forma del universo

[maio]

Re: forma del universo

recientes descubrimientos indican que el univeso es plano, pero si pensamos un poco nos daremos cuenta de que lo observamos asi por lo pequeños, imagina qu estas en medio del oceano y miras un barco a lo lejos, para ti ese barco esta en una superficie plana pero tal cosa no es asi solo q no percibimos la minima curvatura del oceano, a lo mejor y no ayuda y es q hasta ahora me intereso esto

[Entro]

Re: forma del universo

¿Qué quiere decir la forma del universo?

Esta pregunta en cierto sentido es ambigua. Cuando preguntamos por la forma del universo podemos estar refiriendonos a varias cosas, así que hay que precisar la pregunta más concretamente.

Por un lado podríamos estar refiriéndonos sobre la forma en la que se distribuyen las galaxias en el universo observable. Entonces nos encontraríamos con la foto de un post anterior. En la misma lo que se ha mostrado es la distribución de galaxias en filamentos, es decir, que las galaxias no se distribuyen de forma homogénea sino en forma filamentosa con grandes huecos vacíos. Esa imagen es una simulación para probar un modelo matemático para explicar dicha configuración.

Si lo que queremos saber es si nuestro universo es plano, un cubo, un cilindro, un toro, o una pelota, nos estaremos refiriendo a la forma topológica del mismo.

¿Qué pasa con el universo universo?

Cuando hablamos del universo hemos de ser cuidadosos, principalmente porque cuando hablamos de la “forma” o la “geometría” (que no son lo mismo) del mismo nos estamos refiriendo a rebanadas tridimensionales del espaciotiempo cuadridimensional.

Características esenciales:

1.- Cuando miramos al universo, lo más lejos que podemos “ver” es alrededor de 13.7 billones (americanos) de años luz.

2.- Todas las galaxias se alejan de todas. El universo se expande sin centro de expansión. La expansión no es contra algo, es decir, las galaxias no se mueven en un espacio preexistente, sino que es el propio espacio el que está siendo creado y por lo tanto separando las galaxias unas de otras.

Ejemplo: Tenemos un colchón de latex, en su fabricación hemos puesto ciertas canicas en su interior, separadas por distancias aleatorias. Luego lo metemos en una máquina que lo estira homogéneamente en todas direcciónes (no se si existe la máquina que haga eso). ¿Que les pasa a las canícas? ¿Se mueven POR el colchón? ¿Se mueven EN el colchón?

Por lo tanto hacemos un salto conceptual, si el universo se está expandiendo..., entonces antes debería de estar más concentrado y de ahí a la teoría del big bang en un pis pas...

El universo puede estar curvado, pero curvado ¿Dónde?

Generalmente pensamos que si nuestro universo está curvado ha de estar contenido en un espacio de dimensión superior donde entender dicha curvatura... Eso es porque estamos acostumbrados a pensar según nuestra experiencia diaria... Pero, ¿hay que recurrir a un espacio de dimensión superior para saber si algo está curvado o no?

Bueno veamos...

Supongamos que descubrimos unos seres planos, que no pueden ver más que en dos dimensiones y los colocamos sobre una pelota grande (muy grande comparado con ellos, estos seres son pequeños y nosotros tenemos una pelota de playa gigante).

Para nosotros la pelota está curvada, por supuesto, la vemos en tres dimensiones y eso. ¿Pero estos seres que solo ven la superficie y que no la ven toda pueden determinar que está curvada?

Bueno, en nuestra pelota hay un punto rojo...

Situamos cinco seres en dicho punto rojo y les conminamos a andar en línea recta... Estos empiezan a andar en 5 direcciones arbitrarias y al cabo de un rato de andar en su línea recta llegan otra vez al mismo punto los 5.... (Claro desde fuera nosotros lo tenemos claro, han seguido 5 círculos máximos).

Ahora tomamos a dos seres de estos y les pedimos por favor que anden paralelamente todo el rato... (las situamos en el ecuador y les pedimos que caminen hacia el polo norte). Comienzan a andar y al cabo de un rato se chocan....

No tardarán en darse cuenta de que están en una superficie esférica sin más que conocer características intrínsecas a la misma, no han tenido que recurrir a un espacio de dimensión superior.

Por lo tanto, nuestro universo puede ser curvo, pero podemos determinarlo sin necesidad de recurrir a un contenedor más grande donde se pueda curvar...

A nuestro alrededor el universo parece plano, pero es que no podemos ver muy lejos (también nos parece plana la tierra ¿no?).

Nuestro universo de hecho puede tener tres formas básicas según el contenido de materia...

Plano

En este caso el universo es y ha sido siempre infinito en cualquier dirección, pero cualquier triángulo cumple que la suma de sus ángulos son 180º, que las paralelas siempre son paralelas, etc.


Abierto (geometría hiperbólica)

En este caso el universo es y ha sido siempre infinito en cualquier dirección. Los triangulos suman cantidades menores de 180º y las paralelas divergen...


Cerrado (como una esfera)

En este caso el universo es y ha sido siempre finito pero sin borde (una pelota es finita sin borde, basta pasar el dedo por su superficie, podemos estar eternamente dando vueltas por ellas sin llegar a un borde). Los triángulos tienen tres ángulos que suman más de 180º y las paralelas siempre convergen...



Las indicaciones observacionales (no concluyentes) parecen mostrar que vivimos en un universo abierto, en una descomunal silla de montar tridimensional... pero no podemos descartar que sea plano, por el momento...

¿Por qué no miramos más lejos?

Si el universo es infinito no deberíamos ver ningún límite en él.... Si el universo es cerrado (finito sin borde) deberíamos ver muchas imágenes iguales en direcciones opuestas ¿NO?

Pues el problema es que mirar lejos es capturar luz que se emitió hace muchos años, la luz tiene que viajar durante todos esos años-luz para llegar a nosotros, y tenemos un límite... Eso hace que al mirar más y más lejos veamos al universo más y más joven... de hecho hemos llegado a ver la luz que viene del límite de lo que podemos observar




Esta luz procede del momento donde los fotones dejaron de interactuar con la materia y empezaron a desplazarse libremente, nos está llegando luz de ese justo instante.

¿Sabemos la forma del universo o no?

Lo que sabemos de verdad es que el universo parece plano hasta lo que podemos ver... que son esos 13.7 billones de años luz.

Estamos seguros de esa planitud con un error del 2% (más o menos). Eso quiere decir que para poder determinar si el universo es finito tendríamos que ver una extensión de 50x13.7 billones de años luz... que está muy lejos de lo que es posible. Tendremos que encontrar otros métodos para dilucidar esa cuestión.

Por el momento, parece que estamos en un universo abierto.

¿Qué más podriamos tener?

Pues entre otras muchas variantes podríamos vivir en un donut (tridimensional aunque los dibujos sean bidimensionales).



Todos hemos jugado a videojuegos donde la pantalla es un cuadrado pero si salimos por un punto del extremo derecho de la pantalla aparecemos por la izquierda (y viceversa), si salimos por arriba aparecemos por abajo (y viceversa), eso es justamente un toro... como indica la imagen.

Por lo tanto, en un universo de ese tipo deberíamos de ver múltiples imágenes repetidas de las galaxias, el problema es cómo saber que son la misma ¿¿??

Lo que se está estudiando ahora es si la radiación cósmica de fondo puede ayudar en la determinación de la forma global del universo (su topología en términos matemáticos).

Universo hipertoro: El universo se compora como el toro de la imagen anterior, entonces la radiación cósmica de fondo tendremos repeticiones en la misma, que no serán fáciles de determinar, una simulación sería:




Lo que queda por decir es que no tenemos ni idea de la forma del universo... y nos queda mucho por entender, lo cual no está mal...

[skwp]

Re: forma del universo

La luz que nos llega desde el punto más alejado del universo, ha tenido solamente el tiempo desde un poquito menos que la edad del universo para viajar por este. A lo sumo ha viajado 13.700´000.000 de años. Si el universo es más grande en alguna dirección, no lo podremos detectar hasta que pase el tiempo suficiente para que nos llegue luz desde allí. Esta sería la pared a la que te refieres, pero es una pared que se aleja con el tiempo.

Voy hacer una pregunta de esas de niño de 4 de primaria: P
Si fuéramos capaces de “viajar” a una velocidad inimaginable y superar estos 13700000000 años luz de desventaja, que nos encontraríamos?

Pd: considero que lo que has dicho es 100% correcto, es más, opino como tú.

[Entro]

Re: forma del universo

Pero puedo comparar las aristas de la figura geométrica y decir cual de ellas es más grande o más pequeña.

Pero cuando me refiero a que no pueden haber más dimensiones espaciales grandes es porque de ser así veríamos comportamientos muy distintos a los que observamos en nuestra escala. Fundamentalmente, la ley de Coulomb no iría bien como una ley que va con el inverso del cuadrado de la distancia entre cargas. El electromagnetismo y la gravedad, por poner un ejemplo no serían iguales. Así pues de existir dimensiones extra, que para nuestra física comprobada no hacen falta, no pueden ser grandes, de ser así podríamos movernos por ella igual que lo hacemos en las tres que ahora mismo podemos identificar.

[Marina96424]

Re: forma del universo

La cuarta dimensión espacial no puede describirse como "grande" o "pequeña". Tú no puedes decir que un cuadrado (en dos dimensiones) sea más grande que una línea (en una dimensión) simplemente por que no tienen el mismo número de dimensiones y cada una se mide de una forma. Un cuadrado se puede comparar con otras figuras en 2D, y un cubo con otros cuerpos en 3D... ¿no?

[Entro]

Re: forma del universo

Hasta la fecha no hay ninguna evidencia experimental de una dimensión espacial extra, y de existir sería muy grande, tanto como para que el universo pudiera estar embebido en ese espacio pentadimensional. Por lo tanto, a día de hoy no está mal decir que no existen porque están descartadas por la experiencia.

[moltafisica]

Re: forma del universo

...es posible

pero yo no me atrevo a decir que la analogía del globo no es posible

[Entro]

Re: forma del universo

El concepto del globo no es bueno, porque efectivamente la superficie bidimensional del globo se hincha y se expande en la habitación tridimensional. Sin embargo, se puede estudiar como se expande el globo intrínsecamente sin necesitar que esté habitando un espacio de dimensionalidad superior. De hecho, para formular la relatividad general que es la teoría que controla la cosmología no necesitamos tal concepto porque la geometría es intrínseca al universo. El resultado de la expansión se obtiene sin referencia a un espacio contenedor de dimensión superior. Es algo bien conocido en geometría.

[moltafisica]

Re: forma del universo

No era una percepción sino una deducción. Si un globo se hincha, su superficie se expande ocupando el espacio tridimensional. Análogamente, si el espacio tridimensional se expande (y parece que hay pruebas de ello), puede significar que se expande hacia algo, no? Con lo que se deduce una cuarta dimensión espacial. Está claro que estoy pisando terreno pantanoso, pero es que toda cosmología moderna se alza sobre un gran pantano enfangado

Saludos

[Marina96424]

Re: forma del universo

¿Y la gravedad no puede ser una cuarta dimensión (sin contar el tiempo)?

[Salgo]

Re: forma del universo

Buenas,

Podría ser el Universo de 4 dimensiones espaciales?

Más dimensiones ni me las planteo porque aún no lo entiendo, pero 4 sí, porque si el espacio tridimensional en el que vivimos se expande, significa que se expande dentro de "algo", por lo tanto como mínimo tendría 4 dimensiones espaciales.

Si quieres puedes aprender a distinguir 3 asuntos:
1. Lo que el universo es realmente.
2. Lo que percibes del universo.
3. Lo que la ciencia formula respecto al universo.

El ítem 1 es asunto más filosófico que físico (en filosofía tienes para eso la ontología).
El ítem 2 es fronterizo. Está entre lo que la física puede formular y lo que abarcan la biología, la psicología y otras disciplinas.
El ítem 3 pertenece netamente a la física, con su matemática incluida. Matemáticamente el número de dimensiones resulta de la necesidad de abarcar en una teoría la mayor cantidad posible de fenómenos conocidos. Hasta la época de Einstein bastaba un esqueleto matemático de 4 variables, que en sistema cartesiano denominamos (x,y,z,t). Actualmente algo parece estar indicando que 4 no bastan y hay formulaciones con 10 y con 11 dimensiones. Para poner a prueba estas formulaciones no se comparan los resultados teóricos con lo que las personas creemos percibir, sino con datos provenientes de instrumentos. A la vez, estos instrumentos fueron diseñados según pautas y criterios de otras teorías que habían sido aceptadas previamente. Notando que el plano inclinado de Galileo, el cubo con agua de Newton y todas esas experiencias accesibles a la percepción vulgar distan siglos de las teorías actuales, comprenderás que ya no podemos estar muy seguros de conservar una correspondencia simple entre lo que percibimos y lo que la ciencia está formulando. Lo que tú percibes puede acomodarse a un esqueleto de 4 dimensiones. Pero no sabemos si eso que percibes concuerda mucho, poco o nada con lo que la ciencia formula.

[moltafisica]

Re: forma del universo

Buenas,

Podría ser el Universo de 4 dimensiones espaciales?

Más dimensiones ni me las planteo porque aún no lo entiendo, pero 4 sí, porque si el espacio tridimensional en el que vivimos se expande, significa que se expande dentro de "algo", por lo tanto como mínimo tendría 4 dimensiones espaciales.

[pod]

Re: forma del universo

Pero entonces cuantas dimensiones tiene el universo,

Diferentes teorías modernas dan diferentes respuestas respuestas a esa pregunta. Lo que podemos asegurar a ciencia cierta hoy en día (o, por lo menos hasta el día que encendieron el LHC de verdad ) es que todos los experimentos realizados se pueden explicar con un universo de cuatro dimensiones (una tipo temporal, tres de tipo espacial).

y cual seria su forma? y realmente tiene forma el universo?

Normalmente en la vida cotidiana, con "forma de algo" nos referimos a la geometría de su frontera. Por ejemplo, lo que define la forma de plátano es que su piel forma una especie de tubo curvo que se estrecha por los extremos. Pero el universo no tiene frontera, así que, en ese sentido, no tiene forma.

Pero muchas veces, hablando del universo, con forma nos referimos a la curvatura riemanana del espacio (no del espacio-tiempo, ojo). Si te refieres a eso, por ahora todo lo que sabemos indica que el universo es plano (no tiene curvatura, espacial).

buena fotografia, lo explica bien, pero si el universo que vemos es tridimensional tiene limites, es decir, ese "prisma" en el que se situan las galaxias tiene "paredes". ¿entonces como he de imaginar un universo finito sin limites si la parte que veo tiene un límite?

Esas paredes no son físicas. Simplemente, es el cacho de universo que ha fotografiado. Es como cuando uno encuadra mal una foto y no sale la cabeza de alguien; ¿significa que la persona no tiene cabeza? ¿Hay una pared del universo que pasa justo por el cuello del decapitado?

pero a la vez que nos expandimos, las galaxias van "alejandose" de la nuestra, y casa vez mas rapido, hasta alcanzas una velocidad mayor que la de la luz y no nos permitan verlas, entonces las paredes más que creciendo estan menguando

El horizonte (que es como llamamos esa "pared" imaginaria, esférica, que separa los puntos que podemos ver de los que no), hoy en día se aleja, no disminuye. Hoy en día, la expansión es "más lenta" que la velocidad de la luz, así que cada vez vemos más universo, no menos.

Es cierto que la expansión se está acelerando. Pero, por el momento, sigue siendo más lenta que la velocidad de la luz. Eso sí, creemos que, en el pasado, hubo un periodo de tiempo en que fue más rápida que la luz (y por lo tanto, el horizonte se encogió), a este periodo de tiempo le llamamos inflación. Puede que vuelva a pasar en el futuro (si no desaparece la aceleración, seguro que ocurrirá), pero aún no es seguro.

[angel relativamente]

Re: forma del universo

pero a la vez que nos expandimos, las galaxias van "alejandose" de la nuestra, y casa vez mas rapido, hasta alcanzas una velocidad mayor que la de la luz y no nos permitan verlas, entonces las paredes más que creciendo estan menguando

[LeoDamLop]

Re: forma del universo

buena fotografia, lo explica bien, pero si el universo que vemos es tridimensional tiene limites, es decir, ese "prisma" en el que se situan las galaxias tiene "paredes". ¿entonces como he de imaginar un universo finito sin limites si la parte que veo tiene un límite?

La luz que nos llega desde el punto más alejado del universo, ha tenido solamente el tiempo desde un poquito menos que la edad del universo para viajar por este. A lo sumo ha viajado 13.700´000.000 de años. Si el universo es más grande en alguna dirección, no lo podremos detectar hasta que pase el tiempo suficiente para que nos llegue luz desde allí. Esta sería la pared a la que te refieres, pero es una pared que se aleja con el tiempo.