Antes del big bang

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

[...] no es que [a Alan Guth] no le guste [la inflación eterna con multiverso], sino que considera que presenta problemas, a mi modo de ver, más filosóficos que físicos. Fíjate, por ejemplo, lo que dice en este artículo:

«Si bien el multiverso parece muy plausible en el contexto de la cosmología inflacionaria (al menos lo es para mí) plantea un problema espinoso y no resuelto, conocido como el "problema de la medida". Específicamente, se trata de que no sabemos cómo definir las probabilidades en el multiverso. Si la hipótesis del multiverso es correcta, todo lo que pueda suceder ocurrirá un número infinito de veces, por lo que cualquier distinción entre eventos comunes y raros requiere de la comparación de infinitos.»

Parece ser que una posible solución a este problema es precisamente lo que se esboza en el último artículo de Hawking, según creo entender de las magníficas explicaciones de Cuentos Cuánticos, aquí:

«¿Elimina esto el multiverso? Pues no, la función de onda ahora hace referencia a una configuración específica y nos dice que la salida de la inflación será similar en toda su extensión pero no nos dice que no haya más posibles formas de salir. Lo que sí nos dice es que todas las formas posibles serán suaves.
Es decir, no se ha acabado con el multiverso pero sí se ha reducido en mucho su comportamiento salvaje que tan poco gusta a mucha gente de la física.»

[Weip]

Re: Antes del big bang

Lo que, entiendo, concuerda con esto que menciona Cuentos Cuánticos aquí:

«Este diagrama en realidad tendríamos que expresarlo en tiempo conforme y el efecto de la inflación se vería en que el origen del universo se desplaza hasta menos infinito en dicho tiempo con lo que cada punto de nuestro universo observable ha tenido más que tiempo para estar en contacto causal con cualquier otro punto que observamos y de ahí que esté en equilibrio térmico.»

Exactamente, a eso me refería. Me guardo el artículo para cuando tenga más tiempo, pinta interesante.

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Ahora bien, en inflación la condición fuerte de energía no se cumple, entonces usando la expresión de antes se puede comprobar que $\tau=-\infty$

Lo que, entiendo, concuerda con esto que menciona Cuentos Cuánticos aquí:

«Este diagrama en realidad tendríamos que expresarlo en tiempo conforme y el efecto de la inflación se vería en que el origen del universo se desplaza hasta menos infinito en dicho tiempo con lo que cada punto de nuestro universo observable ha tenido más que tiempo para estar en contacto causal con cualquier otro punto que observamos y de ahí que esté en equilibrio térmico.»

[Weip]

Re: Antes del big bang

Esto yo tampoco lo entiendo (y digo 'yo tampoco' porque creo que es la misma duda de Alriga): según yo lo veo, la singularidad del big bang no es otra cosa que una extrapolación de la expansión, suponiendo que se cumple la relatividad general; condición que no se cumple si involucramos la inflación. Así las cosas, no me queda claro a qué te refieres con la singularidad en el momento menos infinito.

Saludos

Si consideramos un universo dominado por un fluido de ecuación de estado $w=p/\rho$ entonces el tiempo conforme es proporcional a $\frac{2}{3w+1}a^{\frac{3w+1}{2}}$. Cuando no hay inflación se cumple la condición fuerte de energía $w>-1/3$ y como la singularidad del big bang se produce cuando $a=0$ entonces esta singularidad está en tiempo conforme $\tau=0$. Ahora bien, en inflación la condición fuerte de energía no se cumple, entonces usando la expresión de antes se puede comprobar que $\tau=-\infty$ (cuestión de sustituir, la parte exponencial pasa al denominador y como se anula pues $\tau$ da infinto; el signo lo da el término de la izquierda). Al final es solo una forma visualizar la situación en un diagrama conforme en el que la singularidad del Big Bang se ha ido a menos infinito y el recalentamiento al cero. En este sentido el big bang no es el recalentamiento pero como hemos ido hablando estos días, es más cuestión de definición que otra cosa. No sé si te convence esta explicación, la leí por primera vez aquí en la solución del problema del horizonte en las páginas 11 y 12 (aporto link porque viene con dibujo).

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Lo que digo es que en un diagrama conforme la singularidad del Big Bang y el recalentamiento están en momentos distintos, el primero en menos infinito, y el segundo en cero.

Esto yo tampoco lo entiendo (y digo 'yo tampoco' porque creo que es la misma duda de Alriga): según yo lo veo, la singularidad del big bang no es otra cosa que una extrapolación de la expansión, suponiendo que se cumple la relatividad general; condición que no se cumple si involucramos la inflación. Así las cosas, no me queda claro a qué te refieres con la singularidad en el momento menos infinito.

Saludos

[Weip]

Re: Antes del big bang

Hola de nuevo.

Muy resumido:

Entiendo que inicialmente se le llamaba big bang al límite del modelo ΛCDM = Ecuaciones de Friedmann = Métrica FLRW, con el tiempo tendiendo a cero. Eso como sabemos, da problemas de ajuste fino en las condiciones iniciales del universo, (problema de la planitud, problema del del horizonte, …)

Con la introducción de la inflación para resolver esos problemas, el límite de ΛCDM con $t\rightarrow 0$ es el recalentamiento, (el modelo ΛCDM no es aplicable durante la inflación, pues no contiene el campo inflatón)

Si continuamos manteniendo que a ese límite ΛCDM con $t\rightarrow 0$ se le siga llamando big bang, entonces ahora el big bang es el recalentamiento = fin de la inflación.

Estoy de acuerdo con vuestras intervenciones porque al final es cuestión de lenguaje, pero me gustaría insistir en que es un poco peligroso llamar big bang al recalentamiento. A lo que me refiero es a que siempre hay que tener presente que en el recalentamiento no hay una singularidad, si no un campo (el inflatón) oscilando alrededor del mínimo global de su potencial. Esta diferencia me parece muy grande porque son cosas totalmente distintas pero salvo este matiz conceptual, en el fondo estamos diciendo todos lo mismo.

Esto no lo entiendo bien. Diría que podrías estar confundiendo LA Inflación, (hay muchos tipos de inflación que cambian en los detalles), con UN modelo específico de inflación, (¿) la inflación eterna con multiverso (?) … la inflación eterna es una de las posibles inflaciones, pero no hay en absoluto consenso científico de que sea LA Inflación, por ejemplo al propio Alan Guth no le gusta.

Lo que digo es que en un diagrama conforme la singularidad del Big Bang y el recalentamiento están en momentos distintos, el primero en menos infinito, y el segundo en cero. Ahí hablo de que el big bang es sustituido por el recalentamiento porque no hay singularidad pero que si se le llama big bang al recalentamiento también a pesar de la diferencia conceptual pues lo compro porque en el fondo es usar un nombre u otro.

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Gracias Jaime, no conocía ese artículo de Alan Guth. El que yo recordaba, (aunque no lo he leído en profundidad) es este otro, Eternal inflation and its implications en donde dice:

"...Aunque la inflación es genéricamente eterna en el futuro, no lo es en el pasado: se puede demostrar bajo suposiciones razonables, que la región inflacionaria debe estar incompleta en direcciones pasadas, por lo que se necesita alguna Física diferente de la inflación para describir los límites en el pasado de la región inflacionaria..."

Sí, es cierto que Guth considera que hacia el pasado el modelo no es necesariamente infinito, pero esto no implica que no le guste el modelo de inflación eterna con multiverso. Fíjate lo que dice en la conclusión del artículo que citas:

«Luego, volví a la cuestión de la inflación eterna, afirmando que esencialmente todos los modelos inflacionarios son eternos. En mi opinión, esto hace que la inflación sea muy robusta: si comienza en cualquier lugar, en cualquier momento en toda la eternidad, produce un número infinito de universos de bolsillo. […] Después discutí el pasado de los modelos de inflación eterna, y concluyo que, bajo pocas suposiciones, una región sometida a la inflación debe tener un límite en el pasado y que una nueva física (diferente a la inflacionaria) es necesaria para describir lo que sucede en este límite. Aunque la inflación eterna tiene consecuencias fascinantes, nuestra comprensión de ella sigue siendo incompleta. En particular, todavía no entendemos cómo definir probabilidades en un espacio tiempo de inflación eterna.»

Saludos

[Alriga]

Re: Antes del big bang

... Fíjate, por ejemplo, lo que dice en este artículo ...

Gracias Jaime, no conocía ese artículo de Alan Guth. El que yo recordaba (aunque no lo he leído en profundidad) y me refería en

... por ejemplo al propio Alan Guth no le gusta ...

es este otro, Eternal inflation and its implications en donde dice:

"...Aunque la inflación es genéricamente eterna en el futuro, no lo es en el pasado: se puede demostrar bajo suposiciones razonables, que la región inflacionaria debe estar incompleta en direcciones pasadas, por lo que se necesita alguna Física diferente de la inflación para describir los límites en el pasado de la región inflacionaria..."

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Entiendo que inicialmente se le llamaba big bang al límite del modelo ΛCDM = Ecuaciones de Friedmann = Métrica FLRW, con el tiempo tendiendo a cero. Eso como sabemos, da problemas de ajuste fino de la planitud, del horizonte, …

Con la introducción de la inflación para resolver esos problemas, el límite de ΛCDM con $t\rightarrow 0$ es el recalentamiento, (el modelo ΛCDM no es aplicable durante la inflación, pues no contiene el campo inflatón)

Si continuamos manteniendo que a ese límite ΛCDM con $t\rightarrow 0$ se le siga llamando big bang, entonces ahora el big bang es el recalentamiento = fin de la inflación.

Y, así, sería plenamente válido decir que la inflación ocurrió antes del big bang.

Esto no lo entiendo bien. Diría que estás confundiendo LA Inflación, (hay muchos tipos de inflación que cambian en los detalles), con UN modelo específico de inflación, (¿) la inflación eterna con multiverso (?) … la inflación eterna es una de las posibles inflaciones, pero no hay en absoluto consenso científico de que sea LA Inflación, por ejemplo al propio Alan Guth no le gusta.

De acuerdo, aunque, según lo que he leído (poco, advierto), no es que no le guste, sino que considera que presenta problemas, a mi modo de ver, más filosóficos que físicos. Fíjate, por ejemplo, lo que dice en este artículo:

Si bien el multiverso parece muy plausible en el contexto de la cosmología inflacionaria (al menos lo es para mí) plantea un problema espinoso y no resuelto, conocido como el "problema de la medida". Específicamente, se trata de que no sabemos cómo definir las probabilidades en el multiverso. Si la hipótesis del multiverso es correcta, todo lo que pueda suceder ocurrirá un número infinito de veces, por lo que cualquier distinción entre eventos comunes y raros requiere de la comparación de infinitos.

[Alriga]

Re: Antes del big bang

Muy resumido:

Entiendo que inicialmente se le llamaba big bang al límite del modelo ΛCDM = Ecuaciones de Friedmann = Métrica FLRW, con el tiempo tendiendo a cero. Eso como sabemos, da problemas de ajuste fino en las condiciones iniciales del universo, (problema de la planitud, problema del del horizonte, …)

Con la introducción de la inflación para resolver esos problemas, el límite de ΛCDM con $t\rightarrow 0$ es el recalentamiento, (el modelo ΛCDM no es aplicable durante la inflación, pues no contiene el campo inflatón)

Si continuamos manteniendo que a ese límite ΛCDM con $t\rightarrow 0$ se le siga llamando big bang, entonces ahora el big bang es el recalentamiento = fin de la inflación.

… la inflación sustituye el Big Bang por el recalentamiento … La singularidad inicial del Big Bang está en el pasado infinito…

Esto no lo entiendo bien. Diría que podrías estar confundiendo LA Inflación, (hay muchos tipos de inflación que cambian en los detalles), con UN modelo específico de inflación, (¿) la inflación eterna con multiverso (?) … la inflación eterna es una de las posibles inflaciones, pero no hay en absoluto consenso científico de que sea LA Inflación, por ejemplo al propio Alan Guth no le gusta.

No estoy seguro de haberme explicado del todo bien, saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Entonces es una cuestión más de definición como sugiere Alriga. Usando las definiciones que colocó Alriga en el hilo que ha puesto de "Antes del Big Bang" entiendo que tú estás usando la 1 y yo la 2 aunque no sé muy bien cómo encaja la definición 1 en la inflación porque hasta ahora creía que la abandonaba.

Sí, parece ser que es una cuestión más semántica que física. En cuanto a si la inflación encaja en la definición 1, opino que sí lo hace pues esta resulta siendo una etapa más. En cuanto a si en la definición 2 (la de Francis) reemplaza el big bang por la inflación, creo que lo reemplaza por el recalentamiento, porque solo así se explica que diga que «[...] el universo pasó por una fase de crecimiento exponencial justo antes del big bang, [...]», como se cita en el otro hilo. O sea, creo que en ninguna de las definiciones desaparece ni la inflación ni el big bang, simplemente el big bang se refiere a momentos diferentes según la definición que se asuma.

[Weip]

Re: Antes del big bang

Creo que el problema está precisamente en que lo que se suele entender por big bang no es siempre lo mismo. Para mí, el big bang no es otra cosa que el evento que ocurrió en el momento t=0 de nuestro universo, según la teoría del big bang. La inflación, según esto, habría acontecido un poco después: en $t=10^{-36} s$. Pero entiendo que, en realidad, no hay acuerdo sobre esto.

Entonces es una cuestión más de definición como sugiere Alriga. Usando las definiciones que colocó Alriga en el hilo que ha puesto de "Antes del Big Bang" entiendo que tú estás usando la 1 y yo la 2 aunque no sé muy bien cómo encaja la definición 1 en la inflación porque hasta ahora creía que la abandonaba.

[Alriga]

Re: Antes del big bang

Según tengo entendido, no tiene sentido hablar de "antes del big bang", ya que con éste se creó el tiempo. Es como hablar de lo que hay al norte del polo norte. La teoría más prometedora es la de la inflación, con lo que el big bang sería una fluctuación bestial del campo cuántico del inflatón ...

Creo que os puede ser interesante repasar este hilo: Antes del Big Bang

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Antes del big bang

Hola. El proceso que comentas yo lo he visto denominado como nucleación y en mi opinión el cambio de término es importante porque al final estamos hablando de un campo que pasa de un vacío a otro y no de lo que se suele entender por el big bang.

Creo que el problema está precisamente en que lo que se suele entender por big bang no es siempre lo mismo. Para mí, el big bang no es otra cosa que el evento que ocurrió en el momento t=0 de nuestro universo, según la teoría del big bang. La inflación, según esto, habría acontecido un poco después: en $t=10^{-36} s$. Pero entiendo que, en realidad, no hay acuerdo sobre esto.

[Weip]

Re: Antes del big bang

A ver, ¿inició el tiempo en el big bang?: no lo sabemos. De hecho, no sabemos nada de las características del universo en el instante mismo del big bang, por lo que no sabemos si fue el inicio del tiempo. ¿Sustituye la inflación al big bang?: según yo lo veo, no. Son momentos distintos. De hecho, de acuerdo con la hipótesis de la inflación eterna, en el multiverso se crean infinitos big bang.

Hola. El proceso que comentas yo lo he visto denominado como nucleación y en mi opinión el cambio de término es importante porque al final estamos hablando de un campo que pasa de un vacío a otro y no de lo que se suele entender por el big bang.