cosmologia dell'universo gemello Materia fantasma - astrofisica.3 : L'era radiativa: il problema dell'"origine" dell'universo. Il problema dell'omogeneità dell'universo primordiale (p7)
6) Conclusione.
Seguiamo l'idea fondamentale: durante l'era dominata dalla materia (che si suppone si verificare contemporaneamente per entrambi i sistemi: materia e materia fantasma), le quantità {c, G, h, m, e, eo} si comportano come costanti assolute. Durante l'era radiativa esse variano nel tempo.
Come mostrato nella riferimento [4], c e G possono variare nel tempo. Osserviamo che il passaggio dalla variabile cronologica x° al tempo cosmologico t non è automaticamente x° = co t, con una velocità della luce co assolutamente costante. Sistemi con x° = c(t) t sono possibili.
Cerchiamo quindi variazioni temporali G(t), c(t), h(t), m(t), e(t), eo(t) che mantengano invariate tutte le equazioni della fisica. Le troviamo e mostriamo che forniscono, per questa era radiativa, una legge di evoluzione comune: R(t) = R*(t) » t2/3.
Di conseguenza, l'entropia per barione non è più costante e varia come Log t (tempo conformale). Riformulato in coordinate {s, x, y, z}, il metrico diventa conformemente piatto.
Immaginiamo un orologio fondamentale composto da due masse m che orbitano intorno al loro centro di gravità comune. Calcoliamo quante rotazioni si sono verificate dal "principio del tempo t = 0" e troviamo un numero infinito. Concludiamo che il "tempo cosmologico" t non è più una variabile adeguata per l'era radiativa. Per questa ultima, s diventa una variabile cronologica migliore per descrivere gli eventi. Consideriamo una rotazione del nostro orologio come un evento. In conclusione, un numero infinito di eventi (microfisici) si è verificato nel lontano passato. Se identifichiamo il tempo con un evento, l'universo non ha più un'origine temporale. La "singolarità iniziale" scompare.
Calcoliamo l'orizzonte cosmologico e troviamo che varia come R, garantendo così l'omogeneità dell'universo primordiale. La teoria dell'inflazione, con le sue ipotesi pesanti, non è più necessaria.
Riferimenti.
[1] J.P. Petit: L'effetto della massa mancante. Il Nuovo Cimento, B, vol. 109, luglio 1994, pp. 697-710 [1] J.P. Petit, P. Midy e F. Landsheat: Astrofisica della materia fantasma. Astrom. e Astrofisica riferimento....
[2] J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1527
[3] J.P. Petit & P. Midy: Astrofisica della materia fantasma. 1: Il quadro geometrico. L'era della materia e l'approssimazione newtoniana. Fisica geometrica A, 4, marzo 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.: Cosmologia dell'universo gemello. Astrophysics and Space Science. Astr. And Sp. Sc. 226: 273-307, 1995
[7] J.P. Petit e P. Midy: Astrofisica della materia fantasma. 5: Risultati delle simulazioni numeriche 2D. VLS. Su uno schema possibile per la formazione delle galassie. Fisica geometrica A, 8, marzo 1998.
Ringraziamenti :
L'autore ringrazia il Prof. J.M. Souriau per i preziosi consigli e commenti.
Questo lavoro è sostenuto dal CNRS francese e dalla società A. Dreyer Brevets et Développement.
Deposito in busta chiusa all'Accademia delle Scienze di Parigi, 1998. ___________________________________________________________
Commento.
Questo lavoro rappresenta una fusione tra due approcci: quello dell'articolo apparso su Astrophysics and Space Science (articolo 2 del sottosito Geometrical Physics) e quello sviluppato nell'articolo 3 (Materia fantasma repulsiva). In quest'ultimo articolo, il sistema delle due equazioni di campo:
(3)
(4)
rappresentava una sorta di costruzione artigianale il cui effetto era riattaccare al modello standard, nella fase radiativa, le equazioni diventando allora:
(3')
(4')
ovvero... due volte il modello standard. Ciò permetteva di recuperare un'espansione sufficientemente brusca in questa fase per congelare la nucleosintesi producendo l'elio. Con un sistema:
S = c ( Tr - T*r)
S* = c ( T*r - Tr)
a "costanti fisse", l'espansione (R » R* » t) sarebbe stata invece troppo lenta. Tutto l'idrogeno dell'universo si sarebbe trasformato in elio.
Tornando al sistema (3) + (4), questo presentava una difficoltà, problema sollevato con grande pertinenza dal referee di A & A. Quando i fotoni si trasformavano in materia e viceversa (come precisato nell'articolo), il loro contributo al campo cambiava segno, il che non si riusciva allora a giustificare.
L'uso del modello a costanti variabili, per la fase radiativa, forniva allora una soluzione globalmente coerente. Comunque, che questo modello regga o meno, rimane una proprietà molto strana: che tutte le equazioni note della nostra fisica siano invarianti rispetto alla trasformazione di gauge generalizzata proposta. Bisogna intendere l'equazione di campo (anche se ci si limita a quella di Einstein), le equazioni di Maxwell complete e le equazioni di Schrödinger.
Spesso si è letto che le costanti della fisica non potrebbero variare, perché qualsiasi variazione, anche minima, *di una di esse *porterebbe immediatamente a impossibilità fisiche. Certamente. Ma non si tratta di toccare solo una o alcune costanti, ma tutte contemporaneamente.
Gli strumenti di misura sono costruiti con le equazioni della fisica e con le loro "costanti". Se si considera un tale fenomeno di gauge, con queste variazioni congiunte di tutte le costanti, diventa impossibile evidenziare tale fenomeno in laboratorio, poiché gli strumenti di misura derivano contemporaneamente al fenomeno che dovrebbero evidenziare. È equivalente a cercare di evidenziare una variazione di temperatura misurando l'allungamento di un tavolo in ferro con un righello dello stesso metallo. So che è un punto che molte persone faticano molto a comprendere e ancora di più a accettare.
Naturalmente, questa descrizione della fase radiativa è anch'essa solo uno schizzo. Non gestisce né l'interazione debole, né l'interazione forte. Per effettuare un tale ampliamento, bisognerebbe immaginare altre leggi di variazione delle costanti legate a questi domini. Si noti di passaggio che in questo modello strano il tempo di Planck varia come t e la lunghezza di Planck come R, spostando progressivamente la "barriera quantistica" man mano che ci si avvicina all'"istante iniziale t = 0". Fenomeno strano al quale bisognerebbe dare un'interpretazione.
Ma questi lavori non sono affatto conclusi. Forse possiamo considerare tutto ciò come una sorta di semplice manifesto. Personalmente, credo che le nostre idee sulla genesi cosmica debbano cambiare profondamente nei prossimi anni o decadi, e che cercando a ogni costo di risalire a quel passato bollente con i nostri strumenti teorici ancora primitivi si finisca in una sorta di schizofrenia organizzata. Penso, ad esempio, alla teoria di Linde: l'inflazione, che non ha altra giustificazione osservativa se non quella di giustificare l'omogeneità dell'universo primordiale, alla quale tutti sembrano aderire.
Alcuni pensano che la nostra visione del mondo, attraverso il modello standard, sia in fase di completamento e che bastino qualche ritocco qua e là per portare a termine l'edificio. Non ne sono così sicuro. Credo che le prossime decadi potrebbero riservarci molte sorprese, offrendoci una descrizione totalmente diversa di questa genesi cosmica (e non affermo, in questo modo, che il mio approccio rappresenti un progresso in tal senso). Da sempre, gli uomini sono stati convinti che la loro conoscenza dell'universo fosse in via di completamento. Prima dell'esplosione all'inizio del secolo, tanti eminenti scrittori dicevano: "Ora ci manca solo aggiungere qualche cifra decimale ai nostri calcoli".
Ho letto una volta in un libro dedicato alla m...