¿Cómo se inició el universo?

Una de las cuestiones más interesantes consideradas por los astrofísicos trata del inicio del universo. Efectivamente, existe una gran especulación sobre este tema, con distintas teorías sobre cómo se inició el universo, y lo que podría haber existido antes de que el universo saltara a la existencia.

Algunos destacados astrofísicos de todo el mundo están interesados en responder estas preguntas. En un artículo titulado, No-Boundary Measure of the Universe (Medida de no frontera del universo)” publicado en Physical Review Letters, James Hartle, Stephen Hawking y Thomas Hertog calculan las probabilidades que la función de onda de no frontera predice en términos de posibilidades en un espacio-tiempo clásico.

“Las teorías en torno al inicio del universo están expresadas como funciones de onda”, dice Hartle a PhysOrg.com. “La función de onda de no frontera es una teoría sobre el origen del universo”. El objetivo de este trabajo concreto junto a Hawking y Hertog, continúa, fue modelar el universo que ver y ver qué tipo de prababilidades hay de que el universo actual se haya originado de cierta forma.

La propuesta de no frontera predice que la expansión en los inicios del universo habría procedido suavemente desde un momento en el tiempo. La idea es que la inflación fue una característica de nuestro universo inicial. “Colapsó desde una fase anterior mayor, rebotando a un radio pequeño pero no cero, y expandiéndose de nuevo a la fase grande en la que vivimos ahora”, dice Hartle.

La función de onda de no frontera también afirma que el espacio-tiempo no era en el principio de la expansión universal lo que vemos actualmente. “Cuando se inició el universo”, explica Hartle, “no era un espacio-tiempo común. En lugar de tres direcciones espaciales, tales como las que tenemos ahora, había cuatro direcciones espaciales. En algún punto, se hizo una transición al espacio-tiempo común”.

Hartle y sus colegas examinaron modelos del universo que eran homogéneos, isotrópicos y cerrados. Se supuso una constante cosmológica, así como un campo escalar de potencial cuadrático. Miraron toda todas las historias clásicas, examinando las ideas de una singularidad, tales como el Big Bang, o considerando un rebote con un radio finito. El punto era lograr una descripción en la que los escenarios tiene la mayor probabilidad de producir un universo similar al que vemos actualmente.

“Ambas cosas, un Big Bang o un rebote, son posibles”, dice Hartle. “No obstante, encontramos una probabilidad significativa de que el universo inicial pueda haber rebotado”.

Hartle admite que el modelo simple usado por él y sus colegas tiene sus limitaciones. Por una parte, el universo no es completamente homogéneo como asume el modelo. “Se ve cierta grumosidad en el universo real”, admite. No obstante, la mayor parte de las irregularidades son pequeñas, y muchas de ellas puede, de hecho, ser tenidas en cuenta finalmente para una propuesta de no frontera.

“Nuestro modelo crea un número de suposiciones fuertes”, continúa Hartle. Pero insiste, “esta es una compensación estándar en la física. Nuestro modelo está simplificado de forma que podamos analizarlo por completo”.

“En la cosmología actual, probamos modelos para ver si distintas propuestas encajan con el universo que vemos. En esta instancia, vemos que la función de onda de no frontera lo hace”, dice Hartle. “Vemos que es una buena opción que el universo se haya generado en un rebote”.

“Esperamos poder extender esto a otros modelos más sofisticados, con distintos potenciales y grados de libertad”.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 24 de junio de 2008
Enlace Original

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Comments (10)

  1. Loly

    Tengo una duda, este trabajo es el mismo o se basa en el modelo de Martin Bojowald que permitió integrar la Teoría General de la Relatividad de Einstein y algunas ecuaciones de la física cuántica, componiendo así la primera descripción matemática de la existencia del Big Bounce. Entendiendo el Big Bounce como el gran rebote?, Cual es la diferencia?. Siempre me queda una duda, la materia, estructuras, energía, leyes del universo pre-rebote se conservan en el post-universo, solo “reagrupadas”. El universo “actual”, aun esta en expansión, implica que el pre-universo esta contrayendose?, y donde está el límite del universo nuestro?, para que demos origen a un nuevo universo??, que desencadena que se llegue al límite?, porque hay un límite?, Podrían ser los agujeros negros el paso por donde se pasa a un universo paralelo??. Kanijo, me podrías aclarar un poco si es que tienes más información del tema. Gracias, y saludos…

  2. Hola Loly, este trabajo es independiente de los de Bojowald, dejo algunos enlaces para los que no lo conozcan.

    http://www.cienciakanija.com/2008/06/15/observar-las-propiedades-cuanticas-del-big-bang/
    http://www.cienciakanija.com/2008/04/11/antes-del-big-bang-%c2%bfun-universo-gemelo/
    http://www.cienciakanija.com/2007/07/02/el-%e2%80%9colvido-cosmico-envuelve-el-tiempo-anterior-al-big-bang/

    Si no recuerdo mal, Bojowald se apoyaba en la LQG para dar soporte matemático a su teoría, cosa que no hacen en este trabajo con lo que aunque apunten a una idea de rebote, no siguen una línea de trabajo similar.

    Mi conocimiento de la física teórica no da para mucho más, añado un enlace en el artículo al “paper” en Arxiv por si alguien quiere/puede contestar.

    Un saludo

  3. El apuntador

    Siempre leo y releo con recelo las diversas teorías posibles sobre el origen del universo, cada cual más difícil de asimilar.

    Pero simpre me quedará la duda de saber de dónde ha salido la materia antes que ninguna teoría pretenda explicar su explosión/implosión. Sea Big Bang, Big Bounce o cualquier otro, me parece más “”lógico”" pensar que en el vacío obsoluto e infinito tendría que haber eso, nada de nada.

    Qué habría antes del huevo?

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  5. Manlio E. Wydler

    No es el camino matemático el mejor modo de encara este tema, las singularidades matan a las matemáticas. Es más fácil decir estas cosas, pero no podemos tomarlo en serio, no hay un comienzo definido ni un fin. Si no hay una unificación casi total nos encontramos con las limitaciones de las leyes de la física “inmóvil”.

    Solo ciclos con interrupción del espacio -tiempo, puede equilibrar las exigencias de la termodinámica. Deben existir verdaderos cambios de estado , límites del caos y así aparecen los universos infinitos, unidos solo por la gravedad omnipresente.

    • daniel plans

      Yo pienso que los pitagóricos no estaban apenas equivocados en su teoría del universo.
      Yo pienso que que al ver como se propaga la energía, al estudiar la simetría de una esfera, el universo tiene que ser una esfera perfecta que se contrae y se expansiona de forma cíclica e incluso que rota sobra un eje como hace la Tierra sobre su eje.
      El origen de esa materia, evidentemente se conserva y se transforma y no se crea ni se destruye , pero tuvo que crearse. Única respuesta , Dios. Causa de las causas, ni teorías del caos ni mecánica cuántica puedes explicar algo así. La mecánica cuántica solo es un instrumento matemático que funciona pero que no se entiende aún y la teoría del caos, pues me diréis como se puede explicar ese orden que vemos con el caos.
      Yo como estudiante que he sido de ciencias físicas y espero que en el futuro meteorólogo , veo tanta belleza y tanto orden que es imposible para mí admitir que teorías que se basan en probabilidades y caos lleguen a explicar el origen del universo.
      Como dice la termodinámica, cada vez que se produce un intercambio de energía aumenta el desorden del universo, eso quiere decir que los procesos anteriores, muchos millones de años atras se caraterizaban de gran orden.
      ¿ comó es posible señores que haya vida y fenómenos asombrosos como el origen del universo y tratemos explicarlo por probabilidades , cuando simplemente un electrón interacciona con un átomo u otra partícula ya existe una probabilidad pequeña, un atómo con otro átomo ect… para formar molécula ect..? Es decir somos producto del azar, de millones y millones de procesos físicos y químicos con probabilidades pequeñas ,unas mayores que otras y encima dentro de un universo caótico según la teoría del Caos o un universo cada vez más desordenado según la Termodinámica?

      Para mí, claramente la mecánica cuántica y la teoría del caos son productos de las deficiencias de las matemáticas que usamos.

  6. daniel plans

    A ver que opináis vosotros con mis dos posts, espero opiniones.
    El problema nuestro es que las teorías , tanto matemáticas y físicas están limitadas. Hay muchas deficiencias que aún no se explican o no se han explicado aún del todo. Y eso conlleva cada vez a que aquellas teorías más avanzadas que se basan en las primeras tengan más cosas absurdas y deficiencias. Es una cadena. Pero el hombre en vez de revisar las bases en las que se cimentan todas nuestras matemáticas y física lo que hace es inventar nuevas disciplinas como la Teoría del Caos , la Mecánica cuántica y no sé si me dejo alguna cosa más.

    Os puedo poner ejemplos numerosos;

    1. El concepto del infinito en las matemáticas, los límites etc…que me diga alguien si entiende lo que es el infinito. Históricamente se han evitado en muchos problemas de matemáticas y física.
    2. La teoría del Caos surgío a partir de unos cálculos que hizo un matemático meteorólogo usando unas ecuaciones para predecir el tiempo atmosférico y se dió cuenta que en sus ecuaciones difereciales o en derivadas parciales al cambiar por error las condiciones iniciales del problema obtenía unas soluciones totalmente distintas. Así pudo concluir que debido a que la atmósfera está caracterizada por cambios pequeños de algunas variables que se usan como condiciones iniciales entonces es imposible predecir el tiempo con exactitud. De aquí y algunas cosas más empezó el tema de la Teoría del Caos. Ahora os pregunto, ¿ porqué no pensó que quizás las matemáticas que está usando no son totalmente correctas o se basan en axiomas equivocados ? No , lo más fácil, es desarrollar unas ecuaciones , unas teorías, unos juegos que puedan explicar los resultados pero que no se entiendan verdaderamente.

    3.Con la mecánica cuántica, algo parecido. No podemos explicar esto con nuestras teorías , pues vamos a analizar los resultados, nos inventamos unas reglas que expliquen los resultados aunque verdaderamente no sepamos exactamente el significado de todas las matemáticas que estemos desarrollando. Lo curioso es que además unos de los precursores de la mecánica cuántica para su desarrollo fue Einstein que no la aceptaba. Decía que es imposible que Dios jugara a los dados con la naturaleza, algo parecido. Y en esos tiempos, en los que se desarrolló la mecánica cuántica se aisló totalmente de esa tendencia o esa moda centrándose en teorías deterministas , que explicaran un universo ordenado y buscando la unión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, pero no lo logró al final.

    • Estimado amigo:

      Siempre andamos a vueltas con las teorías, y, tenemos que ser conscientes que las teorías tienen unos límites que están bien determinados. Veamos:

      ¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica y de la teoría de la relatividad general de Einstein? Afortunadamente, hay una respuesta simple y las unidades de Planck nos dicen cuales son.

      Supongamos que tomamos toda la masa del universo visible y determinamos su longitud de onda cuántica. Podemos preguntarnos en qué momento esta longitud de onda cuántica del universo visible superará su tamaño.

      La respuesta es: cuando el universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10-33 centímetros, más joven que el tiempo de Planck 10ˉ⁴³ segundos y supere la temperatura de Planck de 10 exp. 32 grados. Las unidades de Planck marcan la frontera de aplicación de nuestras teorías actuales.

      Para comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido cerca del suceso que estamos tentados a llamar el principio del universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.

      En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “información” tiene un profundo significado en el universo.

      Pero, el universo evoluciopna y nuestras mentes también y…¡quién sabe hasta dónde podremos llegar!

  7. esta muy buena esta pagina graxx por la informacion :)

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