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:

r_s = (2GM) / c^2

Nel caso citato:

r_s ≈ 2,22×10^26 m

Se ci avviciniamo a r ≈ (1 + ε) × r_s, 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 - r_s / 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.