Modello cosmologico bi-metrico

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Le teorie della gravità bi-metrica sono teorie alternative alla gravità dove vengono utilizzati due o più tensori metrici invece di uno solo. Spesso la seconda metrica viene introdotta solo quando si parla delle alte energie, supponendo che la velocità della luce possa dipendere dall'energia. Tra gli esempi più famosi di teorie bi-metriche ci sono la teoria di Rosen e la teoria relativistica della gravità^[1] (l'ultima è nell'interpretazione canonica).

La gravità bi-metrica, o bi-gravità , si riferisce a due diverse teorie^[2]. La prima si basa su modifiche alle teorie matematiche della gravità, in cui vengono utilizzati due tensori metrici invece che uno^[3]. La seconda teoria può invece essere introdotta per stati ad alta densità di energia, implicando che la velocità della luce possa dipendere dalla densità di energia, permettendo ai relativi modelli di utilizzare una velocità variabile della luce.

In questi casi la seconda teoria assume l'esistenza dell'ipotetica particella definita gravitone, dotandola di massa. Si tratta della continuazione della teoria della gravità massiva^[4], una delle diverse teorie bi-metriche che assumono massa per i gravitoni. Un esempio significativo in tal senso è quella di Nathan Rosen^[5][6][7].

Al contrario, le teorie della gravità bi-metrica del secondo insieme non si basano su gravitoni massivi e non cambiano le leggi di Newton, ma descrivono l'Universo come varietà. Hanno due metriche riemanniane tra loro collegate, nelle quali la materia presente in due settori interagisce con la gravità, anche ai lati opposti dell'Universo. La gravità repulsiva o antigravità sorge se la topologia in questione e l'approssimazione newtoniana di massa negativa e stato di energia negativa introducono la cosmologia come alternativa alla materia oscura e all'energia oscura. Alcuni di questi modelli cosmologici utilizzano anche velocità variabili della luce in uno stato di alta densità energetica dipendente dalla modalità di radiazione, sfidando l'ipotesi d'inflazione cosmica.^{[8][9][10][11]}. In risposta ai limiti della teoria della gravità standard usata per descrivere l'universo in un modello cosmologico, i cosmologi hanno sviluppato per diversi decenni, partendo da teorie alternative, un nuovo modello standard di cosmologia^{[12][13][14][15]}. Anche questo nuovo modello standard basato sulle particelle presenta però dei limiti^[16].

Tra gli scienziati che hanno lavorato su alcune teorie della gravità bi-metrica di Nathan Rosen^[17][18][19] dal 1940 in poi ci sono Jean-Pierre Petit, Mordechai Milgrom con una versione bi-metrica della teoria MOND^[20], Gabriel Chardin, Abdus Salam (Premio Nobel per la Fisica nel 1979), A. D. Linde, I.T. Drummond^[21], J. Moffat, Frédéric Henry-Couannier^[8], Thibault Damour^[22], Luc Blanchet^[23][24] e inoltre Sabine Hossenfelder. Inoltre il lavoro preliminare di Hermann Bondi e Andrej Sacharov è molto spesso citato dagli autori che hanno sviluppato queste teorie, in quanto fornisce un quadro concettuale con il quale queste teorie bi-metriche devono confrontarsi.

Recenti sviluppi nel campo della gravità massiva hanno portato anche all'emergere di nuove teorie successive sulla gravità bi-metrica^[25]. Anche se non è stato dimostrato che la registrazione delle osservazioni fisiche è più accurata o più coerente della teoria generale della relatività^{[non chiaro]}, la teoria di Rosen si è dimostrata incompatibile con le osservazioni della pulsar binaria Hulse-Taylor^[6]. Alcune di queste teorie conducono recentemente al modello inflazionistico dell'Universo e sono quindi un'alternativa all'energia oscura^[26][27].