¿Podría el universo expandirse más rápido que la velocidad de la luz?

[Jaime Rudas]

Yo creo que no [son simultáneas], observa una línea después de donde citas,

• También interpreté que primero expandía detrás acelerando hasta la mitad del recorrido, y que luego deceleraba comprimiendo el resto del viaje, por eso decía que no eran simultaneas las curvaturas de expansión y compresión. Ese "consideremos ahora" es después de un antes que fue donde aparece la perturbación que lo aleja de A, nada dice exista otra de la que lo acerca a B, que a mi parecer ésta sería la perturbación modificada.

Bueno, en el párrafo citado no lo dice, pero si lo muestra, por ejemplo, en la figura 1 donde anota: «the volume elements are expanding behind the spaceship, and contracting in front of it».

Reitero para qué necesita él hablar de acelerar con aceleración de módulo $a$ si te da lo mismo mientras la burbuja resista, En todos los saltos SCIFI nos muestran el salto sin que se le muevan los pelos...ya se que eso no es la física que debatimos, pero realmente si la métrica garantiza el interior imperturbable , que importa el exterior ...te da lo mismo 299792458m/s^2 de aceleración por fuera de aceleración o mil veces superior, la RG no se violaría de ninguna manera en ninguno de los dos casos.

Pero es que en ninguna parte dice que haya algún límite para la aceleración. Puede ser tan alta como quieras, pero, lo que no puede ser es infinita. O sea, la velocidad no puede saltar de 0 a 2 sin pasar por 1.

[javisot20]

Añado por tenerlo presente en la charla que las condiciones de nulidad son: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Cond...e_energ%C3%ADa, en el apartado de formulación matemática.

"Existen diversas propuestas de condiciones de energía usadas comúnmente con diferentes propósitos entre ellas están:

• La "condición para la energía asociada a vectores lumínicos" (Null energy condition)
• La "condición débil para la energía" (Weak energy condition)
• La "condición dominante para la energía" (Dominant energy condition)
• La "condición fuerte para la energía" (Strong energy condition)

Cada una de las condiciones posee una versión "promediada", en que las propiedades anteriores debe satisfacerse sólo en "promedio" a lo largo de las líneas integrales de ciertos campos vectoriales. Ya que de lo contrario el efecto Casimir conduciría a excepciones."

Todo el enlace es interesante pero lo traigo sobre todo para mencionar que warp, al igual que muchos modelos de agujeros de gusano y otros objetos exóticos violan una o varias de las condiciones anteriores. Violar las condiciones anteriores implica deformación plástica, no violarlas implica deformación elástica.

En este sentido podría entender que warp produzca deformación plastica y su "movimiento" se base en eso, es una solución exacta, interesante pero no física.

[Jaime Rudas]

En este sentido podría entender que warp produzca deformación plastica y su "movimiento" se base en eso, es una solución exacta, interesante pero no física.

La deformación del mecanismo de Alcubierre es del mismo tipo que la deformación de la expansión del universo que, estamos seguros, sí se da en la naturaleza.

¿En qué sentido entiendes que la deformación warp sea plástica?

[javisot20]

La deformación del mecanismo de Alcubierre es del mismo tipo que la deformación de la expansión del universo que, estamos seguros, sí se da en la naturaleza.

¿En qué sentido entiendes que la deformación warp sea plástica?

Si te fijas Jaime, en el artículo original de Miguel que has compartido, en el apartado de sumary and conclusions, el propio Miguel en ningún momento esconde que su solución viola las condiciones de energía.

Esto lo tenemos claro.

Ahora, ¿por qué violar las condiciones de energía implica deformar plasticamente el ET y no violarlas implica deformación elástica?,

[Jaime Rudas]

Si te fijas Jaime, en el artículo original de Miguel que has compartido, en el apartado de sumary and conclusions, el propio Miguel en ningún momento esconde que su solución viola las condiciones de energía.

Esto lo tenemos claro.

Sí, de hecho, el punto II.C. del artículo está dedicado precisamente a las violaciones de las condiciones de energía, pero lo que no logro ver es cómo se relaciona esto con que la deformación sea plástica o elástica, teniendo en cuenta que la deformación de Alcubierre es del mismo tipo que la que se da en la expansión del universo.

Por otra parte, noto en el artículo de la Wikipedia que tampoco hay una relación tan directa entre que haya violaciones a las condiciones de energía y que la solución no se pueda dar en la naturaleza, ya que, por ejemplo, la inflación cósmica las viola y pocos cosmólogos dudan de que hubiera ocurrido.

[Richard R Richard]

Bueno, en el párrafo citado no lo dice, pero si lo muestra, por ejemplo, en la figura 1 donde anota: «the volume elements are expanding behind the spaceship, and contracting in front of it».

Sí, claro, así es como todo el mundo lo ha entendido, pero no está claro justo en ese párrafo.

Pero es que en ninguna parte dice que haya algún límite para la aceleración. Puede ser tan alta como quieras, pero, lo que no puede ser es infinita. O sea, la velocidad no puede saltar de 0 a 2 sin pasar por 1.

Exacto a eso me refería con que no pueda ser una función salto o escalón, , hay que exigir una continuidad a las cosas.

Si del modo que el univeso expande vas a expandir el espacio detrás de la nave, observa que la tasa de creación de espacio depende de la función $a(t)$ es decir de $\dot a$
si a es constante su derivada es cero y el espacio no expande.
En este símil de expansión por detrás hay que primero curvar el espacio(esto es lo que llamo curvar elásticamente) [cambiar la métrica]
Luego dejar pasar un tiempo para que se cree el espacio a tasa $\dot a$ (esa expansión es irreversible o plástica) [evolución sobre la métrica]
Entonces si deformo por detrás ,si comprimo por delante reduciendo el espacio con energía inversa o lo que fuere ,solo un instante , al quitar la deformación el avance fue mínimo, si dejo pasar para mas tiempo el avance es irreversible, por mas que la recuperación del espacio original luego de dejar de aplicar energía (la parte elástica) te retrotraiga un poco.[recuperar la métrica original]

Es por eso que digo que si avanza en el interior tiene el mismo efecto que hacer pasar mucho mas tiempo expandiendo por detrás. Consecuencia avanzo mas rápido en el mismo tiempo. Así es como lo entendí siempre. Por eso me sorprendió que diga que se detuviera...

Saludos

[javisot20]

Una reflexión, https://www.youtube.com/live/hy0d6Eq...oXe7w0npfFpsTb, en esta entrevista de Javier Santaolla y Miguel Alcubierre podemos ver a partir del minuto 44:00 como Miguel le comenta a Javier que el artículo sobre warp es algo que escribió hace 25 años en un arrebato de inspiración (dice que lo escribió en un día, pero posiblemente sea más tiempo) y que jamás volvió a trabajar en ello.


Richard, en el link de wikipedia que has compartido de la métrica de Alcubierre pone:

"No se violaría ninguna ley física de las previstas por la teoría de la relatividad ya que dentro de la "burbuja de deformación" nada superaría la velocidad de la luz; la nave no se desplazaría dentro de tal burbuja sino que sería llevada por la misma, la nave dentro de la burbuja nunca viajaría más rápido que un haz de luz."

Es contradictorio, en ese mismo link más abajo también pone que son violadas las condiciones de energía, hay mucha información aproximada entonces lo mejor es centrarnos en el artículo original del autor.



Intentaba plantear una analogía aprovechando la tuya Jaime de la cinta "elástica". Supón que la cinta no viola las condiciones de energía y es elástica, quiere decir que por muchos pernos rojos que pongamos la cinta recuperará su longitud original al quitarlos, recuperamos la métrica original, etc. En cambio que la cinta viole las condiciones implica que al retirar los pernos rojos la cinta tendrá otra medida, como sucede con cualquier cinta real al estirarla demasiado.

Los pernos rojos moviéndose siempre la misma distancia en el mismo tiempo es la velocidad de la luz, la deformación de la cinta durante el movimiento de los pernos es la expansión superlumínica, incluso warp. La diferencia entre la expansión superlumínica y warp es que una se construye con energía oscura (constante cosmológica) mientras que warp se construye con materia exótica, que es cierto, violan las condiciones de energía y deforman plásticamente el ET, pero no son lo mismo.

[Richard R Richard]

Si la nave no se mueve en absoluto en el espacio local, porque aclarar que nunca viajaría más rápido que la luz, entonces surge la pregunta obligada...¿ viaja o no viaja, se mueve o no se mueve en el espacio local?... respuesta: si lo hace, es a velocidad menor a c, si no lo hace y es "estática", con solo escribir esa palabra ya no hay margen para elucubrar nada y fin al menos para mi del misterio.

[Jaime Rudas]

Si del modo que el univeso expande vas a expandir el espacio detrás de la nave, observa que la tasa de creación de espacio depende de la función $a(t)$ es decir de $\dot a$
si a es constante su derivada es cero y el espacio no expande.
En este símil de expansión por detrás hay que primero curvar el espacio(esto es lo que llamo curvar elásticamente) [cambiar la métrica]
Luego dejar pasar un tiempo para que se cree el espacio a tasa $\dot a$ (esa expansión es irreversible o plástica) [evolución sobre la métrica]
Entonces si deformo por detrás ,si comprimo por delante reduciendo el espacio con energía inversa o lo que fuere ,solo un instante , al quitar la deformación el avance fue mínimo, si dejo pasar para mas tiempo el avance es irreversible, por mas que la recuperación del espacio original luego de dejar de aplicar energía (la parte elástica) te retrotraiga un poco.[recuperar la métrica original]

Es por eso que digo que si avanza en el interior tiene el mismo efecto que hacer pasar mucho mas tiempo expandiendo por detrás. Consecuencia avanzo mas rápido en el mismo tiempo. Así es como lo entendí siempre. Por eso me sorprendió que diga que se detuviera.

Lo siento, Richard, pero no entiendo nada de esto.

Tal vez si explicas frases por frase:

«En este símil de expansión por detrás hay que primero curvar el espacio(esto es lo que llamo curvar elásticamente) [cambiar la métrica]»

¿De cuál símil estás hablando? ¿A qué curvatura del espacio te refieres? ¿Por qué consideras que es una curvatura elástica?

[Jaime Rudas]

Una reflexión, https://www.youtube.com/live/hy0d6Eq...oXe7w0npfFpsTb, en esta entrevista de Javier Santaolla y Miguel Alcubierre podemos ver a partir del minuto 44:00 como Miguel le comenta a Javier que el artículo sobre warp es algo que escribió hace 25 años en un arrebato de inspiración (dice que lo escribió en un día, pero posiblemente sea más tiempo) y que jamás volvió a trabajar en ello.

Sí, pero la entrevista es de hace cinco años y su nuevo artículo, de hace dos.

Richard, en el link de wikipedia que has compartido de la métrica de Alcubierre pone:

"No se violaría ninguna ley física de las previstas por la teoría de la relatividad ya que dentro de la "burbuja de deformación" nada superaría la velocidad de la luz; la nave no se desplazaría dentro de tal burbuja sino que sería llevada por la misma, la nave dentro de la burbuja nunca viajaría más rápido que un haz de luz."

Es contradictorio, en ese mismo link más abajo también pone que son violadas las condiciones de energía, hay mucha información aproximada entonces lo mejor es centrarnos en el artículo original del autor.

Bueno, pero es que las condiciones de energía no son leyes físicas previstas por la teoría de la relatividad y, por tanto, no hay contradicción.

Intentaba plantear una analogía aprovechando la tuya Jaime de la cinta "elástica". Supón que la cinta no viola las condiciones de energía y es elástica, quiere decir que por muchos pernos rojos que pongamos la cinta recuperará su longitud original al quitarlos, recuperamos la métrica original, etc. En cambio que la cinta viole las condiciones implica que al retirar los pernos rojos la cinta tendrá otra medida, como sucede con cualquier cinta real al estirarla demasiado.

Los pernos rojos moviéndose siempre la misma distancia en el mismo tiempo es la velocidad de la luz, la deformación de la cinta durante el movimiento de los pernos es la expansión superlumínica, incluso warp. La diferencia entre la expansión superlumínica y warp es que una se construye con energía oscura (constante cosmológica) mientras que warp se construye con materia exótica, que es cierto, violan las condiciones de energía y deforman plásticamente el ET, pero no son lo mismo.

Pues, fíjate que la Wikipedia pone a la energía oscura como otro de los muchos ejemplos de la realidad física donde también se violan de las condiciones de energía:

Many energy conditions are known to not correspond to physical reality—for example, the observable effects of dark energy are well-known to violate the strong energy condition.

Por otra parte, ¿podrías explicar a qué te refieres cuando dices que warp deforma plásticamente el espacio-tiempo?

[javisot20]

Sí, pero la entrevista es de hace cinco años y su nuevo artículo, de hace dos.

Correcto, volvió a "trabajar" en ello hace 2 años, pero notarás que en el artículo original desarrolla la idea mientras que este último artículo está plenamente dedicado a las violaciones y los problemas, incluso dispone apartado de curvas temporales cerradas.

Este último artículo llega 28 años tarde.

Bueno, pero es que las condiciones de energía no son leyes físicas previstas por la teoría de la relatividad y, por tanto, no hay contradicción.

Es cierto que las condiciones de energía no son las leyes físicas, pero una solución que viola las condiciones de energía entendemos que viola las leyes físicas. Un agujero de gusano que permite viajar de A a B en tiempo absurdo entendemos que viola las condiciones de energía por estar construido con materia exótica, lo que se traduce en violación de las leyes fisicas.

Las curvas temporales cerradas violan las leyes físicas de la relatividad y el último artículo de Miguel concluye al final del todo " Finally, it was shown that these spacetimes induce closed timelike curves" (para una extensión de la métrica de Alcubierre en 2 dimensiones)

Pues, fíjate que la Wikipedia pone a la energía oscura como otro de los muchos ejemplos de la realidad física donde también se violan de las condiciones de energía:

La materia o energía ordinarias generan soluciones ordinarias que no violan ninguna condición, la materia o energía exóticas generan soluciones exóticas que violan alguna o todas las condiciones, podemos suponer que lo oscuro no es afín a las condiciones de energía.

Por otra parte, ¿podrías explicar a qué te refieres cuando dices que warp deforma plásticamente el espacio-tiempo?

Me refiero a,

-Violar condiciones de energía=deformar plást. el ET

-Warp viola las condiciones de energía por tanto warp deforma plásticamente el ET

- ¿Cómo viola warp las condiciones de energía?
El último artículo es perfecto, lo explica detalladamente.

-¿Cómo se traduce esa violación en el movimiento de warp?
Eso me supera para explicarlo pero también debe deducirse en el último artículo, lo estoy buscando, de no violar las condiciones de energía y con ello no deformar plásticamente el ET warp no se movería de la posición x.

[Jaime Rudas]

Es cierto que las condiciones de energía no son las leyes físicas, pero una solución que viola las condiciones de energía entendemos que viola las leyes físicas. .

¿Entonces la energía oscura viola las leyes de la física?

[Weip]

Hola Jaime, un pequeño inciso. Si interpretamos la energía oscura como materia y la ponemos en el tensor de energía momento, acabamos con el incumplimiento de la condición nula de energía. Pero eso quiere decir que, posiblemente, la energía oscura no forme parte del tensor de energía-momento. Es por eso que suele ir al lazo izquierdo de las ecuaciones de Einstein en forma de constante cosmológica. Aún no sabemos su origen así que, que la energía oscura incumpla o no las condiciones de energía, es difícil de decir.

Lo que comenta javisot20 en verdad es muy relevante, pues casi todos los teoremas importantes en relatividad general llevan por hipótesis la condición nula de energía. Si hay un incumplimiento, la estructura causal del espaciotiempo se viene abajo típicamente. Así pues, la métrica de Alcubierre tiene bastantes problemas para ser considerada física, por ello es más una curiosidad que otra cosa. Al menos así lo veo yo.

[Jaime Rudas]

Entendido, Weip. Gracias por la explicación.

[javisot20]

¿Entonces la energía oscura viola las leyes de la física?

Sí, pero no cabe duda de la existencia de la energía oscura y además la tenemos controlada, no podemos decir lo mismo de la materia exótica.

[Jaime Rudas]

Sí, pero no cabe duda de la existencia de la energía oscura y además la tenemos controlada,

Lo siento, pero no puede existir nada que viole las leyes de la física. Si así fuera, dejarían de ser leyes.

[Alriga]

..cuando se trata del espacio-tiempo hay "algo" (que desconozco, relacionado con RG) que hace que esta relación causal pueda romperse sin problemas mayores…

Hola teclado, en la Expansión del Universo según la Relatividad General, (modelo ΛCDM) no hay violación de la causalidad. Si nos explicas qué te hace creer que sí la hay, (repito: en ΛCDM; no digo nada ni diré de la métrica de Alcubierre) intentaremos rebatirlo.

…¿A qué distancia está la frontera del Universo observable?

La frontera de nuestro universo observable está ahora a 46.2 miles de millones de años luz de nosotros y se llama Horizonte de Partículas, hice una breve descripción de él y de su relación con la causalidad en:

…el horizonte de partículas HP es una definición que nada tiene que ver ni con el CMB ni con fotones reales ni con neutrinos reales ni con ninguna otra partícula real de la Física conocida. No es algo físico, es una definición matemática.

El HP es la distancia a la que se encuentran hoy los puntos de donde podrían haber partido las señales más antiguas que viajando a la velocidad de la luz, habrían tenido tiempo de llegar a nosotros.

Esas señales son unas señales hipotéticas ("mágicas" si tu quieres) que no habrían interaccionado con nada desde que partieron, y que la única condición que cumplen es que viajan a la velocidad de la luz y que partieron en el momento del nacimiento del universo.

El HP es también la distancia que separaría ahora de nosotros a una hipotética señal que hubiese partido de nosotros a la velocidad de la luz en el instante de nacimiento del universo y que no hubiese interaccionado con nada: si el universo hubiese nacido estático (sin expansión) hace 13787 millones de años, esa hipotética señal se habría alejado ahora hasta 13787 Maños-luz de nosotros. Pero en nuestro universo en expansión, esa hipotética señal estaría más lejos a causa de la recesión, estaría a 46189 millones de años luz de nosotros. Es la máxima distancia teórica a la que una señal (causa) generada por nosotros podría haber producido un efecto. Eso es el Horizonte de Partículas actual: la máxima distancia teórica a la que ha tenido tiempo de llegar una causa desde el nacimiento del universo, para producir un efecto…

Puede interesarte repasar el hilo Antigüedad del universo post#7 en el que analizamos el famoso diagrama de Davis-Lineweaver.

...¿Cómo es posible que un objeto que se aleja a 3c siga teniendo una conexión causal con nosotros?...

Mira el post#10 de ese mismo hilo de la "antigüedad del universo" a ver si te aclara dudas:

Actualmente (ahora) nos están llegando fotones con z=1, z=3, z=10, z=1000 ... Los más lejanos que vemos ahora son los de z=1089.8 del fondo cósmico de microondas debido a que antes el universo no era transparente. Me centro en la línea dibujada de z=3 (para el resto de "zetas" la explicación es análoga). Esa línea de puntos quiere representar el movimiento en el espacio y el tiempo del objeto (galaxia) que emitió los fotones que nos están llegando ahora con z=3

Cuando esos fotones que vemos ahora con z=3 partieron, (por ejemplo procedentes de una supernova) el tiempo cósmico era de 2144 Maños y entonces, cuando la supernova estalló, su distancia a nosotros era de 5303 Maños-luz (punto azul). Los fotones han estado viajando hacia nosotros por el Cono de Luz, primero alejándose, después de atravesar el RH (punto verde) acercándose, y nos han llegado ahora 11643 Maños después de su emisión.

Mientras tanto la galaxia anfitriona de la supernova, se ha estado alejando de nosotros debido a la expansión: la línea de puntos z=3 corresponde a ese aumento de distancia de la galaxia a nosotros con el paso del tiempo. Ahora está a una distancia (intersección de la línea de puntos z=3 con la línea horizontal "now") de 21214 Maños-luz. Todo lo que pasó en esa galaxia z=3 a la izquierda del punto azul, ya lo hemos visto en el pasado. Ahora estamos viendo justo lo que pasó en el punto azul. Y todo lo que pasará en esa galaxia entre el punto azul y el punto amarillo lo veremos en el futuro. El punto amarillo de tiempo cósmico ~9 mil millones de años luz corresponde a cuando la galaxia z=3 cruzó más allá del Horizonte de Sucesos. Nada de lo que suceda en la galaxia z=3 a la derecha del punto amarillo podremos verlo nunca: los eventos acaecidos o por acaecer en la galaxia z=3 a la derecha del punto amarillo, no pueden tener relación causal con nosotros.

Solo podemos ver fotones de z<1089.8 factor de escala a=1/(1+z)=0.000917 por el motivo explicado, pero podemos preguntarnos cual sería la distancia a nosotros de un hipotético objeto cuyos fotones nos estuviesen llegando ahora con un $z \rightarrow \infty$ factor de escala $a\rightarrow 0$

El "particle horizon" (Horizonte de Partículas HP) es la distancia a nosotros ahora de ese hipotético objeto de redshift infinito, (intersección de la línea de trazos"particle horizon" con la línea horizontal "now"), está a 46189 Maños-luz de nosotros. Explicándolo al revés: si en el instante del inicio del universo nosotros hubiésemos emitido un fotón, ese fotón si no hubiese interaccionado nunca con nada, estaría ahora a una distancia de 46189 Maños-luz de nosotros. (Ver más detalles en el post#32)

La línea de trazos "particle horizon" representa los extremos de los Horizontes de Partículas sucesivos para cada momento, y creo que no pinta nada en ese gráfico, contribuyendo a liar más que ayudar.

Saludos.

Saludos.

[Jaime Rudas]

Tamara DAVIS

[Alriga]

Gracias Jaime Rudas , ortografía corregida, saludos.

[Richard R Richard]

La gravitación es un ejemplo de deformación elástica, tienes un ET plano, colocas una masa tienes un ET curvo, quitas la masa tienes el mismo ET plano. Las distancias entre puntos alejados de la masa no varían sensiblemente.
Pero una deformación como la introducida por energía oscura, crea o suprime espacio, de un ET plano, pasado el efecto o extraída la fuente de Energía (por medio de una onda gravitacional que aumente o disminuya el espacio circundante) (Editado:aclaro que sigo pensando en la métrica alcubierre no FRLW) la distancia entre objetos no es vuelta a modificar objetos lejanos aumentaron o disminuyeron su distancia,y así quedan, el ET queda plano de nuevo pero con distancias diferentes, ese cambio que no vuelve a lo original es su deformación plástica. Me atrevo a más no se si queda plano de nuevo. Visto los resultados en FRLW no sería muy fácil demostrarlo, ni tampoco demasiada la curvatura residual..

Digamos que una onda de estas()las de Alcubierre) te alcanza las estrellas de fondo se corren de su posición habitual y allí quedan en una nueva posición. Sin embargo la gravitación las corre por un periodo transitorio, pasado el efecto recuperan su posición en el firmamento. Así Einstein probó su teoría con Eddington y Hubble mirando al sol, o puede predecir efectos en cruces de Einstein.