Divulgación ¿Qué opináis sobre la teoría del Big Bang?

[dvc]

Hola a todos: soy nuevo en este foro, así que espero no crear mucha polémica en mi primer mensaje. Para empezar, tengo que decir que no se mucho de física (estoy en primero de carrera) así que es muy posible que diga muchas tonterías a continuación.

El caso es que la teoría del Big Bang, tiene buena acogida entre la mayoría de físicos (al menos hasta donde yo sé) pero la verdad es que a mí no me convence en absoluto.
Para empezar, una teoría además de ser consistente con las observaciones, debería hacer alguna predicción que se pueda contrastar. En el caso de la teoría del Big Bang, creo que sólo sirve para explicar las observaciones. Primero, al ver que el universo se está expandiendo se propone que se debe a que hubo una explosión hace mucho tiempo. Luego resulta que surgen una serie de problemas por lo que añade a la teoría un periodo de inflación. Luego resulta que se observa que el universo se está expandiendo de manera acelerada por lo que se añade una “energía oscura” responsable de esto. Así, conforme se ve algún fallo en la teoría van poniendo nuevos “parches” para que ésta siga funcionando.

No dudo que la teoría del Big Bang explique correctamente por qué el universo actual es como es, ¡¡¡pero es que está diseñada para eso!!! Del mismo modo, se podrían hacer otras teorías completamente distintas que también explicaran por qué el universo actual es como es.

¿Qué opináis vosotros? ¿Alguien me puede convencer de que la teoría del Big Bang es una buena teoría?

[Chacaritamanda]

Re: ¿Qué opináis sobre la teoría del Big Bang?

Hola a todos: soy nuevo en este foro, así que espero no crear mucha polémica en mi primer mensaje. Para empezar, tengo que decir que no se mucho de física (estoy en primero de carrera) así que es muy posible que diga muchas tonterías a continuación.

El caso es que la teoría del Big Bang, tiene buena acogida entre la mayoría de físicos (al menos hasta donde yo sé) pero la verdad es que a mí no me convence en absoluto.
Para empezar, una teoría además de ser consistente con las observaciones, debería hacer alguna predicción que se pueda contrastar. En el caso de la teoría del Big Bang, creo que sólo sirve para explicar las observaciones. Primero, al ver que el universo se está expandiendo se propone que se debe a que hubo una explosión hace mucho tiempo. Luego resulta que surgen una serie de problemas por lo que añade a la teoría un periodo de inflación. Luego resulta que se observa que el universo se está expandiendo de manera acelerada por lo que se añade una “energía oscura” responsable de esto. Así, conforme se ve algún fallo en la teoría van poniendo nuevos “parches” para que ésta siga funcionando.

No dudo que la teoría del Big Bang explique correctamente por qué el universo actual es como es, ¡¡¡pero es que está diseñada para eso!!! Del mismo modo, se podrían hacer otras teorías completamente distintas que también explicaran por qué el universo actual es como es.

¿Qué opináis vosotros? ¿Alguien me puede convencer de que la teoría del Big Bang es una buena teoría?

Te dejo un hilo en donde se esta hablando sobre algo de lo que preguntas:
http://forum.lawebdefisica.com/threa...gujeros-negros.

Saludos

[Entro]

Re: ¿Qué opináis sobre la teoría del Big Bang?

Vamos a precisar un poco:

Big Bang ¿a qué hace referencia esto?

1.- Big Bang es la denominación del estado inicial del universo. El primer instante. Divulgativamente se considera una "explosión" y se dice que todo estaba contenido ahí. Pero eso sólo es a nivel divulgativo, realmente el Big Bang representa el momento en el cual el universo aparece.

2.- Big Bang también denomina (mejor dicho la teoría del Big Bang) la teoría que nos explica la história térmica del universo. Cómo las cosas que vemos se fueron formando y se fueron formando estructuras y átomos. Entonces bajo esta denominación la teoría del Big Bang es lo que se conoce como cosmología estándar. Y en este nivel no se considera el problema del origen sino de la evolución del universo.

¿Predicciones?

Por supuesto que hay predicciones:

Desde el punto de vista gravitatorio, si uno estudia las soluciones cosmológicas (soluciones de las ecuaciones de Einstein para un espaciotiempo homogéneo e isótropo, aunque también pueden y se introducen anisotropías) ve como el universo tiene una evolución que viene determinada por ciertos parámetros (como la densidad de energía). Todos estos modelos introducen un universo en expansión (al menos durante determinados regímenes de tiempos controlados por los parámetros mencionados). Y eso es una predicción que luego se confirmó. Lo que fué un parche fué la introducción de la constante cosmológica con un determinado valor que hacía que el universo fuera estacionario. Pronto se vió que las observaciones desmentían ese hecho.

Luego desde el punto de vista de la física de partículas:

La historia térmica del big bang o cosmología estándar predice:

a) La abundancia relativa de átomos ligeros H, He y Li. (Con un acierto magnífico).
b) Predice el tiempo de desacoplo de radiación y materia y su huella en la radiación cósmica de fondo. Posiblemente la predicción más increible realizada por una teoría física.

Evidentemente eso que se llaman parches no son tales, en las ecuaciones cosmológicas aparecen parámetros y elementos que no son conocidos con total precisión dado que las teorías de altas energías involucradas no están desarrolladas hasta ese punto.

El que no sepamos que es la energía oscura, no es problema de la cosmología, la cosmología vive bien con la energía oscura. El problema es que nuestras teorías actuales no saben definir qué es esa energía. Pero sin duda está ahí.

Los modelos de inflacción se introducen para resolver problemas que, de origen, presenta la teoría estándar cosmológica dado que esta tiene ciertas aproximaciones que no pueden ser correctas al ser mezcladas con argumentos provinientes con teorías de altas energías o de unificación. La presencia de monopolos por poner un ejemplo. Por tanto, se introducen dichos modelos, pero no como parche, es que cuando uno estudia bien la cosmología en presencia de tales teorías de altas energías sucede que hay un proceso inflacionario y lo mejor, dicho proceso deja huellas en el fondo cósmico de microondas y eso son predicciones testeables.

La cosmología es un campo abierto, porque hay mucho que entender, pero dentro de la cosmología hay muchos apartados. Uno puede interesarse sobre los neutrinos cosmológicos, y hacer modelos y evidentemente estos no pueden ser completos porque aún no sabemos ni tan siquiera qué tipo de partículas son los neutrinos. Uno puede interesarse por el fondo de microondas y analizar modelos cosmológicos inflacionarios. Que se puede decir que hay muchos, y en efecto es así, pero hay muchos porque dependen de detalles de física de partículas que aún no conocemos.

Pero la cosmología es un campo en pleno desarrollo, cada vez son mejores las observaciones y cada vez se restringe más la posibilidad de proponer nuevos modelos. Así que me parece a mí que es una teoría magnífica que no está en absoluto terminada pero que es productiva y predictiva.

[dvc]

Re: ¿Qué opináis sobre la teoría del Big Bang?

Muy buena contestación Entro. Sin embargo, algunas de las cosas que has dicho no me convencen mucho.
Por ejemplo, dices que la expansión del universo es una predicción que luego se confirmó. Sin embargo, no estoy muy seguro pero creo que primero Hubble descubrió que el universo estaba en expansión (o al menos descubrió galaxias que se alejaban de la Vía Lactea) y a partir de ahí se desarrolló posteriormente la teoría del Big Bang. En cuanto a las predicciones sobre la abundancia relativa de átomos ligeros H, He y Li y el tiempo de desacoplo de radiación y materia no tengo ni idea, pero me da la impresión de que primero se observarían y luego se buscaría un modelo en el que estas observaciones encajaran.
Como bien dices, existen muchos modelos distintos, y estos contienen varios parámetros que no se conocen muy bien. Por tanto, para casi cualquier observación, se podría encontrar un modelo que lo predigera.

[Entro]

Re: ¿Qué opináis sobre la teoría del Big Bang?

Muy buena contestación Entro. Sin embargo, algunas de las cosas que has dicho no me convencen mucho.

Muy bien, veamos:

Por ejemplo, dices que la expansión del universo es una predicción que luego se confirmó. Sin embargo, no estoy muy seguro pero creo que primero Hubble descubrió que el universo estaba en expansión (o al menos descubrió galaxias que se alejaban de la Vía Lactea) y a partir de ahí se desarrolló posteriormente la teoría del Big Bang.

Inmediatamente despues de encontrar la relatividad general se estudió sus soluciones cosmológicas, soluciones para un espaciotiempo homogéneo e isótropo como caso más simple, que concuerda bastante bien con lo que sabemos del universo. Y se vió que dichas soluciones implicaban un universo no estático en expansión. Lo que pasa es que Einstein decidió que eso no podía ser así y presentó una solución que daba un universo estático introduciendo una constante cosmológica con un valor determinado (esta solución es inestable).

Luego Hubble vió que las galaxias se alejaban unas de otras, entonces hubo que tomar en cuenta el resto de modelos, como el de Leimatre o los Friedman-Robertson-Walker.

Así que primero se dijo que el universo se expandía (aunque se desestimó tal solución por criterios filosóficos) y después se confirmo que eso era así.

En cuanto a las predicciones sobre la abundancia relativa de átomos ligeros H, He y Li y el tiempo de desacoplo de radiación y materia no tengo ni idea, pero me da la impresión de que primero se observarían y luego se buscaría un modelo en el que estas observaciones encajaran.

Es que una cosa es el orden histórico de las cosas y otra el orden lógico.

Si bien es cierto que las abundancias relativas se habían medido antes que la explicación, luego se vió que combinando las ideas de la cosmología con la física nuclear se predecía exáctamente dichas abundancias.

Por poner un ejemplo:

a) Primero la evidencia y luego la teoría:

Cuerpo negro, evidencia de su curva de intensidad frente a longitud de onda de la radiación encerrada y en equilibro en dicho sistema. La explicación se dió posteriormente y conllevó al descubrimiento de la cuántica. Hoy día lo que decimos es que la cuántica predice o explica el cuerpo negro.


Igual pasa con el efecto fotoeléctrico o con los espectros atómicos.

b) Primero la teoría luego el experimento:

Maxwell diseña sus ecuaciones para el electromagnetismo y deduce la existencia de ondas electromagnéticas. Posteriormente se encuentra tales ondas por Hertz. Aquí también decimos que se predicen las ondas electromagnéticas.

Lo mismo pasa con la antimateria o los bosones W o Z.

El caso es que eso no es importante, el caso es que sea como sea las cosas ya están todas ahí. Entonces nuestras teorías han de explicar lo que vemos y eso es una predicción. Y a veces, algunas prediciones nos dicen que hay cosas que no hemos visto y vamos y las vemos.

Eso no es poner parches ni construir las teorías para tal efecto, las teorías se basan en unos postulados básicos y luego se deducen a partir de ellos el resto de leyes y consecuencias.

El problema con la cosmología es que depende fuertemente de física que aún no tenemos muy clara, depende por ejemplo del comportamiento de los condensados de quark-gluón, de las teorías de gran unificación, etc. No se puede pedir que la cosmología sea cerrada porque se nutre de resultados de teorías que aún se están construyendo y que, afortunadamente, cada día controlamos mejor.

Como bien dices, existen muchos modelos distintos, y estos contienen varios parámetros que no se conocen muy bien. Por tanto, para casi cualquier observación, se podría encontrar un modelo que lo predigera.

Ya pero el punto clave es que normalmente pasa que cuando un modelo explica el fenómeno A porque ha sido diseñado para tal efecto y luego descubrimos el fenómeno B y alteramos el modelo para que también lo explique, pasa que deja de explicar A.

En cosmología eso no pasa, la construcción es robusta, en especial a partir de la era leptónica que depende de teorías que controlamos muy bien, esencialmente la electrodébil. Por tanto, no es cuestión de construir un modelo nuevo para cada observación, es buscar el modelo que te da todas las observaciones a la vez, y para eso hay que entender toda la física implicada.