¿Tiene el universo un centro?

[JGabrielRE]

Hola, mi duda surge a partir del hilo y la figura que se muestra en https://forum.lawebdefisica.com/foru...750#post361750 en el que se habla sobre el radio del universo.

No sé si tiene sentido o no, pero mi pregunta es ¿se puede decir que el universo tiene un centro?

Gracias y saludos.

[javisot20]

El universo observable es una esfera centrada en nosotros, por definición.

En el hilo se hablan de otras cosas y se hacen ciertas suposiciones que permiten calcular un supuesto determinado llegando a un acuerdo.
Se asume que existe un universo no observable muy parecido en ciertos aspectos al observable. Esto permite preguntarse y dar una descripción matemática coherente de ciertos valores del supuesto universo total.
(La planitud del universo observable es el nexo de unión)

El universo no observable y el universo total no sabemos si tienen centro, en principio son supuestos.

[Richard R Richard]

Hola,trataré de explicarlo por analogía.

Supón un universo unidimensional, solo puedes ir hacia adelante y hacia atrás, además supón que el universo total es más grande de lo que puedes observar, hasta donde puedes observar verás universo, pero no todo lo que en él hay, esto lo sucede tanto para adelante como para atrás, supón que marcas un punto de partida y comienzas a andar en uno de los sentidos, si el universo es curvo con curvatura negativa, entonces si avanzas el suficiente tiempo en el mismo sentido, aunque durante todo el camino nunca veas todo el universo completo en el mismo instante , regresaras al punto de partida en algún momento, ¿Ese universo tiene centro? No, cualquiera de los puntos es igual a los demás, desde cada punto se ve la misma cantidad de universo hacia adelante y hacia atrás, siempre estamos en medio de lo que podemos ver, pero no necesariamente es el centro de ese universo en particular.

Vayamos a 2 dimensiones si el universo es curvo, ahora estas en la superficie una esfera, si escoges un punto y comienzas a andar sin cambiar de dirección y sentido tarde o temprano regresas al punto de partida, sin importar tampoco el ángulo que hayas escogido como dirección, de nuevo lo que ves es una pequeña porción de la superficie de la esfera que parece centrada en ti , pero con cualquier punto de partida y cualquier dirección sucederá lo mismo, no tiene nada de especial uno respecto de otras elecciones, por lo tanto no hay centro, nunca hemos hallado un borde.

Ahora vayamos a lo que creemos es nuestro espacio tiempo de 3 dimensiones espaciales, si es una 3-esfera, no importa si es hacia arriba o abajo, izquierda o derecha, delante o hacia atrás, si el universo es curvo con curvatura negativa, entonces pasada cierta cantidad distancia, volveríamos al punto de partida, y eso sucedería para cualquier punto del universo, aquí o en Andrómeda, o en la galaxia más lejana que hayamos podido observar. Pero ya sabemos que tenemos un límite para poder observar en cualquier dirección, dado por la edad del universo, y la tasa con que este se expande, por lo que quizá nunca podremos regresar al punto de partida si hacemos el experimento, solo salvando esos temas podemos imaginar una nave enviada en línea recta (por una geodesia) de este universo regresará al punto de partida pasado cierta cantidad de tiempo, cada vez que avanza deja de ver una parte del universo por detrás y observa una nueva parte por delante hasta regresar al punto de partida. ¿Esto quiere decir que el universo tiene centro?, pues por analogía no, todos los puntos del espacio son igualmente probables de ser un centro, y sí sabemos que ese punto es el centro de su propio universo observable.

Lo que se calcula en ese hilo es el Radio del universo total con base en las mediciones de curvatura experimentales y al radio de la esfera observable en todas direcciones desde nuestro punto de vista desde la ubicación de la tierra en el espacio y para este momento de la historia el universo. Pero como expliqué, según la teoría, ese radio es el mismo para cualquier otro punto que se escoja del universo, y si bien todos los puntos parecen ser centro, pues ninguno lo es o todos lo son, ninguno es más privilegiado que otro.

Saludos

[Jaime Rudas]

No sé si tiene sentido o no, pero mi pregunta es ¿se puede decir que el universo tiene un centro?

El universo observable es una esfera centrada en nosotros, por definición.

Correcto.

Se asume que existe un universo no observable muy parecido en ciertos aspectos al observable.
[...]
El universo no observable y el universo total no sabemos si tienen centro, en principio son supuestos.

No, cuidado, el universo observable tiene centro, pero el universo total no lo tiene. Además, el universo observable tiene límites, pero el universo total no los tiene.

La figura que se muestra en el comentario #6 es simplemente una analogía que nos permite imaginarnos (o visualizar) cómo sería un universo de dos dimensiones (la superficie de la esfera) si estuviera inmerso en un espacio de tres dimensiones. Pero es solo eso, porque, en realidad, no existiría ni el interior ni el exterior de la esfera; solo existiría la superficie de la esfera. Y al no existir el interior de la esfera, tampoco existiría el centro.

[javisot20]

Y al no existir el interior de la esfera, tampoco existiría el centro.

Por ejemplo el planeta tierra tiene centro pero la corteza del planeta tierra no, eso lo entiendo. Existe un centro para la corteza del planeta tierra pero no es un punto contenido en la corteza del planeta tierra.

¿Aunque exista solo la superficie de la esfera (universo total) habría un centro que no estaría contenido ni en el universo observable ni no observable?

¿Si existe radio del universo total (Rc) implica que existe centro del universo total no contenido en la superficie, o puede existir radio del universo total sin centro?

[Jaime Rudas]

¿Aunque exista solo la superficie de la esfera (universo total) habría un centro que no estaría contenido ni en el universo observable ni no observable?

Para que eso se diera, tendría que haber una dimensión espacial adicional y, hasta donde sabemos, no la hay; o sea, las dimensiones espaciales son 3, no 4.

¿Si existe radio del universo total (Rc) implica que existe centro del universo total no contenido en la superficie, o puede existir radio del universo total sin centro?

Si te fijas en todo este hilo, cuando hablamos de Rc, nos referimos al radio de curvatura, no al radio del universo. Y lo hacemos así porque, cuando hablamos de curvatura, nos referimos a curvatura intrínseca, de la que puedes ver una descripción, por ejemplo, aquí.

[JGabrielRE]

Muchas gracias a todos por vuestras respuestas. La verdad es que visualizar la curvatura es algo complicado. Y si ya hablamos de curvatura intrínseca o extrínseca, la cosa se complica.

salvando esos temas podemos imaginar una nave enviada en línea recta (por una geodesia) de este universo regresará al punto de partida pasado cierta cantidad de tiempo, cada vez que avanza deja de ver una parte del universo por detrás y observa una nueva parte por delante hasta regresar al punto de partida.

El hecho anterior de que una nave viajando en línea recta acabe regresando al punto de partida ¿se debe a que el universo es "cerrado" (no sé si es el término correcto)? ¿O es consecuencia de que el universo sea curvado con curvatura negativa?

La figura que se muestra en el comentario #6 es simplemente una analogía que nos permite imaginarnos (o visualizar) cómo sería un universo de dos dimensiones (la superficie de la esfera) si estuviera inmerso en un espacio de tres dimensiones. Pero es solo eso, porque, en realidad, no existiría ni el interior ni el exterior de la esfera; solo existiría la superficie de la esfera. Y al no existir el interior de la esfera, tampoco existiría el centro.

Vale, entonces se podría mantener la analogía y, aunque parece haber un centro, hay que ver que dicho centro no existe, excepto que el universo tenga una dimensión adicional. Con dicha analogía es fácil entender que no existe ningún centro situado en la propia superficie de la esfera.

Gracias y saludos.

[Richard R Richard]

El hecho anterior de que una nave viajando en línea recta acabe regresando al punto de partida ¿se debe a que el universo es "cerrado" (no sé si es el término correcto)? ¿O es consecuencia de que el universo sea curvado con curvatura negativa?

No se tampoco si el termino correcto es cerrado, eso creo te lo pueden aclarar mejor que yo, pero creo que si se lo puede decir acotado, más longitud que la mitad de ese camino no te puedes alejar de ningun punto.
Que la curvatura negativa sea la que da ese resultado es una convension matemática, la positiva sería hiperbolica, donde el universo sería infinito o sin cota , pero también sin limite, no le hallarias borde nunca, si la curvatura es nula es universo es plano, y sería una casualidad que así fuera de los infinitos valores de curvatura que puede tomar sea justo cero, en ese caso tambien es ilimitado o no acotado y sin borde.

En el caso que nos ocupa de geometria esférica, es limitado o acotado por lo que dije antes, pero tampoco tiene borde , hacia donde viajes siempre habrá más galaxias y cúmulos de galaxias en todas direcciones y sentidos, hasta que la escena se te vuelva conocida en las inmediaciones del punto de partida.

Saludos

[carroza]

Hola. Creo que el término correcto es "compacto", que matemáticamente corresponde a cerrado y acotado. Una recta, un plano, un espacio tridimensional son variedades no compactas.

Una circunferencia, la superficie de una esfera, un toro (donuts), el volumen de una , hiperesfera son variedades compactas.

Los matemáticos del foro podrán corregirnos.

En el caso que nos ocupa, un espacio-tiempo elíptico es compacto con respecto a las variables espaciales. Un espacio tiempo plano o hiperbólico son no compactos con respecto a las variables espaciales.

La compacidad con respecto a la variable temporal depende de que haya o no un "big crunch".

Saludos

[JGabrielRE]

Gracias a todos. Ya tengo resuelta y más clara mi duda: el universo no tiene centro.

Mi siguiente duda, pero esa ya sería para otro hilo, es si la Relatividad Especial es compatible con un universo cerrado o compacto. Mi opinión ahora mismo es que no, pero ya lo discutiremos en otro hilo para ver qué opináis.

Gracias y saludos.