Divulgación El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

[Alriga]

Modelos estáticos y de expansión del Universo

En 1917 Albert Einstein propuso un modelo del Universo basado en su nueva teoría de la relatividad general ... Su teoría indicaba que el Universo no era estático, sino que debía expandirse o contraerse. La expansión del Universo todavía no había sido descubierta, por lo que Einstein planteó la existencia de una fuerza de repulsión entre las galaxias que compensaba la fuerza gravitatoria de atracción. Esto le llevó a introducir una 'constante cosmológica' en sus ecuaciones; el resultado era un universo estático. Sin embargo, desaprovechó la oportunidad de predecir la expansión del Universo, lo que Einstein calificaría como “el mayor error de mi vida” ...

Traigo este tema a colación porque está muy extendida la idea de que finalmente Einstein empezó a cambiar de opinión y aceptar la Expansión del Universo después de su entrevista con Hubble en 1931, en la que éste le presentó el corrimiento al rojo de las galaxias. Pero estudios historiográficos apuntan de forma intensa a que el fundamento inicial del cambio de opinión de Einstein, (como buen teórico), fue la demostración de Eddington (1930) de que el Universo Estático de Einstein con Constante Cosmológica era inestable: On the Instability of Einstein's Spherical World (en el enlace hay un botón para descargar el pdf)

Muy interesante leer Einstein's conversion from his static to an expanding universe

Y no os perdáis este excelente vídeo de QuantumFracture "El descubrimiento que se le escapó a Einstein"

También muy recomendable, para ver cual era la postura inicial de Einstein: Misión imposible

Por cierto, también señalar que parece ser que Einstein en realidad nunca pronunció la famosa frase "la constante cosmológica ha sido el mayor error de mi vida", Nota dominical: Einstein nunca dijo que su “mayor error” fue la constante cosmológica

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Traigo este tema a colación porque está muy extendida la idea de que finalmente Einstein empezó a cambiar de opinión y aceptar la Expansión del Universo después de su entrevista con Hubble en 1931, en la que éste le presentó el corrimiento al rojo de las galaxias. Pero estudios historiográficos apuntan de forma intensa a que el fundamento inicial del cambio de opinión de Einstein, (como buen teórico), fue la demostración de Eddington (1930) de que el Universo Estático de Einstein con Constante Cosmológica era inestable: On the Instability of Einstein's Spherical World

Iba a indicar que, casualmente, hace pocos días había comentado algo de esto en la página de la Mula Francis, pero veo que tú mismo lo comentas también ahí.

Por otra parte, me intriga saber qué te lleva a comentar entradas... ¡de hace 10 años! Pero, bueno, me sirvió para enterarme de que por aquí pasaron (¿o, quizás, todavía siguen?) dos viejos conocidos: Alshain y Adosgel.

Saludos,

[Alriga]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Iba a indicar que, casualmente, hace pocos días había comentado algo de esto en la página de la Mula Francis, pero veo que tú mismo lo comentas también ahí.
Por otra parte, me intriga saber qué te lleva a comentar entradas... ¡de hace 10 años!

Ha sido el post de Francis y tu pregunta allí lo que me han motivado a escribir este post. Pero antes de hacerlo exploro La web de Física, para no postear algo repetido. He visto un post del tema de hace 10 años, (por lo que he utilizado una cita que me parece apropiada, de entonces), pero he pensado que mi aportación sería nueva, y por eso he iniciado el hilo.

Por otro lado, citas así pueden ser útiles para que usuarios, (como en este caso tú) descubran hilos antiguos que les pueden ser interesantes y aportarles conocimiento.

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Ha sido el post de Francis y tu pregunta allí lo que me han motivado a escribir este post.

Este asunto es, a mi modo de ver, un caso más de lo injusto que, a nivel divulgativo, se trata a Edington, de quien, desde hace un par de años, tengo enredada en el tintero una entrada en la bitácora. ¿Sabías, por ejemplo, que fue quien publicó las mediciones de Slipher de corrimientos al rojo que utilzaron Lemaître y Hubble para calcular la constante de Hubble?

Por otro lado, citas así pueden ser útiles para que usuarios, (como en este caso tú) descubran hilos antiguos que les pueden ser interesantes y aportarles conocimiento.

Lo sorprendente es el toque que tienes para encontrar lo más relevante e ilustrativo.
Saludos.

[Alriga]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

... ¿Sabías, por ejemplo, que fue quien publicó las mediciones de Slipher de corrimientos al rojo que utilizaron Lemaître y Hubble para calcular la constante de Hubble? ...

Pues no lo sabía, muchas gracias. En efecto así es:

"...Arthur Eddington showed great insight in the early 1920’s when, during the preparation of his widely acclaimed book “The Mathematical Theory of Relativity”, he obtained from Slipher through direct correspondence a list of 41 galaxy Doppler shifts that Eddington included in his Chapter 5. By that date, other astronomers had confirmed a number of Slipher’s measurements. Four of 41 spirals are approaching the Sun. Eddington (1923) discusses the distribution of velocities and tries his best to make some sense of them in the context of general relativity, but he was unable to do what Lemaitre would do just four years later (Lemaitre 1927)..."

Eddington, A.S. 1923. “The Mathematical Theory of Relativity” (Cambridge Univ. Press: Cambridge)

Lemaitre, G. 1927. Ann. Soc. Sci. de Bruxelles, 47, p. 49. “L’Universe en Expansion”

Hubble, E. P. 1929. Pub. Nat’l Acad.Sci., 15, p. 168 “A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae”

Leído aquí: Vesto Slipher and the First Galaxy Redshifts

... Eddington, de quien, desde hace un par de años, tengo enredada en el tintero una entrada en la bitácora ...

¡Anímate!, a mi me gustaron mucho tus bitácoras de Fridman.

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Gracias por traer el debate para estos lares ....Albert $\equiv$ Alriga ?

En muchas ocasiones, al conocer el contexto de un determinado trabajo, se puede apreciar el grado de dificultad por el que atravesaron el o los científicos en su momento, mas allá de los resultados a los que arribaron, en ese y otros sentidos tus bitácoras siempre han sido de muy interesante lectura ,espero te propongas compartirlas.

[Alriga]

La Constante Cosmológica Λ ha cumplido 100 años

Hace poco se cumplieron 100 años desde que Albert Einstein introdujera la Constante Cosmológica en sus Ecuaciones de Campo de la Relatividad General para intentar forzar una solución estática para un Universo homogéneo e isótropo.

Con motivo de la efemérides, han aparecido un par de artículos que enlazo por si son de vuestro interés:

1. La constante cosmológica fue propuesta hace 100 años, para hacer posible el modelo de Universo estático, imaginado entonces por la mayoría de los científicos. Hoy es el candidato principal para la esencia física que causa la expansión acelerada observada de nuestro Universo.
Pero, al igual que hace cien años, su naturaleza es desconocida. Este artículo está dedicado a la historia de la invención de Λ por Albert Einstein en 1917, su rechazo en 1931 y su retorno a la gran ciencia por otros científicos durante el siglo. El objetivo es enfatizar una vez más el papel prominente de la constante cosmológica en el desarrollo de las ideas de la física moderna y la cosmología, centrándose en los principales puntos y publicaciones, cuya elección puede tener una cierta parte de subjetividad: Century of Λ

2. Presentamos un repaso centenario de la historia del término conocido como la constante cosmológica. Introducido por primera vez en la teoría general de la relatividad por Einstein en 1917 para describir un universo que se suponía estático, el término cayó en desgracia tras el descubrimiento del universo en expansión, sólo para hacer un dramático retorno en los últimos tiempos. Consideramos los aspectos históricos y filosóficos de la constante cosmológica en cuatro épocas principales: (i) el uso del término en cosmologías estáticas (tanto newtonianas como relativistas); (ii) la marginación del término tras el descubrimiento de la expansión cósmica; (iii) el uso del término para abordar rompecabezas cósmicos específicos como la duración de la expansión, la formación de galaxias y los corrimientos hacia el rojo de los cuásares; (iv) el resurgimiento del término en la cosmología ΛCDM actual. Encontramos que la constante cosmológica nunca fue verdaderamente desterrada de los modelos teóricos del universo, sino que fue marginada por los astrónomos por razones de conveniencia. También encontramos que el retorno del término a la vanguardia de la cosmología moderna no ocurrió como un cambio abrupto de paradigma debido a un conjunto particular de observaciones, sino como resultado de un número de avances empíricos tales como la medición de la expansión cósmica presente usando el Telescopio Espacial Hubble, la medición de la expansión pasada usando supernovas de tipo SN 1a como velas estándar, y la medición de perturbaciones en el fondo cósmico de microondas por globo y satélite. Damos una breve visión general de las interpretaciones contemporáneas de la física subyacente a la constante cósmica y concluimos con una sinopsis del famoso problema de la constante cosmológica: One Hundred Years of the Cosmological Constant: from 'Superfluous Stunt' to Dark Energy

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: La Constante Cosmológica Λ ha cumplido 100 años

Encontramos que la constante cosmológica nunca fue verdaderamente desterrada de los modelos teóricos del universo, sino que fue marginada por los astrónomos por razones de conveniencia. También encontramos que el retorno del término a la vanguardia de la cosmología moderna no ocurrió como un cambio abrupto de paradigma

Todavía no he leído los artículos (que se ven muy, muy suculentos, por lo que ya mismo me pongo en ello), sin embargo, resalto esto para recordar que ni Fridman, ni Lemâitre, ni Eddington, ni Robertson consideraron nunca que se debiera abandonar la constante cosmológica.

[Weip]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Dejo este artículo de Eugenio Bianchi y Carlo Rovelli de hace unos años por aquí: Why all these prejudices against a constant?. La opinión que expresan los autores en el artículo no es demasiado popular pero justamente por eso creo que es interesante echarle un vistazo, sobretodo porque es una opinión bien argumentada y da lugar a reflexiones que valen la pena.

[Alriga]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

… Dejo este artículo de Eugenio Bianchi y Carlo Rovelli de hace unos años por aquí: Why all these prejudices against a constant? …

Gracias Weip, conocía ese artículo gracias a un post de Francis: Eugenio Bianchi y Carlo Rovelli: ¿Es la energía oscura realmente un misterio?

Recordaba que el artículo dice en sus conclusiones:

El término constante cosmológica es una parte completamente natural de las ecuaciones de Einstein. El "error" de Einstein no fue añadir tal término a las ecuaciones: su error fue no ver que las ecuaciones, con o sin este término, predicen la expansión. El término nunca fue visto como irrazonable, o feo, o un error, por la comunidad de investigación de la Relatividad General. Recibió poca atención sólo porque el valor real de Λ es pequeño y su efecto no se observó claramente hasta recientemente.

… recordar que ni Fridman, ni Lemâitre, ni Eddington, ni Robertson consideraron nunca que se debiera abandonar la constante cosmológica...

Ni Richard Tolman, que dijo:

“…since the introduction of the Ʌ–term provides the most general possible expression of the second order which would have the right properties for the energy-momentum tensor, a definite assignment of Ʌ=0, in the absence of experimental determination of its magnitude, seems arbitrary and not necessarily correct…”

Ni De Sitter que dijo:

"... As a matter of fact, neither the average density nor the rate of expansion are at the present time known with sufficient accuracy to make an actual determination [of Ʌ] possible….All we can say is that, if the curvature is small, then Ʌ must be small, and if the curvature is very small, then Ʌ must be very small..."

Saludos.

[Pola]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

Pues visto desde la ignorancia, a mi me parece que todo lo que no pida el propio desarrollo de la teoría, está de más.

No conozco con profundidad del desarrollo de la Tª de la Relatividad General ni su historia posterior igual que vosotros. Pero creo que la Tª inicial no incluía término cosmológico ninguno. Creo que en un principio se añadió para buscar un universo estable y posteriormente se volvió a añadir para hacerla casar con la aceleración de la expansión que se observa en la actualidad.

Las dos veces me parece eso: un añadido. Soy un declarado fan de Albert Einstein. Me inicié en la lectura de libros de física por él, tratado de entender su librito "sobre la Teoría de la Relatividad especial y general"

Pero creo que si una Tª no casa con las observaciones, habría que hacer algo distinto a añadir un término a la teoría existente para hacer que case.

Mis disculpas de antemano por si lo que digo es una burrada.

[Jaime Rudas]

Re: El cambio de opinión de Einstein sobre la Expansión del Universo

No conozco con profundidad del desarrollo de la Tª de la Relatividad General ni su historia posterior igual que vosotros. Pero creo que la Tª inicial no incluía término cosmológico ninguno. Creo que en un principio se añadió para buscar un universo estable y posteriormente se volvió a añadir para hacerla casar con la aceleración de la expansión que se observa en la actualidad.

No, no es así: si te fijas en el artículo que nos presentó Weip, la constante no es un añadido a la teoría; lo que sí es añadido es pretender, como lo hizo Einstein, que su valor fuera exactamente el necesario para que el universo sea estático. Tan es así, que Alexandr Fridman, que fue el primero que propuso que el universo podría ser dinámico, incluye la constante cosmológica, como se ve en su artículo Sobre la curvatura del espacio.

[Alriga]

... Alexandr Fridman, que fue el primero que propuso que el universo podría ser dinámico, incluye la constante cosmológica, como se ve en su artículo Sobre la curvatura del espacio...

Como no hay mucha Física por la web que comentar, hoy explicaré una (creo que interesante) historia relacionada con un físico: la de la tumba perdida de Alexandr Fridman.

Fridman nació en 1888 y publicó sus soluciones dinámicas de las ecuaciones de campo de la Relatividad General para el universo en 1922, como acaba de explicar arriba Jaime Rudas . Murió muy joven, a los 37 años de fiebres tifoideas (en 1925) y fue enterrado en el cementerio ortodoxo de Smolenskoye, en la ciudad de Leningrado (hoy San Petersburgo)

En 1988, cuando se iban a cumplir 100 años desde de su nacimiento, el Laboratorio Fridman de la Universidad Estatal de Leningrado decidió organizar el primer “Seminario Internacional Fridman de Cosmología” en homenaje al centenario del nacimiento del físico.

A los organizadores se les ocurrió la idea de buscar la tumba de Fridman y celebrar delante de ella una ceremonia conmemorativa, a la que se invitaría a asistir a los físicos de todos los países que acudiesen al evento.

Pero cuando de la universidad fueron al cementerio a preguntar cuál era la tumba de Fridman, los responsables del cementerio les dijeron que no tenían información sobre las tumbas anteriores a la Segunda Guerra Mundial.

Un viejo profesor de la universidad de Leningrado, que había sido doctorando de Fridman y que había asistido a su entierro, dijo recordar que la tumba que buscaban estaba cerca de la del ilustre matemático Leonard Euler.

La universidad decidió designar a un estudiante para que encontrase la tumba de Fridman y éste fue al cementerio a preguntar, ahora, sobre dónde estaba la tumba de Euler: en el cementerio le dijeron que después de la guerra los restos de Euler fueron trasladados a otro cementerio, pero que conocían la ubicación inicial y lo condujeron a ella. El estudiante dio vueltas y vueltas alrededor de la antigua tumba de Euler sin encontrar ninguna evidencia de la tumba de Fridman.

Desesperado volvió a la oficina del director del cementerio y empezó a discutir agriamente que no era posible que se hubiesen perdido todos los registros. Un empleado del cementerio que pasaba por allí oyó la fuerte discusión y preguntó sobre el motivo de la disputa: “este universitario, que busca la tumba de un tal Fridman”, dijo el director del cementerio, a lo que el empleado respondió, “¿Cuál Fridman? ¿El que descubrió las soluciones cosmológicas no estáticas de las ecuaciones de Einstein?”

“Sí, sí, ese” respondió el estudiante sorprendido, con ojos como platos. “Bien, venga conmigo y se la mostraré” Y así es como se redescubrió la tumba perdida de Fridman: resultó que el empleado del cementerio era un viejo físico que había tenido que abandonar su instituto de investigación por falta de fondos, y que por casualidad hacía tiempo, había reconocido el nombre del científico al pasar frente a la tumba, en uno de sus trabajos por el cementerio.

Find a grave. Alexander Friedmann

La lápida actual de su tumba dice:

ФРИДМАН
АЛЕКСАНДР
АЛЕКСАНДРОВИЧ
1888 - 1925
ВЫДАЮЩИЙСЯ УЧЕНЫЙ, СОЗДАТЕЛЬ
ТЕОРИИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ВCCЕЛЕHHOЙ.
ВЫПУСКНИК ВТОРОЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРТСКОЙ
ГИМНАЗИИ.
БЛАГОДАРНЫЕ ПОТОМКИ

FRIEDMANN
ALEKSANDR
ALEKSÁNDROVICH
1888 - 1925
DESTACADO CIENTÍFICO, CREADOR DE LA TEORÍA DEL UNIVERSO NO ESTACIONARIO
EGRESADO DEL INSTITUTO SECUNDARIO DE SAN PETERSBURGO
DESCENDIENTES AGRADECIDOS

Saludos.

PD: En total se han celebrado hasta ahora 10 ediciones de los "Seminarios Internacionales Alexander Friedman de Gravitación y Cosmología", en los años 1988, 1993, 1995, 1998, 2002, 2004, 2008, 2011, 2015 y 2019

[Jaime Rudas]

La lápida actual de su tumba dice:

ФРИДМАН
АЛЕКСАНДР
АЛЕКСАНДРОВИЧ
1888 - 1925
ВЫДАЮЩИЙСЯ УЧЕНЫЙ, СОЗДАТЕЛЬ
ТЕОРИИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ВОЕЛЕHHOЙ.
ВЫПУСКНИК ВТОРОЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРТСКОЙ
ГИМНАЗИИ.
БЛАГОДАРНЫЕ ПОТОМКИ

¡Qué interesante anécdota! No la conocía.

Pasándome de tiquismiquis, te comento algunas pequeñas erratas en la transcripción:

ФРИДМАН
АЛЕКСАНДР
АЛЕКСАНДРОВИЧ
1888 - 1925
ВЫДАЮЩИЙСЯ УЧЕНЫЙ, СОЗДАТЕЛЬ
ТЕОРИИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ВСЕЛЕННOЙ.
ВЫПУСКНИК ВТОРОЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЙ
ГИМНАЗИИ.
БЛАГОДАРНЫЕ ПОТОМКИ

FRIDMAN
ALEKSANDR
ALEKSÁNDROVICH
1888 - 1925
DESTACADO CIENTÍFICO, CREADOR DE LA TEORÍA DEL UNIVERSO NO ESTACIONARIO
EGRESADO DEL SEGUNDO GIMNASIO DE SAN PETERSBURGO
DESCENDIENTES AGRADECIDOS

[Alriga]

DESTACADO CIENTÍFICO, CREADOR DE LA TEORÍA DEL UNIVERSO NO ESTACIONARIO
EGRESADO DEL SEGUNDO GIMNASIO DE SAN PETERSBURGO
DESCENDIENTES AGRADECIDOS

Sí eso de "gimnasio" es la traducción que me daba Google-Translate. Pero según la RAE en español moderno Gimnasio es exclusivamente "Establecimiento donde se practica la gimnasia" por eso pensé que en este contexto la traducción más acertada en español moderno probablemente debería ser algo así como Instituto, Universidad, Escuela, Colegio,...

Saludos.

PD. Como comentario adicional, aunque la palabra "Egresado" es perfectamente correcta según la RAE y se usa mucho en Latinoamérica, no se usa prácticamente nunca en España, aquí usamos Licenciado, Graduado, Titulado, Diplomado,...