Universo con un principio

Recientes estudios apuntan a que el Universo tuvo que tener un principio, incluso cuando se considera la inflación eterna, el universo cíclico o la singularidad desnuda eterna.

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Hay una situación incómoda para todo físico sobre Big Bang. Los modelos con los que contamos no pueden evitar un momento singular en el mismo instante de producirse. Una vez eliminados los modelos de estado estacionario debido a la abrumadora importancia de las pruebas encontradas, sólo parece haber lugar para un Big Bang.
Según las teorías físicas con la que contamos debería de haber una singularidad en el instante cero del tiempo, el momento en el que se dio el Big Bang. El tiempo, el espacio, la materia y la energía surgirían en ese momento. No habría habido antes. La Relatividad General no puede decir mucho más si hay una singularidad inicial.

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Algunos modelos cosmológicos rudimentarios de la teoría cuántica de lazos evitan una singularidad inicial y apuntan a un universo previo en el infinito pasado que se colapsó y rebotó hasta producir lo que llamamos Big Bang.
Para evitar este problema de momento inicial se han propuesto otras soluciones. Una propuesta sería que el Universo sufriera una inflación eterna. Otra que fuera cíclico de alguna manera. Y otra que la singularidad inicial sería una especie de singularidad desnuda que existiría previamente desde el infinito pasado. Pero según Alexander Vilenkin, de Tufts University, muchos de estos modelos todavía necesitan un principio, un momento singular.

The mind-blowing answer comes from a theory describing the birth of the universe in the first instant of time.

The universe has long captivated us with its immense scales of distance and time.

How far does it stretch? Where does it end... and what lies beyond its star fields... and streams of galaxies extending as far as telescopes can see?

These questions are beginning to yield to a series of extraordinary new lines of investigation... and technologies that are letting us to peer into the most distant realms of the cosmos...

But also at the behavior of matter and energy on the smallest of scales.

Remarkably, our growing understanding of this kingdom of the ultra-tiny, inside the nuclei of atoms, permits us to glimpse the largest vistas of space and time.

In ancient times, most observers saw the stars as a sphere surrounding the earth, often the home of deities.

The Greeks were the first to see celestial events as phenomena, subject to human investigation... rather than the fickle whims of the Gods.

One sky-watcher, for example, suggested that meteors are made of materials found on Earth... and might have even come from the Earth.

Those early astronomers built the foundations of modern science. But they would be shocked to see the discoveries made by their counterparts today.

The stars and planets that once harbored the gods are now seen as infinitesimal parts of a vast scaffolding of matter and energy extending far out into space.

Just how far... began to emerge in the 1920s.

Working at the huge new 100-inch Hooker Telescope on California's Mt. Wilson,

astronomer Edwin Hubble, along with his assistant named Milt Humason, analyzed the light of fuzzy patches of sky... known then as nebulae.

They showed that these were actually distant galaxies far beyond our own.

Hubble and Humason discovered that most of them are moving away from us. The farther out they looked, the faster they were receding.

This fact, now known as Hubble's law, suggests that there must have been a time when the matter in all these galaxies was together in one place.

That time... when our universe sprung forth... has come to be called the Big Bang.

How large the cosmos has gotten since then depends on how long its been growing... and its expansion rate.

Recent precision measurements gathered by the Hubble space telescope and other instruments have brought a consensus...

That the universe dates back 13.7 billion years.

Its radius, then, is the distance a beam of light would have traveled in that time ... 13.7 billion light years.

That works out to about 1.3 quadrillion kilometers.

In fact, it's even bigger.... Much bigger. How it got so large, so fast, was until recently a deep mystery.

That the universe could expand had been predicted back in 1917 by Albert Einstein, except that Einstein himself didn't believe it...

until he saw Hubble and Humason's evidence.

Einstein's general theory of relativity suggested that galaxies could be moving apart because space itself is expanding.

So when a photon gets blasted out from a distant star, it moves through a cosmic landscape that is getting larger and larger, increasing the distance it must travel to reach us.

In 1995, the orbiting telescope named for Edwin Hubble began to take the measure of the universe... by looking for the most distant galaxies it could see.

Taking the expansion of the universe into account, the space telescope found galaxies that are now almost 46 billion light years away from us in each direction... and almost 92 billion light years from each other.

And that would be the whole universe... according to a straightforward model of the big bang.

But remarkably, that might be a mere speck within the universe as a whole, according to a dramatic new theory that describes the origins of the cosmos.

It's based on the discovery that energy is constantly welling up from the vacuum of space in the form of particles of opposite charge... matter and anti-matter.

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PL3746D6814AA00552&hl=es_ES

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PLA413C6D94A56BEE2&hl=es_ES

Uno de esos modelos propuestos en el pasado sería aquel en que el Universo podría sufrir una inflación eterna en la que surge un universo tras otro. Según esta idea podría haber un tiempo infinito hacia el pasado. La inflación eterna es una consecuencia natural de la idea de inflación que introdujo Alan Guth en 1981. El universo se expande y, mientras tanto, se van produciendo burbujas con otros universos que van sufriendo sus respectivamente inflaciones. Habría una especie de “universo” que serviría de “semilla” para otros universos y que existiría desde siempre y para siempre. Incluso se ha especulado con la posibilidad de que se formen estas burbujas tanto hacia atrás como hacia adelante del tiempo. Un multiverso de este tipo no necesitaría de un principio aunque cada universo en particular lo tuviera.

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PLD10EF00C2A9E23CB&hl=es_ES

Sin embargo, ya en un trabajo de 2003 varios físicos encontraron que había un límite que evitaba la inflación en ambas direcciones del tiempo, simplemente la inflación no podía ser eterna hacia el pasado y debe de haber un borde. Por tanto, la inflación podía ser eterna hacia el futuro, pero no hacia el pasado.
La opción del universo “cíclico” parece que tampoco funciona en este aspecto. Según esta idea el Big Bang no sería más que el momento de rebote del colapso de un universo previo. El Universo sufriría un ciclo infinito de expansiones y contracciones que darían infinitos Big Bangs. La idea tiene atractivo, pero algunas pegas. La primera es que todavía no hemos encontrado el mecanismo que permita el colapso del Universo, pues no parece contener suficiente masa que pare la expansión, e incluso parece que esta expansión se está acelerando.
La segunda pega es la entropía, que mide el grado de desorden de un sistema. No se ha encontrado la manera de evitar que el desorden se vaya acumulando. Al cabo de un tiempo infinito este desorden sería enorme, sería máximo. Si hemos pasado por infinitos ciclos entonces necesariamente estaríamos rodeados de un desorden que simplemente no vemos. Si en cada ciclo el Universo se hace más grande el desorden se puede diluir, pero esto tampoco puede funcionar, según Vilenkin. Al final resulta que el Universo debe de haberse formado en algún momento del pasado.
Otra propuesta es la del huevo cósmico, idea que básicamente mantiene que el Universo siempre ha existido en cierto estado singular y que finalmente explotó en lo que llamamos Bing Bang. Según Vilenkin este “huevo cósmico” no puede haber existido por siempre, ya que las inestabilidades cuánticas le hubieran forzado a colapsarse en un tiempo finito. Según Vilenin todo indica que el Universo tuvo un principio.
Este investigador ha seguido explorando este aspecto llegando a nuevas conclusiones al respecto y todas apuntan en la misma dirección. Según él los datos observacionales con los que contamos no son compatibles con un Universo sin principio ni fin.

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PLE5D3BD451A1641CD&hl=es_ES

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PL8312CC161A0EB4E1&hl=es_ES

Pero Vilenkin no es el único con esta opinión. Leonard Susskind, de Stanford University, también cree que es el Universo tuvo un principio. Según argumentos termodinámicos el Universo no puede haber existido por siempre. De nuevo es el argumento de la entropía. Como el Universo tiene cierto orden tiene que haber tenido un principio.
Desde el punto de vista filosófico, el que el Universo tenga o no un principio es importante, pues algunos siempre pueden colocar ahí a un creador. Lo malo de ir colocando a Dios en entes físicos es que tarde o temprano hay que quitarlo.
Pero no importa si tenemos o no un modelo falsable y correcto que nos explique estos asuntos, sino si podemos concebir mecanismos que permitan explicar un Universo que surja desde la nada con o sin un principio.
La malo es que carecemos de una teoría de la gravedad cuántica satisfactoria (las cuerdas no explican nada, como todo el mundo sabe) y ni siquiera tenemos una buena idea de la causalidad, de lo que es el tiempo, si es existe o si realmente es una propiedad emergente.
No obstante, nadie sensato que piense “a la Zenón” puede concebir un pasado infinito en una línea temporal con flecha de tiempo que llegue hasta un momento presente específico.

Fuente  http://neofronteras.com/?p=3823

Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv I.
Artículo en ArXiv II.
Artículo en ArXiv III.

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PL5E7C189F26969D36&hl=es_ES

http://www.youtube.com/embed/videoseries?list=PLE5D0BFD1B7B1A625&hl=es_ES

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