Divulgación Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

[SocraticoMayeutico]

Hola de nuevo, hacía mucho que no pasaba por aquí pero siguen mis intereses por aprender cosas.

Mis dudas son sobre el espacio y el tiempo. Un día aprendí que la definición de tiempo que usa la física es "[FONT=arial]magnitud escalar que permite medir el intervalo que media entre dos sucesos en un sistema bajo observacion". Según esta definición el tiempo comenzó a existir con el Big Bang. No obstante, esa definición de tiempo choca con el concepto aristotélico de tiempo, según el cual el tiempo es eterno. Y de hecho, nuestra intuición humana nos da una idea de tiempo más cercana a la aristotélica que a la de la física moderna, ya que es inevitable pensar en "antes del tiempo", y en tanto que pensamos "antes" estamos pensando en un tiempo. Por eso, imagino que existen dos conceptos distintos de tiempo, que no son excluyentes, pues ambos pueden ser válidos dependiendo de la perspectiva que se tenga en mente.

En este mismo foro aprendí que el Big Bang no es como yo creía que es. Creía yo que antes del Big Bang (usando la noción aristotélica de tiempo, pues de otro modo no podría considerar un "antes del Big Bang") la materia estaba concentrara en un punto infinitesimal, y una vez sucedió el Big Bang la materia comenzó a expandirse por el espacio antes vacío. Aquí se me explicó que el espacio comenzó a existir con el Big Bang, al igual que el tiempo (según la definición de la física moderna). Ahora bien. Me pregunto algo: Así como "tiempo" puede significar cosas diferentes según se le de el significado aristotélico o el de la física moderna, y el tiempo aristotélico es infinito, y ciertamente ambos tipos de tiempo pueden existir, pues la existencia de uno no excluye la del otro. ¿Podría ser que ocurra que "espacio" pueda significar cosas diferentes según la perspectiva que se tome? Según esto, entiendo que el espacio entendido como lo entiende la física moderna acabaría donde acaban los límites del universo, y el "otro espacio" sería infinito. ¿Es eso posible?

De ser eso posible, podría ser que el[/FONT] espacio infinito tuviera más de un universo englobado en él. Entonces, ¿podría darse la existencia de otros universos? Eso es todo. Gracias y un saludo

[Jaime Rudas]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

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Según esto, entiendo que el espacio entendido como lo entiende la física moderna acabaría donde acaban los límites del universo, y el "otro espacio" sería infinito. ¿Es eso posible?[/FONT]

[FONT=arial]De acuerdo con el modelo más aceptado por la comunidad científica, el universo no tiene límites. O sea, no hay un sitio donde acabe el universo. Lo anterior no significa que sea infinito, aunque podría serlo.

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[FONT=arial]De ser eso posible, podría ser que el[/FONT] espacio infinito tuviera más de un universo englobado en él. Entonces, ¿podría darse la existencia de otros universos?

Hay hipótesis muy bien sustentadas (aunque todavía no confirmadas) que apuntan a la existencia de una multiplicidad de universos, unos finitos y otros infinitos. Puedes ver, por ejemplo, la hipótesis de la inflación caótica eterna.

[Cipriano]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Piensa que tanto para medir el espacio y el tiempo es necesario definir unos patrones, metro, segundo, etc. Por lo demás tiempo y espacio no son más que ciertas proyecciones del intervalo relativista. Es necesario entender que es el intervalo relativista antes de ponerse a filosofar sobre él. Dado que el espacio y el tiempo no son invariantes para distintos observadores pero si lo es el valor del intervalo relativista es mejor para entender dichos conceptos trabajar con el intervalo.

[pod]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Mis dudas son sobre el espacio y el tiempo. Un día aprendí que la definición de tiempo que usa la física es "magnitud escalar que permite medir el intervalo que media entre dos sucesos en un sistema bajo observacion". Según esta definición el tiempo comenzó a existir con el Big Bang.

Si damos por buena la definición entre comillas, en ella no aparece el concepto de big bang por ninguna parte. Luego la conclusión que sacas no deriva únicamente de la definición en sí. ¿Qué ingrediente más estás añadiendo para sacar esa conclusión?

Lo que nosotros podemos decir/saber sobre el tiempo y el espacio, es lo que diga nuestra mejor teoría sobre el tema. Al respecto, importa distinguir entre teorías ya aceptadas (porque han superado suficientes pruebas de validez experimental como para que se pueda confiar en ellas), y aquellas que aún están en fase de hipótesis en construcción. A día de hoy, la mejor teoría sobre el espacio y el tiempo ya aceptada es la Relatividad General. (Permitidme un aparte sobre la terminología; la mayoría de autores y libros separan la línea entre la física moderna y la clásica mediante el principio de incertidumbre; es decir, la moderna es aquella que tiene los principios de la clásica. Con esta nomenclatura, la relatividad general es una teoría clásica, no moderna.)

Los teoremas de la singularidad de Hawking y Penrose demuestran que, en la medida que la relatividad general sea una buena descripción del universo, existe una singularidad de la cual todas las trayectorias posibles emanan. Esa singularidad es lo que llamamos Big Bang. Una singularidad es un objeto matemático con unas características concretas, pero lo que nos importa a nosotros es el significado físico. ¿Y cuál es el significado físico de una singularidad en relatividad general? Pues ni más ni menos que lo siguiente: significa que las relatividad general no es válida en esa situación. Es decir, la mejor teoría que tenemos sabemos que no es válida para explicar el tiempo y el espacio cerca del big bang. Por lo tanto, basándonos en teorías ya aceptadas, no tenemos forma de decir cómo eran el espacio y el tiempo cerca del big bang. No tenemos forma científica ni siquiera de saber si tiene sentido hablar de tiempo y espacio en el big bang.

Es decir, tu pregunta no tiene una respuesta científica en la actualidad (basada en teorías aceptadas). Puede parecer decepcionante, pero la ciencia no puede inventarse las respuestas y creer en ellas. Si algo no ha sido suficientemente validado experimentalmente, no es conocimiento científico. Sin duda, algún día la humanidad tendrá una respuesta.

Más allá de la Relatividad General, se han formulado multitud de hipótesis posible, algunas de ellas con verdaderas pretensiones de convertirse, con el tiempo, en teorías realmente aceptadas. Las ha habido de todos los colores, algunas que decían que los conceptos de espacio y tiempo no tienen sentido en el Big Bang (y, por lo tanto, no tiene sentido hablar de un "antes" del big bang). Y otras que hacen que el big bang no sea un suceso traumático, sino una simple transición de fase (y por lo tanto sí había "un antes"). Por ejemplo, la inflación eterna que menciona Jaime Rudas correspondería a este segundo tipo, y es una de las hipótesis más extendidas en la última década. No obstante, como digo, ninguna de estas teorías se considera aún suficientemente probada como para considerarla un descubrimiento científico (esto es normal, en ciencia, también hubo una época en que la relatividad general se consideraba especulativa y competía con otras hipótesis, hasta que la prueba experimental la hizo merecedora de considerarla una teoría aceptada).

No obstante, esa definición de tiempo choca con el concepto aristotélico de tiempo, según el cual el tiempo es eterno.

Depende de cuando uno considere que nació la Física como ciencia bien establecida (¿Galileo?), Aristoteles murió como poco 18 siglos antes. Y 2238 años antes de 1916, cuando se considera el nacimiento de la relatividad general. No parece el tipo más adecuado a quien preguntarle sobre el tiempo.

De ser eso posible, podría ser que el espacio infinito tuviera más de un universo englobado en él. Entonces, ¿podría darse la existencia de otros universos? Eso es todo. Gracias y un saludo

De vueltas con la terminología: por definición, universo sólo puede haber uno. Si hubiera dos, seria dos biversos. Si hubiera una multitud, tendríamos un multiverso (un termino que ha hecho fortuna en las últimas décadas).

Ciertamente, existen modelos donde el universo está formado por numerosas regiones con propiedades muy diferentes entre ellas. Uno estaría tentado a llamar a cada una de esas regiones "universos", pero como acabo de argumentar sería un término incorrecto. Inflación eterna es, de nuevo, un modelo de este estilo. Insisto, si bien es una línea de trabajo activa en cosmologia teórica, aún no la podemos considerar aceptada ni suficientemente probada.

[SocraticoMayeutico]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Muchas gracias a todos.

Jaime Rudas, creo que entiendo lo que dices de los límites del Universo aunque no estoy seguro. Creo que la idea de que el universo no tiene límites sería que no tiene "paredes", dicho de un modo demasiado rudo. O sea, una nave espacial que se lanzara y se moviera indefinidamente en línea recta no se pararía nunca ya que al no tener el universo límites, no chocaría contra dichos límites. No obstante, no sabemos si el universo es infinito o no ya que no sabemos si la materia/energía está expandida o no hasta el infinito. ¿es eso lo que me has explicado? Y Gracias por el enlace de la inflación caótica eterna.

Pod:

Si damos por buena la definición entre comillas, en ella no aparece el concepto de big bang por ninguna parte. Luego la conclusión que sacas no deriva únicamente de la definición en sí. ¿Qué ingrediente más estás añadiendo para sacar esa conclusión?

Pues no sé responder a esto, pero sé que la física moderna considera que el tiempo empezó a existir con el Big Bang, y eso concuerda con la definición entre comillas.

tu pregunta no tiene una respuesta científica en la actualidad

¿a qué pregunta de las que he hecho te refieres?

Depende de cuando uno considere que nació la Física como ciencia bien establecida (¿Galileo?), Aristoteles murió como poco 18 siglos antes. Y 2238 años antes de 1916, cuando se considera el nacimiento de la relatividad general. No parece el tipo más adecuado a quien preguntarle sobre el tiempo.

Todas las teorías "científicas" de Aristóteles están desfasadas respecto a la ciencia moderna, pero creo que hay que distinguir entre aquellas que están absolutamente refutadas y aquellas en las que simplemente ha cambiado el paradigma, como diría Kuhn. La teoría de la generación espontánea de los seres vivos ha sido absolutamente refutada y no se puede tener en cuenta para nada. En cambio, considero que el razonamiento de Aristóteles de que el tiempo es eterno, pues si empezó a existir hubo un "antes del tiempo", y eso ya es un tiempo, es un argumento impecable e irrefutable. Lo que ocurre es que cuando Aristóteles dice "tiempo" no tiene en mente la definición de tiempo como "[FONT=arial]magnitud escalar que permite medir el intervalo que media entre dos sucesos en un sistema bajo observacion", sino otro concepto más intuitivo, como "ser" o "existencia". Por eso mismo distinguí entre "tiempo aristotélico" y "tiempo según la física moderna", para que no pareciera que hablamos de lo mismo.

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[FONT=arial]De vueltas con la terminología: por definición, universo sólo puede haber uno. Si hubiera dos, seria dos biversos. Si hubiera una multitud, tendríamos un multiverso (un termino que ha hecho fortuna en las últimas décadas).

Ciertamente, existen modelos donde el universo está formado por numerosas regiones con propiedades muy diferentes entre ellas. Uno estaría tentado a llamar a cada una de esas regiones "universos", pero como acabo de argumentar sería un término incorrecto. Inflación eterna es, de nuevo, un modelo de este estilo. Insisto, si bien es una línea de trabajo activa en cosmologia teórica, aún no la podemos considerar aceptada ni suficientemente probada.

Cierto
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[Jaime Rudas]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Creo que la idea de que el universo no tiene límites sería que no tiene "paredes", dicho de un modo demasiado rudo. O sea, una nave espacial que se lanzara y se moviera indefinidamente en línea recta no se pararía nunca ya que al no tener el universo límites, no chocaría contra dichos límites. No obstante, no sabemos si el universo es infinito o no ya que no sabemos si la materia/energía está expandido o no hasta el infinito. ¿es eso lo que me has explicado?

No, no es eso: en este contexto, 'ilimitado' significa que no tiene límites de ningún tipo, o sea, no hay ningún lugar del cual pueda decirse 'hasta aquí llega el universo y más allá ya no es universo'. Para un universo finito, ilimitado podría implicar que una nave viajando siempre en la misma dirección, termina tarde o temprano llegando al punto de partida.

[SocraticoMayeutico]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

No, no es eso: en este contexto, 'ilimitado' significa que no tiene límites de ningún tipo, o sea, no hay ningún lugar del cual pueda decirse 'hasta aquí llega el universo y más allá ya no es universo'. Para un universo finito, ilimitado podría implicar que una nave viajando siempre en la misma dirección, termina tarde o temprano llegando al punto de partida.

Entonces, si el universo es ilimitado pero no se sabe si es finito o infinito, una nave viajando siempre en la misma dirección podría acabar regresando siempre al punto de partida (universo finito) o viajar eternamente hacia puntos donde no ha estado antes (universo infinito). ¿es eso lo que dices?

[Cipriano]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

El infinito en la naturaleza no existe, por definición. Suponer que el universo es infinito parece que pudiera ser contradictorio. Yo prefiero suponer que es finito aunque ilimitado.

[Alriga]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Entonces, si el universo es ilimitado pero no se sabe si es finito o infinito, una nave viajando siempre en la misma dirección podría acabar regresando siempre al punto de partida (universo finito) o viajar eternamente hacia puntos donde no ha estado antes (universo infinito). ¿es eso lo que dices?

En efecto:

-Ilimitado y finito: una nave viajando siempre en la misma dirección acabaría regresando siempre al punto de partida.

-Ilimitado e infinito: una nave viajando siempre en la misma dirección viajará eternamente hacia puntos donde no ha estado antes.

Puede interesarte también echar un vistazo a este otro hilo: Geometría del Universo

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Concepto del espacio, del tiempo y otros universos

Entonces, si el universo es ilimitado pero no se sabe si es finito o infinito, una nave viajando siempre en la misma dirección podría acabar regresando siempre al punto de partida (universo finito) o viajar eternamente hacia puntos donde no ha estado antes (universo infinito). ¿es eso lo que dices?

Sí, aunque hay otra opción: que sea finito pero que, por efecto de la expansión, no logre nunca llegar al punto de partida.

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El infinito en la naturaleza no existe, por definición.

No entiendo: ¿cuál es la definición que lo prohíbe?

Suponer que el universo es infinito parece que pudiera ser contradictorio.

Y ¿cuál sería esa contradicción?