Espacio y origen del BigBang

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

-Ambos son los ÚNICOS sucesos del universo en los que no funcionan las leyes del modelo actual y las ecuaciones dan incomodos infinitos.
-En ambos se comprimen la matería y el espacio hasta un tamaño minúsculo de una densidad inmensa, en el caso del Big Bang como punto de partida previo a la expansión y en el caso del agujero negro como punto final de toda partícula que cae dentro de su horizonte de sucesos.

Estos dos puntos (a parte que el primero no es estrictamente verdad) en realidad son consecuencia del hecho que lo que nuestras teorías no pueden hacer es combinar la relatividad general y la cuántica. Es decir, dejan de funcionar en situaciones en que el radio de Schwarzschild se reduzca a escalas donde la cuántica sea importante. Y eso significa densidades extremadamente altas.

Por cierto, en escalas de distancia muy pequeñas, incluso en el espacio vacío, nuestras teorías siguen fallando. Seguro que has oído hablar de la energía punto cero. Es una de las causas por las que una cuantización naïve de la RG no es posible.

-El tiempo y el espacio se comportan de forma parecida dentro de ambos sucesos. Si el Big Bang representa el instante inicial t=0 a partir del cual empezamos a "contar", todo apunta a que el tiempo "termina"(si se puede decir así) dentro de un agujero negro.

No me parece que ésto sea correcto. La singularidad del agujero negro, a parte de todas las peculiaridades, no es muy diferente a una partícula normal. Tiene posición en el espacio y se le puede asignar un tiempo propio que evoluciona (podemos volver un tiempo más tarde y el agujero negro sigue así). Todo eso no se puede hacer con la singularidad del big-bang.

Vale. He encontrado algunas cosas EN CONTRA de la pretendida semejanza aquí:

¿Y porqué le das más credibilidad a las personas que escriben en esa web que las que escriben en esta?

[humo]

Re: Espacio y origen del BigBang

El hecho de que se LLAMEN singularidades no las hace iguales.
Así como la Materia Oscura y la Energía Oscura solo tienen en común que no se conocen (oscura = no se ve)
O la teoría de cuerdas, nada que ver con la piola con que atamos los paquetes.
Igual pasa con muchos NOMBRES que le han puesto los físicos a sus teorías, para definirse a ellas de una manera corta o mnemonica, se ppodría pensar en un ejemplo de una nube con forma e elefante, que como tiene esa forma, debemos pensar que proviene de una familia de elefantes... o si se transforma en una figura de caballo, quiere decir que los elefantes se convierten en caballos..
Con la singularidad pasa lo mismo. En la teoría de la información, la cantidad de datos está creciendo a un ritmo exponencial, lo que segun algunos autores nos va allevar a un momento en el cual las cosas van cambiar, no en generaciones, ni en años, sino en segundos. A esto se le llama también SINGULARIDAD. Pero encontrarle parecido con el Big Bang o los Agujeros negros...

Hola Leo, gracias por contestar. Hombre, el nombre de singularidad no creo que sea el único parecido entre los agujeros negros y el Big Bang:

-Ambos son los ÚNICOS sucesos del universo en los que no funcionan las leyes del modelo actual y las ecuaciones dan incomodos infinitos.
-En ambos se comprimen la matería y el espacio hasta un tamaño minúsculo de una densidad inmensa, en el caso del Big Bang como punto de partida previo a la expansión y en el caso del agujero negro como punto final de toda partícula que cae dentro de su horizonte de sucesos.
-El tiempo y el espacio se comportan de forma parecida dentro de ambos sucesos. Si el Big Bang representa el instante inicial t=0 a partir del cual empezamos a "contar", todo apunta a que el tiempo "termina"(si se puede decir así) dentro de un agujero negro.

Yo opino que estas similitudes bien merecerían al menos alguna reflexión en profundidad, aunque aclaro que no sé si realmente eso ha sucedido ya y se ha descartado totalmente que haya relación alguna.
saludos

- - - Actualizado - - -

Vale. He encontrado algunas cosas EN CONTRA de la pretendida semejanza aquí:

http://www.weburbia.com/physics/universe.html

lástima de mi deficiente inglés...

[LeoDamLop]

Re: Espacio y origen del BigBang

Y ahora las preguntas: ¿ existen estudios científicos, teorías, hipótesis, que contemplen la posibilidad de una conexión física entre agujeros negros y Big Bang ?, ¿ nadie ha planteado la hipótesis de que TODA la materia y la energía supuestamente creada en el Big Bang provenga de los agujeros negros actuales y futuros ? , ¿ podría ser nuestro universo, de esta forma, totalmente autocontenido ?

El hecho de que se LLAMEN singularidades no las hace iguales.
Así como la Materia Oscura y la Energía Oscura solo tienen en común que no se conocen (oscura = no se ve)
O la teoría de cuerdas, nada que ver con la piola con que atamos los paquetes.
Igual pasa con muchos NOMBRES que le han puesto los físicos a sus teorías, para definirse a ellas de una manera corta o mnemonica, se ppodría pensar en un ejemplo de una nube con forma e elefante, que como tiene esa forma, debemos pensar que proviene de una familia de elefantes... o si se transforma en una figura de caballo, quiere decir que los elefantes se convierten en caballos..
Con la singularidad pasa lo mismo. En la teoría de la información, la cantidad de datos está creciendo a un ritmo exponencial, lo que segun algunos autores nos va allevar a un momento en el cual las cosas van cambiar, no en generaciones, ni en años, sino en segundos. A esto se le llama también SINGULARIDAD. Pero encontrarle parecido con el Big Bang o los Agujeros negros...

[humo]

Re: Espacio y origen del BigBang

El tipo de singularidad del big bang es muy diferente a la de los agujeros negros. Técnicamente decimos que la primera es tipo espacio tiempo que la otra es tipo espacio. En lenguaje más común, significa que una no tiene duración pero ocupa todo el espacio; mientras que la otra no tiene extensión pero ocupa todo el tiempo (por lo menos, todo el tiempo entre su creación y evaporación). Lo primero (la del big-bang) es muy extraña, ya que no estamos muy acostumbrados a cosas que tienen extensión pero no duración (en física teórica puede haber más ejemplos, pero sigue siendo algo raruno). Por contra, lo segundo es muy común: todas las partículas lo cumplen, ocupan un punto y viven desde que nacen hasta que mueren.

En definitiva, las singularidades son de tipos muy diferentes, así que es poco probable que tengan el mismo origen. Eso sí, en ambos casos tienen el mismo significado: las teorías no funcionan en ese rango. Cuando tengamos una buena teoría de la relatividad cuántica, entonces (esperemos) dejaremos de tener singularidades.

Hola a todos. Yo también soy un gran aficionado a estos temas. Por desgracia carezco de la base científica necesaría para comprender algunas cosas y quizá también para hacer las preguntas correctas, pero lo intentaré. Al igual que Rene Valen llevo años preguntándome como es posible que 2 sucesos tan extraordinarios y con tantísimas similitudes entre ellos como son el Big Bang y los agujeros negros no tengan sin embargo ninguna relación aparente. Las respuestas de Pod (gracias por lo bien que explicas conceptos tan complejos) y de otros físicos con los que he hablado antes del tema no me parecen suficientemente contundentes como para rechazar de un plumazo lo que a mí se me antoja que parecieran como 2 caras de la misma moneda. Que sean singularidades aparentemente distintas puede ser debido simplemente al hecho de que las miramos desde posiciones diferentes. Perdonad si me muevo en un ambito excesivamente especulativo para un foro de física, pero es en donde creo que podría aportar algo, porque donde las leyes de la física conocidas no sirven, es decir, en las singularidades, es donde quizá más puede servir la imaginación y la intuición de un lego en la materia como yo.
Y ahora las preguntas: ¿ existen estudios científicos, teorías, hipótesis, que contemplen la posibilidad de una conexión física entre agujeros negros y Big Bang ?, ¿ nadie ha planteado la hipótesis de que TODA la materia y la energía supuestamente creada en el Big Bang provenga de los agujeros negros actuales y futuros ? , ¿ podría ser nuestro universo, de esta forma, totalmente autocontenido ?
saludos

- - - Actualizado - - -

Vale, he seguido leyendo en el foro y he encontrado alguna cosita interesante gracias al forero Chacaritamanda, en una teoría llamada Gravedad Cuántica de Bucles:

http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad_cu%C3%A1ntica_de_bucles

al parecer competidora de la Teoría de Cuerdas.

Me pongo con eso. Gracias Chacaritamanda.

- - - Actualizado - - -

También Pod, en este mismo hilo, habla del modelo de inflación eterna. Parece interesante, aunque no he encontrado mucha información todavía.

[guibix]

Re: Espacio y origen del BigBang

Pero porque mientras mas lejos este algo... Con mayor rapidez se aleja de nosotros?

Sí. Piensa en lo del globo: los puntos más alejados entre si, más rápidamente se separan. Pero recuerda que eso se observa en escalas muuuy grandes.

Imagina un cubo con una matriz de puntos separados una distancia $d$. Si por ejemplo duplicas esa distancia $d$ entre los puntos, entonces la distancia entre dos puntos consecutivos pasa de $d$ a $2d$. Pero la distancia entre entre un punto y otro "a dos puntos" de distancia pasa de $2d$ a $4d$. Como ves, entre esos dos momentos todas las distancias se han duplicado, por lo que las distancias largas han crecido más que las cortas. Solo es un tema de geometría, no tiene ningún "secreto".

Salud.

[john500]

Re: Espacio y origen del BigBang

Pero porque mientras mas lejos este algo... Con mayor rapidez se aleja de nosotros?

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.
¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?

Es infinito en el siguiente sentido: Imagínate que pudiéramos congelar el tiempo y "movernos" por el espacio a voluntad (como si fuera una foto, una instantánea de todo el espacio a la vez, que pudiéramos recorrer sin que pase el tiempo). Si nos moviéramos en ese espacio congelado en una dirección concreto, no encontraríamos ninguna frontera ni limite. De hecho, nunca encontraríamos una región que tenga un aspecto diferente a cualquier otra región.

Esto ya ha sido citado en otros hilos.

La respuesta es que esa "dilatación" del espacio se puede apreciar a distancias muy, pero que muy lejanas. A la escala del Sistema Solar, nuestra galaxia e incluso a la escala de nuestro grupo de galaxias, la gravedad ejerce una fuerza mucho mayor que la de la expansión. Las galaxias siguen su vida sin siquiera "notar" el efecto de expansión. Solo se puede apreciar porqué las galaxias muy lejanas, cada vez están aún más lejanas.

Saludos.

Correcto. Es un fenómeno que se llama "relajación gravitatoria de la expansión". Un ejemplo divulgativo que me gusta utilizar:

A menudo se compara la expansión con el inflado de un globo. Ciertamente, si pintamos dos puntos en la superficie de un globo y lo inflamos, la distancia entre ambos puntos aumentará (sin que esos puntos se muevan). Imagínate que en vez de pintar puntos, pegamos un par de pegatinas, al inflar el globo las fuerzas de cohesión interna de cada una de estas pegatinas mantendrá su tamaño, pero se separarán entre si. Esto es exactamente lo que pasa con la expansión.

Cuando hablamos de cosmología, nos referimos a escalas muy grandes del universo. Mayores que las galaxias. Incluso mayores que los cúmulos de galaxias. Se suele aceptar que la escala a partir de la cual se notan los efectos cosmológicos es la de los super-cúmulos (es decir, cúmulos de cúmulos de galaxias). Si nos centramos en la escala de los super-cúmulos, entonces el universo está en expansión y su geometría es plana.

[guibix]

Re: Espacio y origen del BigBang

Pero si el universo se esta expandiendo en todos los puntos... Porque no veo que la luna, el sol o Marte se vayan lejos? Si la expansion es en todos los puntos porque en el sistema solar no ??

Esto ya ha sido citado en otros hilos.

La respuesta es que esa "dilatación" del espacio se puede apreciar a distancias muy, pero que muy lejanas. A la escala del Sistema Solar, nuestra galaxia e incluso a la escala de nuestro grupo de galaxias, la gravedad ejerce una fuerza mucho mayor que la de la expansión. Las galaxias siguen su vida sin siquiera "notar" el efecto de expansión. Solo se puede apreciar porqué las galaxias muy lejanas, cada vez están aún más lejanas.

Saludos.

[john500]

Re: Espacio y origen del BigBang

Pero si el universo se esta expandiendo en todos los puntos... Porque no veo que la luna, el sol o Marte se vayan lejos? Si la expansion es en todos los puntos porque en el sistema solar no ??

[Julián]

Re: Espacio y origen del BigBang

Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.

Si exactamente pero hago una aclaración, infinito no es un número, una magnitud sino una idea, un concepto de algo muy muy grande.

¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?

Cuando los astrofísicos dicen los límites de el universo se refieren al universo conocido, hasta donde podemos observar. Es más que posible que existan más cuerpos estelares pero cuya radiación no ha llegado hasta esta parte del universo.
Igualmente y no entrando tanto en cuestiones de convenciones y definiciones si hay límites en el universo es hasta donde existe la materia. Yo soy partidario que el espacio depende de los cuerpos pero eso es algo que no sabemos con certeza ya que para eso tendriamos que conocer un espacio sin cuerpos. De igual manera no podemos decir que el espacio es algo independiente de los cuerpos. Por ejemplo, si en el universo hipotético existiera solamente un cuerpo todo el espacio sería la extensión de ese cuerpo ya que no hay otra cosa para la cual se pueda fijar una distancia

[CFK]

Re: Espacio y origen del BigBang

Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.
¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?

[Drell Yan]

Re: Espacio y origen del BigBang

ola drey ian, asias x scrivime. xD

xDD

No me refiero exactamente al tamaño, sino a la "cantidad de puntos" que contiene.

Ok entonces stoy de acuerdo y grax x aklarar xD.

Salu2!

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

Hola pod, sólo te scribo para decirte que he leído varias veces x el foro que dices que 'el espacio siempre ha sido infinito y que lo sigue siendo' (supongo que te refieres a su tamaño) y personalmente no estoy de acuerdo con eso. De hecho, independientemente de mi opinión, creo que alguna vez también leí que se dijo que el modelo lambda-cdm decía lo mismo y realmente no es así (si piensas que realmente sí que lo dice ya sabes que puedes ponernos las correspondientes referencias).

Si quieres desarrolla tu idea y añade las referencias que creas convenientes y cuando lo hagas ya entramos a fondo en el tema xD.

Salu2!

ola drey ian, asias x scrivime. xD

No me refiero exactamente al tamaño, sino a la "cantidad de puntos" que contiene (entrecomillado porque es una expresión de divulgación), lo que ocurre es que cambia la distancia entre esos puntos. Con infinito queremos decir: 1. no tiene limites, si avanzamos en una dirección nunca llegamos a una frontera; y 2. no es cerrado, si avanzamos en una dirección nunca volvemos al punto de partida. Obviamente, en el momento en que el factor de escala tiende a cero, la distancia entre cualquier par de puntos es cero; en ese caso el "tamaño" seria cero. No obstante, incluso en ese caso, el universo sigue siendo infinito según los dos criterios anteriores. Una cosa es la variedad y otra la métrica que define la distancia entre puntos.

No hace falta ir al lambda-cdm. Cualquier universo FRW cumple con lo que digo (excepto si la curvatura es negativa, claro, en cuyo caso el espacio cerrado y finito).

Mi forma de explicarlo proviene básicamente (con aportaciones propias) de las clases del catedrático de la UB Eduard Salvador, reconocido como uno de los mayores expertos en cosmología del país. Creo que también ha colaborado en alguna obra de divulgación; recuerdo una en que aparecía con Jorge Wagensberg (director del museo de la ciencia de Barcelona y reconocido divulgador) y Eudald Carbonell (arqueólogo de atapuerca, si no me equivoco). Creo que el autor principal del libro era el periodista Jordi Llompart, que entrevistaba a los tres científicos. Difícilmente encontrarás explicaciones divulgativas en artículos de investigación.

La explicación se basa en un simple hecho. Si tomamos un universo FRW podemos tomar las diferentes hipersuperficies de tiempo cosmológico constante (la tipica foliación). La diferencia entre ellas es la escala, obviamente. Podemos hacer, fácilmente, un isomorfismos entre los puntos de cada una de estas hiper-superficies. Por lo tanto, a todos los efectos, podemos decir que "son los mismos puntos". Esto queda puesto aún más en evidencia si en vez de las coordenadas usuales, utilizamos las coordenadas comóbiles (yo siempre las he visto con el símbolo $\chi$, aunque supongo que puede variar; básicamente es hacer un cambio de coordenadas en la métrica de forma que el factor de escala quede absorbido dentro de los diferenciales, similar a lo que se hace con el tiempo conforme). En estas coordenadas, cada punto del espacio tiene siempre las mismas coordenadas independientemente de la expansión. Sin embargo, la distancia entre diferentes puntos sigue aumentado (obviamente, eso no depende de las coordenadas utilizadas). Todo esto lo puedes encontrar en cualquier libro de cosmología básica.

Este argumento sigue siendo válido mientras lo sea FRW. Es decir, mientras la relatividad siga siendo correcta. Si te fijas, siempre que hablo de estas cosas procuro dejar bien claro que la singularidad implica que nuestras teorías no son válidas a su alrededor (y, por lo tanto, todo lo que digo yo también). Precisamente, por ese motivo el que siempre digo que el big bang, en cualquiera de sus modelos (incluido el lambda-cmd) no es una teoría del origen del universo, sino de su evolución. En cualquier momento de la historia cosmológica en que sea válido el modelo lambda-cdm (con k=0), su métrica es la de FRW y por tanto es infinito.

[Drell Yan]

Re: Espacio y origen del BigBang

Hola pod, sólo te scribo para decirte que he leído varias veces x el foro que dices que 'el espacio siempre ha sido infinito y que lo sigue siendo' (supongo que te refieres a su tamaño) y personalmente no estoy de acuerdo con eso. De hecho, independientemente de mi opinión, creo que alguna vez también leí que se dijo que el modelo lambda-cdm decía lo mismo y realmente no es así (si piensas que realmente sí que lo dice ya sabes que puedes ponernos las correspondientes referencias).

Si quieres desarrolla tu idea y añade las referencias que creas convenientes y cuando lo hagas ya entramos a fondo en el tema xD.

Salu2!

[pod]

Re: Espacio y origen del BigBang

[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]

El tipo de singularidad del big bang es muy diferente a la de los agujeros negros. Técnicamente decimos que la primera es tipo espacio tiempo que la otra es tipo espacio. En lenguaje más común, significa que una no tiene duración pero ocupa todo el espacio; mientras que la otra no tiene extensión pero ocupa todo el tiempo (por lo menos, todo el tiempo entre su creación y evaporación). Lo primero (la del big-bang) es muy extraña, ya que no estamos muy acostumbrados a cosas que tienen extensión pero no duración (en física teórica puede haber más ejemplos, pero sigue siendo algo raruno). Por contra, lo segundo es muy común: todas las partículas lo cumplen, ocupan un punto y viven desde que nacen hasta que mueren.

En definitiva, las singularidades son de tipos muy diferentes, así que es poco probable que tengan el mismo origen. Eso sí, en ambos casos tienen el mismo significado: las teorías no funcionan en ese rango. Cuando tengamos una buena teoría de la relatividad cuántica, entonces (esperemos) dejaremos de tener singularidades.