Varias cuestiones en relación al universo
¿En qué lugar del universo sucedió el Big-bang?
Puesto que no tenemos mayor información, debemos suponer que
el Big-bang no sucedió en un lugar determinado, sino que ocurrió en todos los lugares
al mismo tiempo.
¿Qué forma geométrica tiene nuestro universo?
El Universo no tiene ninguna de las formas, que conocemos
desde nuestro punto de vista del espacio tridimensional. Todos los dibujos y
esquemas que se muestran, para explicar las correlaciones cosmológicas, son metáforas
que han de ayudar a poner de pié nuestra comprensión, pero de ninguna manera
son pasos intermedios de inevitables conclusiones lógicas. Sólo representan
determinados aspectos de estas correlaciones.
El universo no tiene límites y por esto muchas veces es etiquetado como esfera.
Sin embargo no se ha podido determinar una curvatura (universal) del espacio (independientemente
de hecho, que el espacio, debido a la influencia de campos gravitacionales, es
curvado). La esfera es única metáfora que entra en consideración, ya que no
tiene bordes y no conoce puntos ni direcciones especiales (al contrario de cilindros
y poliedros).
¿El universo debe estar limitado, ya que el infinito es
de difícil comprensión?
El hecho, de que el infinito es difícil de comprender, un
finito es imaginable. Algo imaginable no es un criterio de la verdad. En la
política muchas veces no nos podemos imaginar de lo que realmente sucede.
¿El Big-bang es una transición de la nada hacia la existencia?
¿Se formó el mundo de la nada?
La forma de la pregunta ya implica, que nada es algo. Si observamos bien, lo que entendemos bajo Big-bang, es la
separación del espacio y el tiempo. El Big-bang separa el ámbito, en el cual el
espacio y el tiempo están separados, dónde el desarrollo puede llevarse a cabo,
del contorno donde esta diferencia no existe. La formación, no es otra cosa que el límite de este ámbito. Lo
netamente geométrico es fácilmente de ser moldeado, el consistente desempeño de
las condiciones físicas, en cambio no lo
es.
Aún así expresiones cómo El universo se formó de la nada o El universo salió del vacío son engañosas. Recién mucho tiempo después
de la separación del espacio y del tiempo, después del enfriamiento de unos
10ˆ32 K a 10ˆ28 K, el universo por una disolución llegó a un estado, dónde sólo contaba el vacío de alta temperatura en el balance energético. La desintegración de este
vacío de alta temperatura, que es la restitución de las familiares partículas
de la energía del vacío en desintegración, no es el Big-bang, pero si una
especie de formación de la preforma del estado visible actual del universo a
partir del vacío.
¿No estamos seguros en relación al
Big-bang, porque no conocemos la física?
En el caso
del Big-bang se trata de la consistencia de la física conocida. Es la física que conocemos, que es analizada sobre su consistencia,
y cuya formulación consistente se está buscando. Esto es lo que debemos lograr.
Una vez que tengamos una formulación sólida, podemos dedicarnos a determinar el
estado, que debió haber existido en el ámbito, en el cual el espacio y el
tiempo no estaban separados: en el así entendido sentido, o sea en el estado antes del Big-bang. La palabra nada es errónea, y: La estructura de
esté ámbito podría estar, alguna vez, al
alcance de la teoría.
¿Existe
un consenso, sobre lo que sucedió durante el Big-bang?
Existe un cierto consenso de lo que sucedió después del Big-bang: Hubo una inflación
(expansión exponencial), que terminó con la excitación de todas las partículas.
Cuya aniquilación no fue total, porque se había rota la simetría entre las partículas
y las antipartículas.
El resto de las partículas que no fueron aniquiladas se
fusionó a algunos de los más livianos núcleos atómicos (Deuterio y Helio), de
esta maneras hoy, en el Hidrógeno interestelar, podemos encontrar un 25% de
Helio y 1/1000 % de Deuterio. Después de transparentarse el universo, se produjo una
estructuración causada por la gravitación, cuyo resultado es la observada
distribución de las galaxias.
Lo que sucedió propiamente tal durante el Big-bang, no está
claro, ya que los modelos aún no han sido examinados en su consistencia o que
no ha sido posible hasta ahora ser examinado en su consistencia. Todo indicaría,
que el Big-bang hay que considerarlo como el
divorcio entre el espacio y el tiempo.
¿Cómo
se puede saber lo que ocurrió durante el Big-bang?
En el sentido de una observación directa, no se sabe. El
Big-bang no es observable, porque se encuentra escondido detrás de la inflación,
cómo detrás de un velo. Lo teóricamente agradable
de la inflación – ella nos proporciona una etapa temprana de la temperatura extremadamente baja, que justifica el espectro observado de la
formación de las estructuras – es justamente la razón, por las cuales las
situaciones calientes antes de la
inflación, no son posibles de ser reconstruidos a partir de observaciones. Los
estados antes de la inflación solo se pueden deducir desde la exigencia de una
extrapolación sólida de nuestra
experiencia. Lo que bisecamos, es un modelo completo para el período antes de
la inflación, cuya solidez se pueda comprobar.
¿Qué hubo antes del Big-bang?
Antes del Big-bang el
espacio y el tiempo no estaban separados. Constantemente hay que señalar, que
es posible esbozar modelos geométricos utópicos, pero estos generalmente no son
posibles integrarlos satisfactoriamente con la física. Quizás nunca hubo un antes, al igual que en el globo terráqueo
no existe nada que sea más norteño que
el polo norte.
¿El Big-bang fue único o puede producirse varias veces?
El Big-bang eles el límite
del ámbito del mundo, en el cual existe la conocida diferenciación de tiempo y
espacio. Este límite puede ser un instante más o menos uniforme, pero también
es posible imaginarse modelos donde aquello no es así. Empero, hasta ahora no
existe ningún modelo sólido en relación a esta pregunta, ni hablar de uno que
hablase contra nuestro concepto de un universo mayormente homogéneo (basado en
la isotropía de la radiación de fondo).
¿Los
multiversos son sólo especulacioines o algó más?
El universo es la contrapartida hipotética de
un sistema consistente (y completo) de experiencias extrapoladas hacia lo
ilimitado, y por lo tanto, el universo, contiene todo lo que para ello es
relevante, todo. Con esto la idea de varios universos, resulta absurda.
Muchas veces bajo varios universos se entiende la existencia de partes del universo (separados
bajo determinados condiciones), que se diferencian en su apariencia y origen o
desarrollo. Para esto, de parte de la observación no existe ningún indicio y
desde el punto de vista de la teoría, ningún modelo cuya consistencia que puede
ser examinada, y finalmente se contradice a la experiencia histórica, que
constantemente tuvo que registrar la pérdida
rarezas en nuestro entorno. Por esto enunciamos el principio cosmológico, cuya formulación más convincente se
encuentra en el proverbio siciliano: Tuttu
lu munnu è comu casa nostra (Todo el mundo es
como nuestra casa).
¿Se
expande el espacio hacia dimensiones superiores?
La imagen ilustrativa del
globo inflado, que se expande, y en él cual están dibujadas las galaxias, nos
lleva a la tentación, ver la expansión del universo cómo la expansión de la superficie del globo como una expansión
en por lo menos otra dimensión. Esto se debe a nuestra visión tridimensional y es innecesaria para la descripción exacta
de la expansión. La expansión cómo la curvatura del universo, son medidas y totalmente
descritas dentro del universo (de la
superficie del globo) sin el recurso
a una dimensión adicional.
Teorías, que consideran dimensiones
más altas, persiguen otras metas. Ellas ven en las estructuras de dimensiones adicionales
el medio, para describir fenómenos físicos de forma más simples y bajo un punto
de vista común. Su problema básico es fundamentar, la razón por la cual estas dimensiones
adicionales no se muestran bajo las
circunstancias usuales. La excusa es, que dimensiones adicionales están de algunas
formas acordonadas y que su expansión y contracción se desenvuelva de manera
distinta que donde las tres conocidas dimensiones. Hoy la expansión hacia otras
dimensiones de todos modos no puede cambiar (si es que existen otras
dimensiones), ya que la máquina a vapor no funcionaría. Existen modelos del universo,
en los cuales los la presumida inflación del universo primitivo está asociada con una contracción de las escalas del universo en las dimensiones superiores. Estas escalas de las
dimensiones superiores, hoy deben ser infra
microscópicas y de constante expansión, para que los posibles efectos
de su existencia, no interfieren en la bien asegurada parte de las leyes de las
interacciones entre las partículas.
La pregunta, si la gravitación
y el efecto Casimir, se puede ser representado como una especie de presión
protegida en un gas de partículas, fue investigada
en el siglo pasado sin éxito. De hecho sólo existe una fuerza dependiente del volumen,
la gravitación empero es proporcional a la masa.
[Wie kann negative Krümmung isotrop sein?
Negative Krümmung nennt man hyperbolisch, und zur Darstellung wird immer auf
das (einschalige) Hyperboloid verwiesen. Das hat anscheinend keine konstante
Krümmung, ist also nicht homogen, und enthält an jedem Punkt auch Geodäten ohne
Krümmung, ist also nicht isotrop. Warum also Hyperboloid?
Zunächst ist die Beobachtung richtig, dass ein einschaliges Hyperboloid im
dreidimensionalen euklidischen Raum keine konstante Krümmung hat. Die
Hyperboloide, die als Illustration kosmologischer Modelle in der Regel
gezeichnet werden, sind jedoch Flächen in einer (in der Zeichnung)
(2+1)-dimensionalen Raum-Zeit mit Minkowski-Geometrie, und in dieser haben
sie konstante Krümmung. Im einfachsten Fall, dem Milne-Kosmos, sind die Flächen
konstanter negativer Krümmung (und auch konstanten Abstands vom Zentrum)
Schalen eines zweischaligen Hyperboloids, die als Flächen im euklidischen
Raum sogar positive Krümmung hätten und dort dann ebenfalls nicht homogen
wären.
Negative Krümmung bedeutet nur bei einer Fläche im euklidischen Raum
Sattelpunkteigenschaft, nicht aber in einer (2+1)-dimensionalen Raum-Zeit. Die
Isotropie der Tangenten ist also nicht verletzt.
Negative gekrümmte Räume sind auch nicht deshalb offen, weil ihre Darstellung
als Hyperboloide keine endliche Fläche hat (solche Darstellungen gibt es auch
für die Kugel), sondern weil Geraden in diesen Räumen im einfachsten Fall
unendliche Länge haben. Das ist aber eigentlich eine Frage der Topologie. Unter
Umständen gibt es mehrfachen Zusammenhang, der lokal keine Besonderheiten
erzeugt, und dann ist die Frage der Unendlichkeit losgelöst von der der
Krümmung.]
NOTA: Aquí fui sobrepasado, A. Gundelach
¿De
dónde proviene en concepto del Big-bang?
Siempre es una pregunta de donde se comienza y que se
entiende bajo el concepto Big-bang. Si no se hace gimnasia mental, para
interpretar metáforas, en cambio si se atiende a la teoría, entonces comienza
con Alexander Friedmann, quien e mostró matemáticamente al incrédulo Einstein
1922, que también se puede construir un modelo consistente, para un universo
homogéneo con una curvatura negativa, si
tan sólo se acepta una expansión del universo 8que a la sazón aun no tenía una
base observable). Un universo homogéneo en expansión, de acuerda a la teoría general
de la relatividad en presencia materia convencional,
siempre tiene una singularidad, un comienzo con el tiempo. George LeMâitre llamó a la singularidad del inicio cómo el
átomo originario. El Big-bang, entra más tarde en el juego, cuando se
comenzó a considerar en forma sería a la expansión del universo y la física de
la reacción nuclear está más desarrollada. Georges
Gamow concluyó claramente, que la mayor densidad del universo, de los primeros
tiempos, también debe significar una
mayor temperatura. Él llega a la conclusión de la radiación de fondo (de la época
cuando en universo tenía una edad de aprox. 100.000 años) 17 años antes de su
descubrimiento y a una síntesis nuclear que abarca todo el universo (de una
época cuando el universo tenía una edad de 3 minutos) 19 años antes de su determinación
exacta. Esta síntesis nuclear fue caricaturizada por Fred Hoyle con el sobrenombre Big-bang. Gamow se habría enojado
mucho con esto. Hoy el Big-bang es el nombre de una marca, y fueron Fred Hoyle
y sus alumnos que en 1967, que lograron realizar los cálculos exactos. Hoy con
Big-bang se designa en general la singularidad misma.
¿Existe
una diferencia entre cosmos y universo?
El cosmos es el (supuesto) orden del mundo, la totalidad
de las leyes naturales, cuyos fundamentos también deberían consistentes y validos
en presencia de una extrema extrapolación. Un cosmos es la armonía de las leyes
naturales a nivel global. Lo contrario de cosmos es el caos: Las leyes necesariamente
no deberían ser globalmente estables. Como objeto de un cosmos esperamos la
totalidad de lo existente, el universo. El universo y el cosmos se relacionan entre sí, como la tierra y el mapa.
Pero:
El universo puede ser tanto un objeto de un cosmos, como también del caos. El universo
no debe – cómo el caso – conocer condiciones externas, debe contener todo lo
que tiene influencia. ¿Lo que ahora observamos a nuestro rededor – estrella,
galaxias, cúmulos de galaxias, quásares, radiación de fondo – es esto el
universo? No tan así: Nosotros sólo vemos hasta un horizonte, que también se expande,
pero que no puede ser sobrepasado. Por lo tanto debemos asumir, que el ámbito debajo del
horizonte, nuestro campo visual, es típico para el est6ado y la historia del universo.
Sólo entonces nuestras observaciones analizan el supuesto cosmos en el marco del
modelo, que podemos diseñar- Empero la conjetura no es posible examinarla
allende del horizonte, sigue siendo una hipótesis. Se le llama principio
cosmológico.
¿Puede
ser nuestro universo poco probable?
La probabilidad exige la existencia de una familia de modelos igualmente consistentes para el universo, sobre la
que se puede pensar en una
distribución de probabilidades. Sólo si los modelos se pueden contar (o
sea, que la consistencia sólo permite un espectgro discreto de los valores de constantes
naturales), se le puede asignar a os distintos modelos probabilidades positivas.
Si al contrario, la consistencia permite una continua elección de constantes
naturales, el asunto se pone difícil.
¿Si se preguntase desde el punto de vista de la teoría de
las cuerdas, que modelos realmente son posibles, qué tan probable o improbable es entonces,
que el universo es, cómo es, con todas sus constantes naturales, con todas sus
condiciones que permitieron la vida?
Ya sin las cuerdas es posible construir diversos modelos geométricos, cuyos
parámetros deben ser medidos, ya que aun no tenemos buenas razones teóricas. El
desconocimiento no significa que en alguna parte reinó la casualidad. Suponemos
casualidad en base a nuestros conocimientos de los microsistemas y nuestro conocimiento,
que las distancias geométricas alguna vez fueron microscópicamente pequeñas.
Port otro lado tenemos nuestros conocimientos sobre los efectos cuánticos de un
mundo, en el cual la gravitación sólo juega un papel secundario. Sólo la
apreciación, lo que significaría la casualidad para el universo nos muestra su problemática.
Una fórmula mundial debería excluirla
en esta simple forma.
La
organización CODATA publica valores
recomendados de las constantes naturales. ¿Tenemos la libertad sobre los
valores usaremos?
Las constantes naturales no son libres, pero con los
diferentes métodos no son posibles de medirlos con la misma precisión y
exactitud. Los métodos constantemente son mejorados. Se está obligado a usar un
promedio ponderado de los diferentes valores obtenidos. El peso de este medio,
sin embargo, provienen ce las estimaciones de los errores sistemáticos, que se pueden
tomar de distinta manera. CIDATA tiene una así y recomienda usarla. Entonces se
obtienen los valores recomendados de las
constantes naturales. Importante son los valores exactos para todos los
demás procedimientos de medición, pero mientras tanto no para la comprensión de
la naturaleza.
¿El universo
tiene límites?
Hasta donde sabemos, el universo no tiene límites. La suposición,
que la física tiene la misma validez en todas partes ha resistido a todos los análisis.
Todos los lugares del universo son iguales para la física y el medio ambiente a gran escala. Por lo tanto no existe un borde del universo, y
el argumento, que usó Lucrecio hace 2000 años, para esto, aún sigue siendo el
mismo, aun cuando ha evolucionado en la forma desde Nicolás de Cusa, Copérnico,
Bruno y Einstein: Estando en el borde nunca podríamos arrojar la lanza en todas
las direcciones de la misma manera. Con esto los puntos del borde serían
distintos que aquellos del interior. Si todos los puntos son iguales, entonces
sólo podrían ser puntos del interior. Cusa argumentaba con la omnipotencia de
Dios, que no puede conocer límites: Todos los lugares del universo están a la
misma distancia de Dios.
No hay que confundir ilimitado con infinito: La superficie
de una esfera no tiene límites, empero es finita. El universo – los últimas mediciones
de la redición de fondo lo confirman – ahora es de un volumen infinito. La ilimitación
del universo, no significa, que podremos ver hasta toda la profundidad. Su expansión asegura que hay un horizonte, que varía, al igual
que los horizontes acostumbrados en
la Tierra de acuerdo a la posición de cada uno. Al mirar hacia las distancias, también
miramos hacia las profundidades del pasado, ya que la luz necesita su tiempo.
Desde una distancia, para la cual la luz necesito 13 mil millones de años, la
luz proviene de un pasado en el cual el universo era mil veces más caliente y millares
de veces más denso que hoy. Desde allí viene la radiación de fondo, pero más allá
hacia el pasado y en lo profundo del espacio no podemos ver directamente. Hasta allí sólo podemos
llegar con la teoría y el análisis de fósiles como la concentraci’o0nm del agua
pesada o el espectro de las fluctuaciones de la radiación de fondo y la estructura
de la distribución de las galaxia.
Hasta donde alcanza la vista, las leyes naturales son
todas iguales, no se ve ni atisbos de un borde. Sin embargo sigue siendo una hipótesis,
que todos los lugares del universo sean iguales. Si examinamos la consistencia
de la física en su extrapolación ilimitada, entonces también queremos
probar los resultados teóricos mediante observaciones.
Pero esto sólo tiene sentido, si las observaciones dentro de nuestro horizonte
de todo el universo se caracterizan de igual forma, que el universo esto
conformado de la misma forma en todas las partes, tal cómo ser lo imaginó Cusa.
Si abandonamos esta condición, entonces a la cosmología sólo le queda el análisis
teórico de la consistencia, la parte observable del test se pierde. No se puede
descartar, que el análisis de la consistencia nos muestra algún día que el
universo tiene límites, es decir, que la física no puede ser extrapolado en forma ilimitada libre de contradicciones.
Pero aún no hemos llegado tan lejos.
Traducido del alemán por A. Gundelach
Fuente: http://www.aip.de/~lie/Kommentare/Kommentare.Universum.html
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