cosmologia dell'universo gemello astrofisica della materia fantasma.3 : L'era radiativa: il problema dell'« origine » dell'universo. Il problema dell'omogeneità dell'universo primitivo. (p6)
Fig. 8 : Evoluzioni comparate delle temperature.
- Il problema dell'origine dell'universo.
Corrispondente a questa nuova descrizione dell'era radiativa, l'entropia, come indicato in studi precedenti ([4], [5] e [6]), non è più costante.
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Per i calcoli dettagliati, vedere la referenza [6]. Come indicato in questo lavoro precedente, se durante questa era radiativa l'entropia viene scelta come parametro cronologico, il tensore metrico diventa conformemente piatto :
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L'origine corrisponde a s = - ¥ . Si noti che s, l'entropia per barione, corrisponde al cosiddetto "tempo conforme" Log t. Con questo nuovo indicatore temporale, la "singolarità iniziale" scompare.
Guardando indietro nel passato lontano (universo primitivo), si incontrano difficoltà a definire un orologio per misurare il tempo, poiché tutte le particelle si muovono a velocità relativistiche. Diventa problematico concepire un orologio freddo. Consideriamo un sistema di due masse in orbita attorno al loro centro di gravità comune :
Fig. 9 : L'orologio fondamentale.
Si assume che questo orologio non venga distrutto durante il processo di espansione e si calcola quanti giri si sono verificati nel passato lontano (da t = tcr all'origine ipotetica del "tempo cosmologico" t = 0). Dal precedente :
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R » t 2/3 G » t - 2/3 m » t 2/3
Il periodo orbitale, cioè il periodo dell'orologio, corrisponde a
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Il numero di giri è :
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(che tende all'infinito quando t1 tende a zero). Sorprendentemente, ritroviamo l'entropia per barione s. Se una rotazione di questo sistema viene considerata un evento dell'evoluzione dell'Universo, ci sono un numero infinito di eventi tra oggi e l'epoca definita dall'indicatore temporale t = 0.
Confrontate l'universo a un libro che racconta una storia. Il tempo è lo spessore del libro. Vorreste raggiungere la prima pagina per leggere qual era il disegno dell'autore. Allora provate a girare le pagine all'indietro. Ma la domanda rilevante non è lo spessore del libro, ma il numero di pagine che contiene. Una pagina è un evento. Secondo questa nuova definizione del tempo, quando girate all'indietro le pagine, diventano sempre più sottili: il libro possiede un numero infinito di pagine, quindi raggiungere la prefazione diventa impossibile.
- Un'alternativa alla teoria dell'inflazione.
Classicamente, l'orizzonte cosmologico H è definito come ct, dove c è considerato una costante assoluta. Questo crea un paradosso, poiché l'universo primitivo è molto omogeneo (cbr o fondo cosmologico). Se confrontiamo una distanza caratteristica R(t) (ad esempio la distanza media tra le particelle) con l'orizzonte H, otteniamo :
**Fig. **10 : Confronto dell'evoluzione della lunghezza caratteristica dell'universo con l'orizzonte cosmologico in un modello di Einstein-de Sitter.
Nel modello attuale, l'orizzonte cosmologico diventa l'integrale seguente :
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**Fig. **11 : Confronto dell'evoluzione della lunghezza caratteristica R dell'universo con l'orizzonte cosmologico, durante l'era radiativa: stessa variazione nel tempo.
Ottengiamo H(t) » R(t) durante tutta l'evoluzione dell'universo, in modo che la sua omogeneità sia garantita durante l'era radiativa. Questo rappresenta un'alternativa alla teoria dell'inflazione (la cui sola giustificazione attuale è l'omogeneità attuale dell'universo primitivo).
