Espacio y origen del BigBang

[Rene Valen]

Re: Espacio y origen del BigBang

[FONT=arial black][/FONT][FONT=arial black][/FONT][FONT=arial]Disculpad mi intromisión en el foro, ya que solo soy un ingeniero metalurgista cuya pasión es la cosmología. No soy un experto en física y aceptaré las críticas de quienes poseen conocimientos superiores; sin embargo, a fin de que este debate siga su curso, ya que nos podría ayudar a desentrañar algunos de los misterios asociados a la "singularidad y al Big Bang", me atrevo a sugerir que considerando que los agujeros negros son a su vez "singularidades", pueda provenir el origen del Big Bang desde una "singularidad (ó suma de singularidades) agujero negro hiper masivo".
Esto no se opondría a la relatividad general ni a la física de partículas y a pesar que entre ellas, siga "penando" la fuerza de gravedad, no representa ésta un problema si un hiper agujero negro explotase originando desde la singularidad el espacio, el tiempo, la energía y la materia, todas ellas retenidas más allá del horizonte de sucesos del agujero negro, invisibles para el universo, pero existentes en un medio físico que aún no hemos podido determinar con precisión.
Gracias por permitirme participar.[/FONT]

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

A mi me encanta todo esto del Big Bang, pero quiero aclararme como es que es la teoria actual.
Fue una inflacion en donde toda la materia y energia ya estaban en un punto infinitesimal y el espacio se expandió entre ellas? O no habia nada y de la nada se inflo todo? O fue una implosión en todos los puntos? O que es lo que esta aceptado hoy en dia?
Porque la divulgacion me confunde aveces.

Lo que hay que entender es que el big bang no es una teoría del origen del universo, sino una teoría acerca de su evolución después de crearse. El origen no queda accesible a las teorías actuales; y cualquier intento divulgativo de explicar el origen del universo es especulación, no una teoría aceptada y probada experimentalmente.

En la teoría actual más aceptada (y con grandes pruebas experimentales), el universo desde su origen siempre ha sido infinito y ha constado del mismo número de puntos. Ahora bien, por efecto de la expansión, la distancia entre esos puntos ha ido creciendo (sin que los puntos en si se muevan, aunque parezca paradógico, la curvatura del espacio-tiempo lo hace posible). La expansión (y el big bang) es algo que ocurre en todos los puntos del universo a la vez.

Durante los primeros tiempos, el universo no contenía la materia que contiene ahora. Probablemente contenía partículas con muy alta energía, que se fueron enfriando y diluyendo con la expansión. Según las teorías desarrolladas en los últimos 20 años, el universo pasó por una fase de expansión muy rápida (donde la distancia entre dos puntos fijos se multiplicó por, como mínimo, por $10^{30}$ (esto son 65 e-foldings) en fracciones de segundo. La energía para esta expansión exponencial (que recibe el nombre de "inflación") salió probablemente de el decaimiento de un campo cuántico desde un valor metastable hasta otro más estable (como si una pelota cae por la ladera, perdiendo energía potencial y ganando energía cinética). En las últimas fases de la inflación, la energía se fue disipando en forma de un recalentamiento del universo (como el rozamiento de la pelota provoca que se caliente). Este recalentamiento generó una sopa increíblemente densa y caliente de partículas, conocida como sopa de quarks.

Al enfriarse, los quarks se fueron juntando para crear nucleones (protones y neutrones). Al enfriarse más, los nucleones se juntaron para formar núcleos (sobre todo H, algo de He y poca cosa más), esta es la fase de nucleo síntesis. Y con todo estos estamos aproximadamente unos tres segundos después del origen. El universo seguía demasiado caliente como para que los neutrones quedaran ligados a los núcleos, así que estamos en fase de plasma.

Aproximadamente unos 377 mil años después, la temperatura baja lo suficiente como para permitir que los electrones caigan a los núcleos y se formen, por primera vez, átomos. Gracias a que son neutros, por primera vez la luz puede atravesar el universo, se vuelve transparente; toda la radiación que existía en aquellos momentos sobrevive hoy en día (la llamamos fondo cosmológico de microondas).

A medida que sigue bajando la densidad, se forman unos cuantos grumos gravitacionales. La energía gravitacional perdida cuando los grumos se condensan los caliente, hasta el punto que alcanzan la temperatura crítica para empezar a fusionar núcleos. La energía extraída de esa fusión produce una ingente cantidad luz. Nacen las primeras estrellas. La radiación emitida de estas estrellas vuelve a ionizar gran parte de la materia (si bien ahora ya no ocupa todo el universo, sino que ha ido colapsando en grumos poco a poco).

Las estrellas que se han ido formando se van agrupando gravitacionalmente en grandes formaciones estelares y de gas. Se forman las galaxias. Las primeras estrellas explotan en supernovas. En esas explosiones se diseminan al espacio los núcleos más pesados que se han ido creando en la estrella gracias al proceso de fusión durante la vida de la estrella (ahora bien, los núcleos más pesados que el hierro se crean por la inmensa presión ejercida por la propia explosión, no durante la vida de la galaxia). Los átomos más pesados diseminados de esta forma contaminan las nubes de gas a partir de las cuales se forman las nuevas generaciones de estrellas.

Desde que terminó la inflación (muy al principio), la expansión había sido cada vez más lenta. Si bien, en esta fase tardía del universo se empezó a notar una ligera aceleración, si bien no tan increíblemente rápida como la inflación original. El motivo de esta aceleración continúa siendo uno de los grandes problemas abiertos en cosmología.

La existencia de nuevos elementos hace posible la aparición de planetas no formados únicamente con gas; así como la aparición de estructuras formadas por átomos pesados que son capaces de moverse de forma autónoma y explicarse entre ellos esta historia a través de algo que llaman Internet. Polvo de estrellas, como decía Sagan.

[john500]

Re: Espacio y origen del BigBang

A mi me encanta todo esto del Big Bang, pero quiero aclararme como es que es la teoria actual.
Fue una inflacion en donde toda la materia y energia ya estaban en un punto infinitesimal y el espacio se expandió entre ellas? O no habia nada y de la nada se inflo todo? O fue una implosión en todos los puntos? O que es lo que esta aceptado hoy en dia?
Porque la divulgacion me confunde aveces.

[Julián]

Re: Espacio y origen del BigBang

Salvo que el universo estuviera compuesto por la vibración de las cuerdas y la energía fuera una consecuencia de la vibración, o una forma de vibrar....

Si la teoría de cuerdas es correctas estas serían entidades con existencia en la realidad, en cambio la energía no es una entidad como lo son las cuerdas sino que es un número que cuantifica la capacidad para producir cambios. Si no hubiera cuerdas no hubiera energía.

[CFK]

Re: Espacio y origen del BigBang

No sé si sería juicioso o no, pero no es lo que dice la teoría de cuerdas. Las cuerdas no pueden existir en reposo, su tensión harían que se redujeran a un punto y desaparecieran.

Claro, correcto, no tenía este punto.

[CFK]

Re: Espacio y origen del BigBang

Piensa que para que algo empiece a vibrar o pare de hacerlo, hace falta poner o quitar energía, con lo que estás con el mismo problema ¿Que aportó la energía para poner las cuerdas en vibración?

Muy buena pregunta.

Salvo que el universo estuviera compuesto por la vibración de las cuerdas y la energía fuera una consecuencia de la vibración, o una forma de vibrar... pero de cualquier forma estaríamos siempre en lo mismo (el huevo o la gallina), ¿porqué singularidad se produjo el BigBang o porqué singularidad comenzó a vibrar una cuerda?.

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

La Teoría de Cuerdas, dice que todo el universo estaría compuesto por Cuerdas vibrátiles,

Todo el universo no, sólo las partículas.

y siguiendo la idea de la teoría del Big Bang es de suponerse que todas las cuerdas estaban comprimidas en un punto y de pronto se produjo la gran explosión.

Esto no es lo que dice el big bang. Lo que dice es que el universo tenía la misma cantidad de puntos que tiene ahora, pero la distancia entre ellos era muy muy pequeña.

Siempre me pareció una idea demasiado fantástica que el universo estaba comprimido en un solo punto y de pronto exploto.

Porque esa es una imágen divulgativa que dista mucho de la teoría científica. Lee mis mensajes en este y otro hilos

¿No sería mas criterioso y lógico pensar simplemente que las cuerdas existian sin vibrar y de pronto comenzaron a vibrar?, ¿o quizas que una cuerda comenzó a vibrar y produjo una reacción vibratoria en cadena de otras cuerdas tipo deflagración?

No sé si sería juicioso o no, pero no es lo que dice la teoría de cuerdas. Las cuerdas no pueden existir en reposo, su tensión harían que se redujeran a un punto y desaparecieran.

¿Tiene sentido pensar que una cuerda que vibra en algún momento puede dejar de vibrar, o por el contrario que una cuerda que no vibra de pronto puede comenzar a vibrar?

Por conservación de la energía y el momento, una cuerda no puede cambiar de modo de vibración si no es por colisión con otra cuerda.

Creo que no es metafísica o pseudociencia pensar en esto porque es simplemente una proposición lógica sobre teoría de cuerdas.

Quizá es lógica, pero como digo, no está de acuerdo con la teoría

Pasó de ser infinito a ser un infinito más grande en cada instante posterior.

El mismo infinito, no uno de orden superior.

La idea del punto infinitesimal es porqué la singularidad que las ecuaciones encuentran en en momento 0 no tiene dimensión.

En ese momento, la distancia entre todos los puntos es cero. Pero sigue habiendo la misma cantidad de puntos (puedes hacer un isomorfismo entre los puntos entonces y ahora), y las dimensiones habían las mismas que ahora. Por lo menos, si empezamos a partir del tiempo de Planck.

[guibix]

Re: Espacio y origen del BigBang

Siempre me pareció una idea demasiado fantástica que el universo estaba comprimido en un solo punto y de pronto exploto.

No explotó a partir de un punto. Muchas teorías apuntan que el Universo podría ser infinito incluso justo en el instante después del Big Bang. Pasó de ser infinito a ser un infinito más grande en cada instante posterior. La idea del punto infinitesimal es porqué la singularidad que las ecuaciones encuentran en en momento 0 no tiene dimensión.

¿No sería mas criterioso y lógico pensar simplemente que las cuerdas existian sin vibrar y de pronto comenzaron a vibrar?, ¿o quizas que una cuerda comenzó a vibrar y produjo una reacción vibratoria en cadena de otras cuerdas tipo deflagración?
¿Tiene sentido pensar que una cuerda que vibra en algún momento puede dejar de vibrar, o por el contrario que una cuerda que no vibra de pronto puede comenzar a vibrar?
Creo que no es metafísica o pseudociencia pensar en esto porque es simplemente una proposición lógica sobre teoría de cuerdas.

Piensa que para que algo empiece a vibrar o pare de hacerlo, hace falta poner o quitar energía, con lo que estás con el mismo problema ¿Que aportó la energía para poner las cuerdas en vibración?

[CFK]

Re: Espacio y origen del BigBang

La Teoría de Cuerdas, dice que todo el universo estaría compuesto por Cuerdas vibrátiles, y siguiendo la idea de la teoría del Big Bang es de suponerse que todas las cuerdas estaban comprimidas en un punto y de pronto se produjo la gran explosión.
Siempre me pareció una idea demasiado fantástica que el universo estaba comprimido en un solo punto y de pronto exploto.
¿No sería mas criterioso y lógico pensar simplemente que las cuerdas existian sin vibrar y de pronto comenzaron a vibrar?, ¿o quizas que una cuerda comenzó a vibrar y produjo una reacción vibratoria en cadena de otras cuerdas tipo deflagración?
¿Tiene sentido pensar que una cuerda que vibra en algún momento puede dejar de vibrar, o por el contrario que una cuerda que no vibra de pronto puede comenzar a vibrar?
Creo que no es metafísica o pseudociencia pensar en esto porque es simplemente una proposición lógica sobre teoría de cuerdas.

[LeoDamLop]

Re: Espacio y origen del BigBang

No llego a entender la idea. Por ejemplo en un plano (x,y). Supogamos que tenemos un sistema de referencia, en donde un punto P(a,b) está a una distancia del centro $d=\sqrt{{a}^{2}+{b}^{2}}$. Pero por lo que entiendo yo, esa distancia aumenta en función del tiempo. Si un punto es un elemento que no tiene dimensión, entonces si aumenta, tenemos cada vez más puntos entre este.

Imagina dos puntos en el plano.
Entre ese par de puntos traza una recta.
Cuantos puntos tiene esa recta?
R. INFINITOS.
Si ese par de puntos extremos de la recta se alejan,la recta mide más, pero ahora,
Cuantos puntos tiene esa recta?
R. INFINITOS.
ni uno más ni uno menos.
Hay la misma cantidad de puntos.
Las paradojas de los infinitos.

[Julián]

Re: Espacio y origen del BigBang

Para entenderlo, primero hay que entender bien la expansión del espacio. En la expansión, la distancia entre dos puntos fijos aumenta sin que dichos puntos se muevan. Es algo que se debe a la curvatura del espacio tiempo. Es difícil de imaginar y de entender porque no estamos acostumbrados a las cuatro dimensiones, y menos aún curvadas. Un análogo tridimensional:

Dos personas parten del polo norte y caminan en paralelo hacia el polo sur. Cuando llegan al ecuador, aunque cada una ha caminado en línea recta en todo momento, se encuentran más separadas. Han avanzado en una dimensión (hacia adelante), pero por culpa de la curvatura de la tierra se han distanciado en otra dimensión

No llego a entender la idea. Por ejemplo en un plano (x,y). Supogamos que tenemos un sistema de referencia, en donde un punto P(a,b) está a una distancia del centro $d=\sqrt{{a}^{2}+{b}^{2}}$. Pero por lo que entiendo yo, esa distancia aumenta en función del tiempo. Si un punto es un elemento que no tiene dimensión, entonces si aumenta, tenemos cada vez más puntos entre este.

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

Debes notar que cuando utilizé la palabra EXPLOTAR, la coloqué entre comillas. esto para que notes que no la estoy usando en el sentido usual de una explosión normal de un objeto.
El misterio del Big Bang, consiste precisamente el haber creado en ese instante, el espacio (lo que conocemos como espacio), el tiempo, las demás dimensiones, que no existían antes. Es más no había un ANTES. Y quien sabe que cosas más, que no hemos descubierto aún.

No es qué el big bang creara el espacio y el tiempo como los conocemos ahora, esa es otra leyenda típica de la divulgación qué no es del todo cierta. Lo que ocurre que en los instantes en que la densidad y temperatura del universo eran tan enormes que la energía de las partículas era superior a la escala de Planck, las leyes actuales no eran válidas (necesitaríamos una descripción de la gravedad cuántica, y no la tenemos).

Es decir, para explicar el universo primitivo necesitamos una teoría qué no tenemos. Y como no la tenemos, no sabemos si en esa teoría los conceptos de espacio y tiempo son similares a los actuales o no. No lo podemos asegurar porque no sabemos nada de por aquél entonces.

Hay modelos "candidstos", pero la mayoría están en pañales en cuanto a confirmación experimental se refiere. El modelo trans-big bang probablemente más de moda es inflación eterna, donde el concepto de espacio y tiempo si son extensibles a antes del big bang sin diferencia alguna. Hay otros modelos en que no, en que el tiempo y el espacio aparecen como límite de la teoría después del bug bang y no existe un "antes". Pero bueno, por ahora todo está en fase especulativa.

[LeoDamLop]

Re: Espacio y origen del BigBang

Si un punto no tiene extensión, ya que una extensión sería un conjunto de puntos. Pero cuando dices que al explotar dicho punto comienza a tener dimensiones, un punto no tiene dimensiones, es adimensional. La dimensión es del espacio vectorial, en donde dependiendo del dominio hay un conjunto de puntos.

Debes notar que cuando utilizé la palabra EXPLOTAR, la coloqué entre comillas. esto para que notes que no la estoy usando en el sentido usual de una explosión normal de un objeto.
El misterio del Big Bang, consiste precisamente el haber creado en ese instante, el espacio (lo que conocemos como espacio), el tiempo, las demás dimensiones, que no existían antes. Es más no había un ANTES. Y quien sabe que cosas más, que no hemos descubierto aún.

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

La visión del big bang como una explosión de un punto es muy común en divulgación, pero es incorrecta.

Para entenderlo, primero hay que entender bien la expansión del espacio. En la expansión, la distancia entre dos puntos fijos aumenta sin que dichos puntos se muevan. Es algo que se debe a la curvatura del espacio tiempo. Es difícil de imaginar y de entender porque no estamos acostumbrados a las cuatro dimensiones, y menos aún curvadas. Un análogo tridimensional:

Dos personas parten del polo norte y caminan en paralelo hacia el polo sur. Cuando llegan al ecuador, aunque cada una ha caminado en línea recta en todo momento, se encuentran más separadas. Han avanzado en una dimensión (hacia adelante), pero por culpa de la curvatura de la tierra se han distanciado en otra dimensión.

Eso es exactamente lo que pasa con la expansión del universo. Al avanzar en una dimensión (el tiempo), parece que las cosas se alejan en las otras dimensiones (las espaciales). Pero lo importante es que los puntos sólo se han movido en el tiempo, no en el espacio. Por lo tanto, la imagen de que la materia sale disparada por una explosión es completamente falsa. Todo en el universo está básicamente quieto, es la curvatura la que hace que parezca separarse. Los puntos del espacio no se mueven, pero su distancia aumenta.

Si miramos la evolución de la expansión hacia atrás, eso significa que hubo un momento en que las distancias eran prácticamente cero. Eso es lo que llamamos "big bang" (nombre confuso donde los haya). Pero fijaos que, viéndolo así, en aquel momento todo seguía quieto, todos los puntos del espacio ya existían, sólo que su distancia era cero. Así que en el big bang, el universo ya era infinito como lo es ahora, y tenía exactamente la misma "cantidad de puntos" que tiene ahora. La única diferencia era que, debido a la curvatura, por aquél entonces la distancia entre puntos tendía a cero.

[Julián]

Re: Espacio y origen del BigBang

Si un punto no tiene extensión, ya que una extensión sería un conjunto de puntos. Pero cuando dices que al explotar dicho punto comienza a tener dimensiones, un punto no tiene dimensiones, es adimensional. La dimensión es del espacio vectorial, en donde dependiendo del dominio hay un conjunto de puntos.