Il tempo dilatato: una nuova prospettiva sulla separazione delle forze fondamentali

[Thomas Agoné]

Cari membri del forum,

vorrei proporre un’ipotesi non convenzionale secondo cui il brevissimo intervallo di tempo in cui si sono “separate” le quattro interazioni fondamentali (forza gravitazionale, elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole) potrebbe, da un certo punto di vista, equivalere a un lasso di tempo estremamente più lungo—anche dell’ordine di miliardi di anni—se consideriamo effetti di dilatazione gravitazionale estrema.

Nella cosmologia canonica (modello FLRW + inflazione), il “disaccoppiamento” delle forze è avvenuto in fasi diverse dell’universo primordiale, comprese fra circa 10^-43 s (era di Planck) e 10^-12 s (quando la forza elettrodebole si separa). Si tratta di tempi “assolutamente” brevi se confrontati con la scala macroscopica attuale.

Per “spingere” l’idea, immaginiamo di trattare la massa-energia dell’universo primordiale (M ≈ 1,5×10^53 kg) come se fosse racchiusa in un volume vicino al raggio di Schwarzschild:

rs = (2GM) / c^2

Nel caso citato:

rs ≈ 2,22×10^26 m

Se ci avviciniamo a r ≈ (1 + ε) × rs, con ε molto piccolo (ε << 1), la dilatazione temporale per un osservatore locale rispetto a un osservatore lontano può essere approssimata da:

t' = t × √(1 - rs / r)

Per valori molto piccoli di ε, il rapporto t'/t diventa estremamente basso. Questo implica che un secondo locale potrebbe corrispondere a milioni o miliardi di secondi “esterni” (fino a scale cosmiche se ε → 0).

Se i primi 10^-36 secondi (ad esempio) della storia dell’universo si svolgono vicino a questa condizione gravitazionale al limite, un osservatore esterno potrebbe percepire tale intervallo come molto più lungo: decenni, secoli o addirittura miliardi di anni.

In questo scenario, il “disaccoppiamento” delle forze fondamentali avverrebbe ancora in un tempo “locale” brevissimo, ma visto “dall’esterno” risulterebbe dilatato in modo colossale.

Ora, l’universo reale in espansione non è una singola massa puntiforme in uno spazio piatto, per cui questa rappresentazione è fortemente idealizzata.
Nel modello standard, l’inflazione (tra 10^-36 e 10^-32 s) espande lo spazio a velocità esponenziale, riducendo localmente la densità e quindi la dilatazione gravitazionale estrema.

Nei modelli attuali, la composizione dell’universo influisce sensibilmente sull’evoluzione delle metriche, mi riferisco al ruolo della materia oscura e dell'energia oscura.

Non esistono, al momento, evidenze sperimentali o osservative che supportino l’idea di un rallentamento così radicale dei primi istanti, dunque il mio è un approccio puramente speculativo.

L’idea che la separazione delle forze fondamentali possa, da una prospettiva “esterna”, essere durata miliardi di anni è suggestiva, ma contrasta con il quadro consolidato della cosmologia standard. Tuttavia, come esercizio mentale e provocazione teorica, può aprire a discussioni sul ruolo della gravità estrema e di una possibile “finestra” in cui la gravità quantistica agisca in modo controintuitivo.

Sono curioso di conoscere la vostra opinione su questa proposta e se esistono approcci teorici (magari nella gravità quantistica) che possano darne un fondamento più solido.

[Albertus]

E' una tua teoria personale o l'hai appresa da qualche fonte qualificata ?
in ogni caso...
Perche chiedi l'opinione a dei dilettanti della fisica?
Scrivi a qualche università o magari a "Physics Forum"
Ti avverto però che li non sono molto gentili...ci mettono niente a mandarti a quel paese...

[Red Hanuman]

Carina come idea, ma fallata in partenza: quando scrivi


Questo implica che un secondo locale potrebbe corrispondere a milioni o miliardi di secondi “esterni”
commetti un errore concettuale.

L'Universo corrisponde ad un "tutto", al di fuori del quale non c'è "nulla", quindi non esiste nessun "esterno" con cui confortarsi.

Di più, il tempo è una dimensione che scorre in QUESTO universo, ma ammesso e non concesso che esista un "fuori" da questo universo, non è detto che in questo "fuori" il tempo sia una dimensione in "movimento", e quindi il concetto di "scorrere del tempo" risulterebbe inapplicabile e senza senso.

Bel tentativo, comunque.;)

[Albertus]

a parte l'osservazione di Red
mi sembra che si stia commettendo un errore concettuale
il termine "separate" potrebbe indurre a ritenere che all'inizio dei tempi le quattro forze dovevano "necessariamente" essere state "unite"
magnetismo ed elettricità sono sempre state "unite" semplicemente non lo sapevamo
lo stesso per l'elettromagnetismo e forza nucleare debole
L'appetito vien mangiando ;)
se siamo riusciti ad unificare alcune forze viene spontaneo cercare di unificare anche le altre o, in alternativa, dimostrare che lo erano nel passato
E' solo di un'ipotesi, non è dimostrato che siano unificabili o che lo fossero nel passato

mi metto comunque dalla parte di Thomas
a proposito di "dentro" o "fuori"
generazioni di grandi scienziati non sono riusciti a unificare il modello standard con la teoria della gravitazione universale vale a dire a trovare una legge comune
tutti questi scienziati vivono e vivevano in uno spazio piatto
assumiamo però, per assurdo, che i pianeti vicini ad un buco nero siano abitabili
questi alieni vivrebbero "dentro" uno spazio / tempo completamente diverso dal nostro
per loro potrebbe essere evidente che elettromagnetismo e gravitazione sono due facce della stessa medaglia
Sulla terra la forza gravitazionale è debolissima in confronto alle altre forze ma non sul pianeta alieno
Se le interazioni di tipo magnetico fossero state debolissime rispetto a quelle elettriche o viceversa, Farady non si sarebbe reso conto conto di avere a che fare con fenomeni complementari
non ci sarebbero stati ne Maxwell e ne Einstein o per lo meno sarebbero venuti molto dopo
credo però che , a livello teorico, questa ipotesi sia già stat esplorata

[Thomas Agoné]

Grazie Red! Il tempo è sempre relativo alla posizione dell’osservatore. Anche se nell’universo primordiale il tempo scorresse più lentamente a causa della gravità estrema, chi era in quella condizione non avrebbe percepito alcuna anomalia, perché per lui il tempo "locale" appariva normale... Noi oggi non possiamo accorgercene direttamente, perché facciamo parte dello stesso universo, senza un osservatore "esterno" con cui confrontare i nostri orologi.
Ciò che percepiamo proviene dalle tracce lasciate dai processi fisici di allora e non da una misura assoluta di quel periodo...

Grazie anche a te Albertus...hai toccato punti davvero interessanti. È vero che il termine "separate" può indurre a pensare che le quattro forze fossero necessariamente unificate in passato, ma questa è solo un'ipotesi teorica, non un fatto dimostrato. Come giustamente sottolinei, la stessa unificazione di elettricità e magnetismo nel concetto di elettromagnetismo è avvenuta molto più tardi nella nostra comprensione, non perché fossero "divisi", ma perche mancava la conoscenza per vederli come facce della stessa medaglia.

L'analogia che fai con i pianeti vicini a un buco nero è molto interessante. se abitanti di un mondo così vivessero in condizioni gravitarie estreme, per loro potrebbe essere ovvio osservare connessioni tra la gravitazione e l'elettromagnetismo che a noi, nello spazio-tempo piatto in cui viviamo, risultano invisibili. Questo spiega anche perché alcune scoperte, come quelle di Faraday, Maxwell ed Einstein, siano state possibili solo in condizioni particolari e con strumenti teorici sempre più avanzati.

Concordo anche con la tua osservazione che, sulla Terra, la gravità è incredibilmente debole rispetto alle altre forze fondamentali. Questo potrebbe aver ritardato la comprensione di eventuali connessioni profonde tra le forze. Chissà, in un contesto cosmico diverso, alcune delle ipotesi che esploriamo oggi teoricamente potrebbero essere intuitive o addirittura ovvie.

Infine, sì, a livello teorico queste ipotesi sono state esplorate, ma la mancata unificazione tra la gravitazione e il resto delle forze ci lascia ancora in un terreno aperto e affascinante, dove c'è tanto spazio per speculazioni e nuove idee.


E' una tua teoria personale o l'hai appresa da qualche fonte qualificata ?
in ogni caso...
Perche chiedi l'opinione a dei dilettanti della fisica?
Scrivi a qualche università o magari a "Physics Forum"
Ti avverto però che li non sono molto gentili...ci mettono niente a mandarti a quel paese...

È un’idea che ho elaborato riflettendo su concetti di fisica teorica e cosmologia, ma non pretendo che si trasformi in una teoria ufficiale o definitiva :razz: . Ho deciso di condividerla qui proprio perché mi piace confrontarmi in modo rilassato e informale, senza il timore di dover essere per forza perfetto.

Capisco il consiglio di rivolgermi a esperti o a forum più specializzati, ma qui trovo un ambiente più accogliente, dove posso ricevere opinioni senza troppa pressione. Grazie ancora a tutti!

[Massimo Signori]

Ciao a tutti,

anche io vorrei proporre un'ipotesi, senza alcuna pretesa, su come ho pensato possa funzionare l'universo e poter mettere d'accordo i due GRANDI: Albert Einstein e Edwin Powell Hubble.

Ho ipotizzato un universo che si muove seguendo traiettorie "orbilali" (proprio come i pianeti del sistema solare), cioè come visibile dall'immagine allegata la terra è al centro dell'universo visibile che segue una traiettoria orbitale e più ci si allontana dalla terra, il resto della meteria segue altre traiettorie orbitali (diciamo sopra più lughe, sotto più corte e di lato pensando ad altre traiettorie orbitali tipo toroide uguali ma che si allontanano dalla nostra "orbita" nel tempo). E questo spegherebbe il redshifts.

Traiettrorie orbitali ?!?! Questo naturalmente sarebbe possibile se qualche attrattore gigantesco stesse influenzando l'universo visibile... putroppo non lo sapremo mai perchè non è possibile effettuare la misura di una caduta libera (infatti "ipotizzo sempre" che ci troviamo in una melassa gravitazionale enorme non misurabile).

Tornando sull'argomento per dare ragione anche ad Einstein in quanto le sue equazioni suggerivano un universo dinamico, rivedendo l'immagine allegata si vede come inizialmente l'universo si espande e superato quello che ho chiamato "l'orizzonte di Einstein" torna a comprimersi. Anche in questo caso, mentre avviene la compressione, dal punto di vista della terra vedremo sempre un universo in espansione perchè tutta la materia dell'universo visibile viaggia su traiettorie orbitali differenti e quindi a velocità differenti.

Vi esorto a smontarmi l'ipotesi, così la smetto si scervellarmi.

P.S. Ah, quello al centro dell'immagine è il "Big bang toroidale" che non ha mai smesso di esistere. :shock:

GRAZIE.

[Red Hanuman]

Mah, mi sembra un'ipotesi molto fantasiosa e campata in aria. Purtroppo, ora non ho tempo di argomentare, magari più tardi.
Nel frattempo, se volessi aggiungere qualche formula da commentare...:whistling:

[Albertus]

.

Traiettrorie orbitali ?!?! Questo naturalmente sarebbe possibile se qualche attrattore gigantesco stesse influenzando....

GRAZIE.

mi suona di antropocentrismo
perchè ci dovrebbe essere un attrattore gigantesco da qualche parte ,se una delle poche cose sicure sull'universo e la teoria del big bang è proprio l'isotropia dell'universo ?

[Massimo Signori]

Eh, magari sapessi maneggiare formule di fisica astronomica. Non avrei comunque accesso all'infinità di dati che necessitano per effettuarli. Posso solo immaginare che per deteminare una situazione come quella che ho esposto sarebbe necessario poter conoscere la velocità e la direzione di molti sample nel tempo di tutte le galassie e determinarne una media dello spostamento nello spazio rispetto alla terra.
Sono un tecnico elettronico dell'IPSIA e avevo 4 in fisica (questo spiega molto). Quante ore a volte ho passato tentando di trovare anchio con grande curiosità risposte (senza pretesa) ai grandi quesiti ancora oggi in fase di aggiustamento per capire almeno in parte il tutto.
Mi riemetto alla vostra esperienza e possibilmente capire se ipoteticamente (visto che non possiamo vedere oltre il raggio di 46.5 miliardi di anni luce) oltre l'orizzonte c'è ancora materia e quanto questa (ipoteticamente) possa interagire.

P.S. Per rispondere a ad Albertus, solo lontanissimo dall'antropocentrismo. Nelle ultime due ore mi hai portato a leggere un casino di argomenti l'isotropia dell'universo stabilita dalle misurazioni della radiazione cosmica di fondo. Mi pare di capire (correggimi se sbaglio) che con queste misurazioni si stesse cercando di capire se tutto ruota intorno a noi (ho visto questa immagine allegata "universe_cmb-664x661.jpg" quella sotto) oppure no come dimostrato nellaparte sopra (che è la misura corretta). Ma io non intendevo questo ma più o meno come l'immagine allegata "Universo_max.jpg" dove tutto si espande ma tutto segue una curvatura nel tempo (Boh!?!).

GRAZIE.

[Alby68a]

Devo ammettere che in modo ancora più elementare io mi sono posto la stessa domanda...
Molte esperienze che viviamo sembrano assecondare sempre un roteare di qualcosa... Non pensate a male... ma agli elettroni ad esempio. L'acqua che precipita nel tubo del lavello, le perturbazioni meteo, la Terra intorno al Sole. Il nostro sistema solare intorno al centro galattico. Le galassie che ruotano nei grandi Ammassi ed i grandi ammassi che ruotano intorno a grandi attrattori. Allora perché non immaginare che anche l'universo potrebbe essere un grande roteare di materia ed energia?
Ora avrò di certo fatto roteare qualcosa a qualcuno :)))


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[Albertus]

. Mi pare di capire (correggimi se sbaglio) che con queste misurazioni si stesse cercando di capire se tutto ruota intorno a noi (ho visto questa immagine allegata "universe_cmb-664x661.jpg" quella sotto) oppure no come dimostrato nella parte sopra (che è la misura corretta).

GRAZIE.

per isotropia dell'universo si intende che l'universo è circa uguale in tutte le sue parti
se ci spostassimo a milioni di anni luce dalla terra ,in qualsiasi direzione, l'universo ci apparirebbe , più o meno, come dalla terra
la teoria del big bang è stata proposta, in parte ,proprio per spiegare questa evidenza sperimentale
perchè uno "esplosione" invece di uno evoluzione graduale ?
un universo isotropo non è coerente con la tua ipotesi

[Massimo Signori]

Ciao Albertus, scusami ma voglio capire di più.
Se sposto il punto di osservazione a milioni di anni luce dalla terra dovrei osservare più o meno la stessa situazione, ma anche dal punto di vista della misurazione del redshift? (vedi immagine allegata "redshift_00.png").

GRAZIE.

[Albertus]

forse non ho capito la domanda
il red shift di una stella è la misura della velocità con cui la stella si sta allontanando rispetto a noi
un alieno che misurasse il red shift di quella stessa stella otterrebbe un valore diverso, ma non arbitrario
i due red shift sarebbero collegati dalla teoria della relatività
questo però non ha niente a che fare con l'isotropia dell'universo

[Massimo Signori]

Ciao Albertus, che sia isotropo l'universo credo di avere capito cosa significa e cioè che è circa uguale ovunque si rivolga lo strumento di misura.
Per quanto riguarda l'espansione accelerata anche questa l'ho capita e cioè che anche se sposto il punto di osservazione a milioni di anni luce dalla terra vedrò sempre un'espansione accelerata (materia oscura a cui si attribuisce la causa), questo perche è come un panetto di lievito pieno di uvetta che mentre lievita fa aumentare anche la distanza da ogni pezzo di uvetta all'infinito (scusa l'esempio stupido mi piace molto il panettone!).

GRAZIE.

[Albertus]

l'espansione accelerata non si attribuisce alla materia oscura, che, se esiste, è solo attrattiva
l'accelerazione potrebbe essere dovuta all'energia del vuoto che è repulsiva
però c'è un problema di ordini di grandezza
secondo i calcoli l'energia del vuoto dovrebbe fare a pezzi l'universo, l'accelerazione misurata è invece piuttosto modesta