Geometría del Universo

[Ricardo G. Silveira]

Re: Geometría del Universo

Yo creo que Entro se refiere más bien a teorías del estilo "eternal inflation", donde el universo en su conjunto es de Sitter (siempre en inflación), y en él nuclean diversos universos-burbuja donde en cada una las propiedades de la física son diferentes (en cada uno, se realiza una solución de cuerdas diferente). En este caso, el universo en su conjunto es de Sitter (e incluso dentro de las burbujas, todas las geodésicas tipo tiempo provienen de la zona de Sitter general), y como bien dices el teorema de la singularidad inicial no aplica.

La primera inflación, las épocas de radiación y materia vinieron después de la nucleación de la burbuja.

[FONT=Times New Roman]"El universo es de Sitter en él nuclean diversos universos-burbuja donde en cada una las propiedades de la física son diferentes".[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Lo que no entiendo es que si hay una “inflación eterna”, eso fue antes del Big Bang, cuando comenzó nuestro Universo. Entonces antes del Big Bang, había otras regiones de espacio-tiempo (universos burbujas) o como le quieran decir.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Saludo [/FONT]

[Entro]

Re: Geometría del Universo

He de decir que la pregunta que puse iba más por los tiros que ha lanzado alshain. Con una respuesta excelente por cierto.

Y luego pod ha dado con la solución propuesta, porque si nuestro universo en realidad de DeSitter no tiene singularidad inicial, o al menos no en la forma predicha por los teoremas HP. Y entonces se ha de recurrir a un complicado concepto como el de inflacción eterna.

Y por cierto, no se en su formato actual, pero la idea original sin duda es de Linde y se lo escuché de viva voz. (Por cierto, la idea originaria de inflación también fue suya pero como publicó en ruso se le dio el mérito a Guth.)

[pod]

Re: Geometría del Universo

[FONT=Times New Roman]"El universo es de Sitter en él nuclean diversos universos-burbuja donde en cada una las propiedades de la física son diferentes".[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Lo que no entiendo es que si hay una “inflación eterna”, eso fue antes del Big Bang, cuando comenzó nuestro Universo. Entonces antes del Big Bang, había otras regiones de espacio-tiempo (universos burbujas) o como le quieran decir.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Saludo [/FONT]

Es que en realidad nunca hay "big bang". Lo que llamamos big bang simplemente es una forma de llamar a nuestra ignorancia de lo que había antes. Que la teoría contenga una singularidad inicial implica que deja de ser válida en ese contexto. Se supone que cuando tengamos una teoría válida y completa de la gravitación en régimen cuántico, la singularidad debe resolverse en algo suave.

En el caso del multiverso de burbujas (podemos llamarlo así para diferenciarlo de los otros usos de la palabra multiverso), lo que iría en esa física sub-Planck sería la nucleación de la burbuja. Claro que la nucleación tampoco es un proceso demasiado suave hoy en día... Se pueden estimar cosas con los métodos de Coleman-de Lucia, pero poco más.

He de decir que la pregunta que puse iba más por los tiros que ha lanzado alshain. Con una respuesta excelente por cierto.

Y luego pod ha dado con la solución propuesta, porque si nuestro universo en realidad de DeSitter no tiene singularidad inicial, o al menos no en la forma predicha por los teoremas HP. Y entonces se ha de recurrir a un complicado concepto como el de inflacción eterna.

Y por cierto, no se en su formato actual, pero la idea original sin duda es de Linde y se lo escuché de viva voz. (Por cierto, la idea originaria de inflación también fue suya pero como publicó en ruso se le dio el mérito a Guth.)

Claro, tener un modelo que esté siempre inflándose, sin singularidad y tal, no es muy difícil (desde el punto de vista moderno claro, los pioneros lo tuvieron más difícil ). La parte moderna de esta historia está en la estructura fractal de burbujas, que no es más que una forma de intentar solucionar el problema del landscape.

Ya que mezclamos anécdotas personales en la discusión, os contaré una mía: cuando salió el artículo donde Suskind sugería esta clase de universo, mi jefe y yo lo leímos pensando en trabajar sobre este tema... pero lo descartamos pensando que era una especulación, y que no sería importante en el futuro. Eso demuestra que muy inteligentes no somos: unos meses después, Witten lo destacaba en la conferencia que os apuntaba en el mensaje anterior; y este año en la strings, varios de los ponentes lo daban prácticamente como algo bastante firmemente establecido... Entre ellos el propio Linde (que, por cierto, uno de los días se sentó con su mujer Renata Kalosh en el asiento de enfrente del Cercanías entre Chamartín y la UAM).

[alshain]

Re: Geometría del Universo

Lo que demuestra el papel que yo he citado es que no es posible tener un universo que expande desde un pasado eterno debido a los mecanismos usuales de la inflación (campo escalar con energía potencial alta, etc.) en un espacio-tiempo de-Sitter. Es decir, la inflación eterna clásica (la menciono clásica porque desconozco la nueva teoría que menciona pod) es inviable para solucionar la singularidad inicial ya en el dominio clásico (y no cuántico) de la teoría. Y eso es en mi opinión lo que responde la pregunta de Entro. De ahí que en el papel se afirme:

eternal inflation would provide a viable model of the Universe with no initial singularity. The Universe would never come into existence. It would simply exist. This possibility was discussed in the early days of inflation, but it was soon realized [6, 7] that the idea could not be implemented in the simplest model in which the inflating universe is described by an exact de Sitter space....

Es decir, la misma idea de inflación eterna se perfiló pronto como inviable para solucionar el problema de las condiciones iniciales o la singularidad inicial. Tal convicción surgió de aplicar teoremas que se basan no obstante en condiciones energéticas. El papel, por contra, afirma que las violaciones de tales condiciones energéticas no permiten la existencia de un espacio-tiempo en eterna expansión pasada:

...These violations appear to open the door again to the possibility that inflation, by itself, can eliminate the need for an initial singularity. Here we argue that this is not the case.

En defintiva, si uno acepta la inflación usual que es parte del modelo estándar de cosmología, entonces se ve obligado a aceptar que la singularidad inicial sólo puede ser eliminada por un mecanismo diferente de la inflación, y, por tanto, anterior a ella. Pese a las posibles limitaciones de citar una fuente como wikipedia, me gustaría mencionar lo que se escribe sobre la inflación enterna aquí:

It has been shown that any inflationary theory with an unbounded potential is eternal.[52] It is a popular belief among physicists that this steady state cannot continue forever into the past.[53][54][55] The inflationary spacetime, which is similar to de Sitter space, is incomplete without a contracting region. However, unlike de Sitter space, fluctuations in a contracting inflationary space will collapse to form a gravitational singularity, a point where densities become infinite. Therefore, it is necessary to have a theory for the universe's initial conditions. This interpretation is disputed by Linde, however.[56]

Este texto viene a describir lo que menciono, refiriendo con [53] al papel que he citado yo. Es decir, el concepto de inflación eterna y el término "eterna" en él proviene del hecho que cuando la inflación empieza, entonces nunca puede acabar. Pero ese mecanismo no puede explicar una extensión pasada infinita del espacio-tiempo inflacionario. Conviene notar sin embargo que aparentemente existen argumentos en contra como "Linde [56]", que no obstante yo no he podido encontrar y consultar.

Un saludo.

[Ricardo G. Silveira]

Re: Geometría del Universo

[FONT=Times New Roman]Como yo lo entiendo (no se si me equivoco), existe un único y gran Universo, que a su vez tiene, n-burbujas o sub-universos. Las leyes físicas fundamentales sólo influyen en parte, en la evolución de nuestra burbuja o sub-universo, faltan las condiciones iniciales y el azar.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]El principio antròpico establece que cualquier teoría válida sobre, en este caso, nuestro sub-universo o burbuja, tiene que ser consistente con la existencia del ser humano. En otras palabras. “Si en el sub-universo (el nuestro) se deben verificar ciertas condiciones para nuestra existencia dichas condiciones se verifican ya que nosotros existimos”. [/FONT]

[pod]

Re: Geometría del Universo

Lo que demuestra el papel que yo he citado es que no es posible tener un universo que expande desde un pasado eterno debido a los mecanismos usuales de la inflación (campo escalar con energía potencial alta, etc.) en un espacio-tiempo de-Sitter. Es decir, la inflación eterna clásica (la menciono clásica porque desconozco la nueva teoría que menciona pod) es inviable para solucionar la singularidad inicial ya en el dominio clásico (y no cuántico) de la teoría. Y eso es en mi opinión lo que responde la pregunta de Entro. De ahí que en el papel se afirme:


Es decir, la misma idea de inflación eterna se perfiló pronto como inviable para solucionar el problema de las condiciones iniciales o la singularidad inicial. Tal convicción surgió de aplicar teoremas que se basan no obstante en condiciones energéticas. El papel, por contra, afirma que las violaciones de tales condiciones energéticas no permiten la existencia de un espacio-tiempo en eterna expansión pasada:


En defintiva, si uno acepta la inflación usual que es parte del modelo estándar de cosmología, entonces se ve obligado a aceptar que la singularidad inicial sólo puede ser eliminada por un mecanismo diferente de la inflación, y, por tanto, anterior a ella. Pese a las posibles limitaciones de citar una fuente como wikipedia, me gustaría mencionar lo que se escribe sobre la inflación enterna aquí:


Este texto viene a describir lo que menciono, refiriendo con [53] al papel que he citado yo. Es decir, el concepto de inflación eterna y el término "eterna" en él proviene del hecho que cuando la inflación empieza, entonces nunca puede acabar. Pero ese mecanismo no puede explicar una extensión pasada infinita del espacio-tiempo inflacionario. Conviene notar sin embargo que aparentemente existen argumentos en contra como "Linde [56]", que no obstante yo no he podido encontrar y consultar.

Un saludo.

En cuerdas el problema es en cierta forma el opuesto: el vacío de Sitter existe pero es inestable. Por lo tanto, puede existir en el pasado pero en el futuro acabará decayendo. La forma en que decae una solución de vacío es mediante nucleación de burbujas (no va a decaer todo el universo a la vez...). La frontera de la burbuja se expande aceleradamente, por lo que al cabo de poco tiempo se expande a la velocidad de la luz. Pero dado que el ancho del universo (necesitamos una traducción para "bulck" ) se expande de forma inflacionaria, la parte del universo que no ha decaído sigue creciendo, dando lugar a que en otras partes del universo se formen otras burbujas, que en principio no pueden chocar entre sí (hay especulaciones que si incluyen esa posibilidad, pero nunca he mirado nada en ese sentido).

Claro que el universo cada burbuja no tiene por que corresponder directamente a la solución más estable, por lo que se formarán "sub-burbujas", formando una estructura del estilo fractal.

El artículo original de Susskind es hep-th/0302219. Me parece curioso que tuviera que recurrir al controvertido principio antrópico (quizá una de las razones que mi jefe y yo lo desechamos en un principio).

[FONT=Times New Roman]Como yo lo entiendo (no se si me equivoco), existe un único y gran Universo, que a su vez tiene, n-burbujas o sub-universos. Las leyes físicas fundamentales sólo influyen en parte, en la evolución de nuestra burbuja o sub-universo, faltan las condiciones iniciales y el azar.

Eso no depende de como tú lo entiendas, es lo que dice el modelo La gracia de este modelo es que no depende de condiciones iniciales y azar. El espacio entre burbujas crece más rápido que las burbujas, y por lo tanto acaban apareciendo infinitas burbujas. Es decir, por pequeña que sea que las leyes de la física sean las nuestras, se acabará realizando en una fracción del total de burbujas: y una fracción de infinito, sigue siendo infinito.

Una vez tenemos una burbuja adecuada, la evolución dentro es la habitual. El mecanismo usual de inflación de >60 e-folds es suficiente para limpiar las condiciones iniciales.
[/FONT]

[FONT=Times New Roman]El principio antròpico establece que cualquier teoría válida sobre, en este caso, nuestro sub-universo o burbuja, tiene que ser consistente con la existencia del ser humano. En otras palabras. “Si en el sub-universo (el nuestro) se deben verificar ciertas condiciones para nuestra existencia dichas condiciones se verifican ya que nosotros existimos”. [/FONT]

El principio antrópico es muy controvertido, y no podemos decir que sea en realidad un principio de la física. Lo único que podemos asegurar es lo siguiente: "si una teoría no tiene las condiciones necesarias para que puedan existir los seres humanos, entonces no se puede corresponder con la realidad".

Alguna gente se lo toma muy en serio y lo hace eje central de su investigación, lo cual provoca jocosas críticas de parte de la comunidad (ver, por ejemplo, la conferencia final del premio Nobel Gross en el Srings 2007 en Madrid, video en inglés). El problema es que llegan a exagerarlo de forma que parece que digan que "el universo se creó para que nosotros existiéramos", cosa que parece más una religión que un principio científico.

Este tipo de cosas se utilizaban más cuando no había tantas herramientas teóricas para tratar el tema, y la gente se tenía que agarrar a lo que buenamente podía. Hoy en día, el advenimiento de cosmologías más potentes como la de cuerdas, branas, y en menor medida de los loops, hace que no sea tan necesario.