Divulgación Energía del vacío o quintaesencia?

[arreldepi]

Hola, he usado la funcion de búsqueda del foro y he escrito "quintaesencia" pero solo me han salido 3 posts y en ninguno se dice qué es.

Mi pregunta es, ambas representan la idea de energía oscura, no? Entonces, son ambas lo mismo? O cada una da unas características diferentes.

La energía del vacío la medio-entiendo, pero quintaesencia no tengo ni idea de lo que es.


GRACIAS!

[aLFRe]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Hola, he usado la funcion de búsqueda del foro y he escrito "quintaesencia" pero solo me han salido 3 posts y en ninguno se dice qué es.

Mi pregunta es, ambas representan la idea de energía oscura, no? Entonces, son ambas lo mismo? O cada una da unas características diferentes.

La energía del vacío la medio-entiendo, pero quintaesencia no tengo ni idea de lo que es.


GRACIAS!

La quintaesencia es un concepto filosófico muy antiguo.
Los pre-socráticos hablaban de cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire
y se hacía referencia a un quinto elemento... no tan evidente.
A veces es confuso si se identificaba el éter con este.

En los divulgadores de la Física moderna, esto es... #@#@@#@#@#
pues se ha recuperado toda esta tradición...
para esa energía o materia oscura
puesto que al eter ya se descarto hace algún tiempo

Saludos.

[pod]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

No es lo mismo, pero intentan explicar el mismo fenómeno.

Observacionalmente sabemos que el universo se expande con aceleración positiva. En la teoría, esto no es posible si la materia ordinara es la única que existe; o bien hay que cambiar como funciona la gravedad (i.e, añadir una constante cosmológica), o añadir una materia "diferente" al universo. Esa materia diferente es la que se llama "energía oscura". Pues, por desgracia, no sabemos de qué está hecha. Hay muchas proposiciones: las que mencionas son dos de las más conocidas.

La energía del vacío es simplemente la energía de punto cero que todo campo tiene; haría falta un campo cuyo punto cero fuera el adecuado y ya tienes expansión acelerada. Cumple la ecuación de estado más simple de todas, $p = - \rho$, y su efecto es, a todas luces, el mismo que añadir una constante cosmológica. El problema aquí es que los campos "normales" dan energías de punto cero demasiado grandes; si este fuera el mecanismo real, el universo se expendería mucho más aceleradamente (tanto que de hecho no se podrían formar átomos). El potencial debe cumplir unas condiciones determinadas para poder producir aceleración. La gracia está en que hay varias teorías (como la de cuerdas) que pueden producir en condiciones de "laboratorio mental"
potenciales de ese estilo. No es que sean teorías perfectas y que encajes con las observaciones al 100%, pero son un buen adelanto.

Que se llame quinta esencia no tiene nada que ver con el uso clásico del término. Sólo que a alguien le llamó así como guasa por que la quinta esencia era "un quinto elemento que nadie sabía que era", igual que por ahora nadie sabe qué es la energía oscura.

[arreldepi]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

$p = - \rho$

He oído hablar de esto y que viene de la ecuación $p=w\rho$, pero no sé qué significa (tampoco entiendo qué es w) ... si me podéis dar una breve explicación lo agradecería.

La gracia está en que hay varias teorías (como la de cuerdas) que pueden producir en condiciones de "laboratorio mental"
potenciales de ese estilo. No es que sean teorías perfectas y que encajes con las observaciones al 100%, pero son un buen adelanto.

Había leído algunas cosas sobre la teoría de cuerdas pero no había leído nada relacionado con la energía oscura, parece interesante, así que vuelvo a pedir lo mismo: si alguien me puede explicar qué es lo que dicen, lo agradecería.

Hay muchas proposiciones.

A parte de estas y la de cuerdas, cuáles más?


Siento pedir tantas cosas pero esque tengo muuuchas dudas.


MUCHAS GRACIAS!

[pod]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

He oído hablar de esto y que viene de la ecuación $p=w\rho$, pero no sé qué significa (tampoco entiendo qué es w) ... si me podéis dar una breve explicación lo agradecería.

Pues $w=-1$, ¿está claro no? Cada tipo de materia tiene un $w$ diferente; puede incluso no ser una constante. En general, sólo tienes expansión acelerada si $w < -1/3$, si no recuerdo mal.

Había leído algunas cosas sobre la teoría de cuerdas pero no había leído nada relacionado con la energía oscura, parece interesante, así que vuelvo a pedir lo mismo: si alguien me puede explicar qué es lo que dicen, lo agradecería.

Eso es tema para otro hilo.

A parte de estas y la de cuerdas, cuáles más?

Muchas. Incluso hay muchos modelos diferentes a partir de cuerdas.

[alshain]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

La quintaesencia es una energía oscura al igual que la constante cosmológica. Ambas son modelos concretos de algo genérico denominado energía oscura cuyo efecto es acelerar la expansión del espacio. La diferencia entre ambas es que la quintaesencia tiene densidad de energía variable. Por contra la constante cosmológica tiene una densidad de energía que se mantiene constante en el tiempo.

Un saludo.

[arreldepi]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Pues $w=-1$, ¿está claro no? Cada tipo de materia tiene un $w$ diferente; puede incluso no ser una constante. En general, sólo tienes expansión acelerada si $w < -1/3$, si no recuerdo mal.

Oks, eso más o menos lo entiendo, pero el termino $w$ qué es, me refiero a que igual que $p$ es presión y $\rho$ es la densidad de energía, he leído que $w$ es el coeficiente de energía oscura y no entiendo qué es.



Gracias!

[pod]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Oks, eso más o menos lo entiendo, pero el termino $w$ qué es, me refiero a que igual que $p$ es presión y $\rho$ es la densidad de energía, he leído que $w$ es el coeficiente de energía oscura y no entiendo qué es.



Gracias!

Que yo sepa no tiene nombre específico. Desde luego no es "coeficiente de energía oscura" por que todos los componentes del universo tienen un valor u otro. Por ejemplo la materia con masa tiene $w = 0$; y la materia sin masa (o con muy poca), $w = 1/3$.

Si quieres llamarlo de alguna forma, llámalo "coeficiente de la ecuación de estado"

[alshain]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

En efecto en la literatura a $\omega$ se lo suele llamar "parámetro de la ecuación de estado", en inglés "equation-of-state parameter". Véase por ejemplo el artículo de wikipedia.

[chap]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Hola a todos. Si permitís quisiera consultar algo. La cosmología aceptó la
hipótesis de la expansión y después de unas décadas nada puede seguir
adelante sin agregar a la teoría algún componente extraño a la
observación, como energía oscura o quintaesencia. En ese contexto se
duda de esta o aquella versión de la cosmología pero no hay demasiadas
noticias de alguien que seriamente dude directa y simplemente del marco
básico, que es la idea de expansión cósmica. Hasta aquí he mencionado
datos históricos. Ahora expresaré los ejes de la consulta.

1. ¿Hay margen para dudar de la expansión?

2. ¿Mantendría la expansión su popularidad entre la comunidad científica
si el efecto Doppler quedase descartado como causa del corrimiento
espectral? En esa pregunta descartar equivale a demostrar cabal e
indiscutiblemente que la causa no es el efecto Doppler. ¿Creéis que la
hipótesis de la expansión subsistiría?

3. Supongamos que los lineamientos básicos de la relatividad general
estén destinados a perdurar aunque la RG sea en el futuro sustituida
por una teoría superadora, tal como sucedió con la mecánica clásica
cuando fue superada por la relatividad. Y supongamos que las soluciones
de las ecuaciones cosmológicas relativistas perduren como primeras
aproximaciones a la teoría futura. ¿Podemos garantizar que en RG ya
fueron halladas todas las soluciones importantes para la cosmología
y que la expansión es relativísticamente necesaria aunque la causa del
corrimiento espectral no sea el efecto Doppler? ¿O pudo suceder que
desde la explicación Doppler del corrimiento espectral se debilitaron
hasta desfallecer los esfuerzos dedicados a buscar soliciones que no
requieran expansión ni contracción? ¿Hay algo que permita con seguridad
calificar como inútil la búsqueda de soluciones de este último tipo?

Esos son los ejes de la consulta. Agradeceré alguna orientación y hasta
simplemente los intentos de opinar.

Mi mejor saludo para todos.

[pod]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Hola a todos. Si permitís quisiera consultar algo. La cosmología aceptó la
hipótesis de la expansión y después de unas décadas nada puede seguir
adelante sin agregar a la teoría algún componente extraño a la
observación, como energía oscura o quintaesencia. En ese contexto se
duda de esta o aquella versión de la cosmología pero no hay demasiadas
noticias de alguien que seriamente dude directa y simplemente del marco
básico, que es la idea de expansión cósmica. Hasta aquí he mencionado
datos históricos. Ahora expresaré los ejes de la consulta.

Históricamente, no se acepto la expansión como hipótesis; se observó y se tubo que crear una teoría nueva para poder entenderla.

Es perfectamente posible tener teorías con expansión sin energía oscura y/o quintaesencia. De hecho, hasta hace muy poco la teoría estándar no tenía nada de eso. Se necesitan para tener expansión acelerada, y hace muy poco que nos hemos dado cuenta (observacionalmente, de nuevo) que la expansión es acelerada... Creo que tienes cierta confusión de conceptos.

1. ¿Hay margen para dudar de la expansión?

Hombre, tú puedes dudar de lo que te de la gana. Pero los datos se ajustan muy muy bien en los márgenes de confianza del 90-95% del modelo cosmológico consistente; y cada vez hay datos de mayor precisión. Así que, dentro del método científico, creo que queda bastante poco margen.

2. ¿Mantendría la expansión su popularidad entre la comunidad científica
si el efecto Doppler quedase descartado como causa del corrimiento
espectral? En esa pregunta descartar equivale a demostrar cabal e
indiscutiblemente que la causa no es el efecto Doppler. ¿Creéis que la
hipótesis de la expansión subsistiría?

De nuevo creo que tienes una confusión de conceptos: el corrimiento al rojo debido a la expansión no es efecto Doppler. Por que el efecto Doppler se debe a cuerpos que se mueven entre sí; las galaxias no se mueven, están quietas; lo que cambia es el espacio.

Lo de considerar la expansión como un efecto Doppler es una aproximación burda que sólo sirve para objetos muy muy cercanos. Y, visto lo visto, además de burda, lleva a confusión. Debe haber algún post de alshain por ahí explicando magistralmente la diferencia.

3. Supongamos que los lineamientos básicos de la relatividad general
estén destinados a perdurar aunque la RG sea en el futuro sustituida
por una teoría superadora, tal como sucedió con la mecánica clásica
cuando fue superada por la relatividad. Y supongamos que las soluciones
de las ecuaciones cosmológicas relativistas perduren como primeras
aproximaciones a la teoría futura. ¿Podemos garantizar que en RG ya
fueron halladas todas las soluciones importantes para la cosmología
y que la expansión es relativísticamente necesaria aunque la causa del
corrimiento espectral no sea el efecto Doppler? ¿O pudo suceder que
desde la explicación Doppler del corrimiento espectral se debilitaron
hasta desfallecer los esfuerzos dedicados a buscar soliciones que no
requieran expansión ni contracción? ¿Hay algo que permita con seguridad
calificar como inútil la búsqueda de soluciones de este último tipo?

Lo del Doppler ya te he explicado que no es así.

De todas formas, hay un teorema de Hawking que demuestra que la relatividad general implica que hubo una singularidad general. Y como ahora no estamos en una singularidad (la densidad no es infinita), el universo se ha expandido desde entonces. Así que, en efecto, no hay más vuelta de hoja.

[Txomin]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

¡Hola Qtl! Foro
Estoy con Pod en seguir el metodo-cientifico por ser la herramienta mas adecuada hasta la fecha y estoy con Chap en que halla margen para dudar no solo de la expansión ......incluso de la gravedad, no quita lo uno de lo otro; pero el analisis de la duda debe de realizarse por el metodo-cientifico, hasta encontrar otro mejor...

Ej: Segun las obserbaciones las galaxias no se mueven estan quietas, y segun las observaciones las galaxias chocan....¡no lo entiendo!
A no ser que la cinetica sea una propiedad exclusiva del espacio, que lo dudo.
Ej: Segun las observaciones el espacio se expande por que el espectro tiende al rojo, esto como todo, dependera del observador, Si tenemos un universo U con dos galaxias.....o millones; tenemos un obserbador O1 cerca del borde de su galaxia G1 y otro observador O2 cerca del borde de su galaxia G2 , uno frente a otro observandose y pueden comprobrar que su espectros tienden al rojo por loque deducen que el espacio entre ellos
se expande aceleradamente. (De Acuerdo)
Yo veo mas logico que los observadores O1 y O2 convergen o se comprimen aceleradamente hacia el centro de su galaxia correspondiente G1 y G2 por lo que el espacio entre ellos, es logico que se expande proporcional a su convergencia acelerada y su espectro tendera al rojo.

Para Arreldepi, Supongo que ya sabras pero una de las manifestaciones de la energia del vacio se da en el efecto Casimir.

Un saludo

Txomin Peña

[pod]

Re: Energía del vacío o quintaesencia?

Ej: Segun las obserbaciones las galaxias no se mueven estan quietas, y segun las observaciones las galaxias chocan....¡no lo entiendo!

Bueno, estrictamente hablando, los objetos cosmológicos no son las galaxias sino los supercúmulos de galaxias. Aquí hemos ido diciendo galaxias supongo que es más corto de escribir, pero bueno.

De todas formas, no hay contradicción en lo que dices. El universo se estudia como si fuera un fluido, en el que no hay corrientes ni ondas ni nada; como un lago completamente en paz. Esto quiere decir que las partículas que forman este fluido, las galaxias (o súpercúmulos) están, de media, quietos. Recalco "de media". Eso da idea de que es una cuestión estadística; y que hay ciertas fluctuaciones. Aunque la velocidad media sea cero, hay algunas galaxias que tienen cierta velocidad hacia la derecha, y cierta velocidad a la izquierda; de forma que al hacer la media se compensan y dan un resultado neto cero. Eso permite que algunas galaxias choquen si da la casualidad que intentan ocupar el mismo lugar (lo cual es relativamente probable, ya que las galaxias tienden a formarse más o menos cerca las una de las otras, según la estructura de filamentos).

Eso es equivalente a lo que pasa en el agua estancada y en paz. Las particulas de agua siguen chocando de vez en cuando (este es el orígen de la presión hidrostática, por ejemplo).

Pero como puedes ver, explicar todo esto es bastante más largo que decir "los supercúmulos de galaxias están en reposo", y como al final la conclusión es la misma, se tiende a resumir y simplificar para que llegue el mensaje de forma más sencilla.

A no ser que la cinetica sea una propiedad exclusiva del espacio, que lo dudo.

Bueno, mi coche es marca renoult y se mueve. Si lo que dijeras fuera posible, sólo se moverían los coches de la marca espacio

Ej: Segun las observaciones el espacio se expande por que el espectro tiende al rojo, esto como todo, dependera del observador, Si tenemos un universo U con dos galaxias.....o millones; tenemos un obserbador O1 cerca del borde de su galaxia G1 y otro observador O2 cerca del borde de su galaxia G2 , uno frente a otro observandose y pueden comprobrar que su espectros tienden al rojo por loque deducen que el espacio entre ellos
se expande aceleradamente. (De Acuerdo)

Claro que el corrimiento al rojo depende del observador. Nosotros utilizamos lo que se llaman "observadores fundamentales cosmológicos", que són básicamente observadores en reposo respecto a los supercúmulos de galáxias.

Debe notarse que la tierra no está en reposo respecto de nuestro supercúmulo: 1) la tierra gira respecto su eje, 2) se mueve respecto del sol, 3) el sol se mueve respecto de la galaxia, 4) la galaxia se mueve dentro del supercúmulo. Por suerte, estos movimientos son conocidos, y se pueden tener en cuenta para tratar los datos y saber que es lo que mediría un "observador fundamental cosmológico".

Cuando se habla de expansión, uno quiere medir la distancia propia entre cada supercúmulo (y ver que crece en el tiempo). La distancia propia es la distancia medida desde un sistema de referencia que esté en reposo respecto la distancia que se quiere medir, como bien sabrás. Por lo tanto, estos observadores fundamentales son los que uno debe utilizar, y son los que se usan.

Yo veo mas logico que los observadores O1 y O2 convergen o se comprimen aceleradamente hacia el centro de su galaxia correspondiente G1 y G2 por lo que el espacio entre ellos, es logico que se expande proporcional a su convergencia acelerada y su espectro tendera al rojo.

A ti te parecerá lógico, pero como ya he argumentado tiene más sentido utilizar observadores en reposo relativo con los supercúmulos.