
representaba una especie de improvisación cuyo efecto era unir con el modelo estándar, en la fase radiativa, las ecuaciones se convertían entonces en:
(3')
(4')
es decir... dos veces el modelo estándar. Esto permitía recuperar una expansión suficientemente brusca en esta fase para congelar la nucleosíntesis y producir helio. Con un sistema:
S = c ( Tr - T*r)
S* = c ( T*r - Tr)
con constantes fijas, la expansión (R » R* » t) sería entonces demasiado lenta. Todo el hidrógeno del universo se transformaría en helio.
Volviendo al sistema (3) + (4), este presentaba una dificultad, problema planteado con mucha pertinencia por el revisor de A & A. Cuando los fotones se transformaban en materia y viceversa (como se especifica en el artículo), su contribución al campo cambiaba de signo, lo cual no se comprendía entonces cómo justificar.
El recurso al modelo con constantes variables, para la fase radiativa, proporcionaba entonces una solución globalmente coherente. De todos modos, que este modelo funcione o no, persistirá una propiedad muy extraña: que todas las ecuaciones conocidas de nuestra física sean invariantes bajo la transformación de gauge generalizada propuesta. Hay que entender la ecuación de campo (aunque se limite a la de Einstein), las ecuaciones completas de Maxwell y las ecuaciones de Schrödinger.
Se ha leído muchas veces que las constantes de la física no podrían variar, porque cualquier variación, aunque mínima, *de una de ellas *conduciría inmediatamente a imposibilidades físicas. Cierto. Pero no se trata de tocar solo una o unas pocas constantes, sino todas a la vez.
Los instrumentos de medida están construidos con las ecuaciones de la física y sus "constantes". Si se considera un fenómeno de este tipo de gauge, con estas variaciones conjuntas de todas las constantes, se vuelve imposible detectar este fenómeno en el laboratorio, ya que los instrumentos de medida se derivan al mismo tiempo que el fenómeno que supuestamente deberían revelar. Es equivalente a tratar de detectar una variación de temperatura midiendo el alargamiento de una tabla de hierro con una regla del mismo metal. Sé que este punto es el que muchas personas tienen mucha dificultad para comprender y aún más para aceptar.
Por supuesto, esta descripción de la fase radiativa también es solo un esbozo. No maneja ni la interacción débil ni la interacción fuerte. Para realizar una extensión de este tipo, habría que imaginar otras leyes de variación de las constantes relacionadas con estos dominios. Se observará de paso que en este modelo extraño, el tiempo de Planck varía como t y la longitud de Planck como R, lo que aleja la "barriera cuántica" a medida que nos acercamos al "instante inicial t = 0". Fenómeno extraño al que habría que dar una interpretación.
Pero estos trabajos están lejos de estar terminados. Quizás convenga considerar todo esto como una especie de simple manifiesto. Personalmente, creo que nuestras ideas sobre el origen cósmico deberían cambiar profundamente en los próximos años o décadas, y que al querer a toda costa remontarnos hacia ese pasado ardiente con nuestras herramientas teóricas aún primitivas, terminamos en una especie de esquizofrenia organizada. Por ejemplo, pienso en la teoría de Linde: la inflación, que no tiene otra justificación observacional que justificar la homogeneidad del universo primitivo, y a la que todo el mundo parece adherir.
Algunos creen que nuestra visión del mundo, a través del modelo estándar, está en vías de finalización y que bastarán algunas pequeñas correcciones aquí y allá para completar la estructura. No estoy tan seguro. Creo que las próximas décadas podrían revelarnos muchas sorpresas, proporcionándonos una descripción totalmente distinta de este origen cósmico (y no afirmo, al hacerlo, que mi enfoque represente un progreso en este sentido). Desde siempre, los seres humanos han estado convencidos de que su conocimiento del universo estaba en vías de finalización. Antes de la explosión a principios del siglo, muchos eminentes pensadores escribían: "Ahora solo nos falta añadir decimales a nuestros cálculos".
Una vez leí en un libro dedicado a la m...