He escuchado de renombrados astrofísicos que aún no sabemos si el Universo es o no infinito. ¿Cómo es posible que se acepte la teoría del Big Bang (como todos lo hacen)? ¿Se refieren a la existencia de otros universos cuando dicen que podría ser infinito, o qué?
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Respuestas:
En el modelo estándar ΛCDM del Big Bang, el universo es infinito y siempre ha sido así. La singularidad del Big Bang sucedió en todas partes , en el sentido de que en el tiempo suficiente, la densidad diverge al infinito en cada lugar.
Pero este es solo un modelo particular: se supone que el universo es espacialmente plano y es globalmente homogéneo e isotrópico. Hay modelos extendidos en los que no es exactamente plano, por lo que podría ser finito incluso si aún es homogéneo e isotrópico (si la curvatura es incluso ligeramente positiva). Y, por supuesto, no sabemos si es homogéneo e isotrópico a escalas mucho más grandes de lo que realmente vemos. Algunos modelos inflacionarios implican que no lo es.
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Creo que la fuente de confusión entre los dos conceptos, la singularidad del Big Bang y un universo infinito, es la idea errónea de que el universo comenzó originalmente como una extensión finita. Este concepto erróneo surge fácilmente de las analogías que utilizan la lógica y los números actuales que no eran aplicables en el universo primitivo. Por ejemplo, escuché decir que poco después del Big Bang, todo el universo observable era del tamaño de una toronja, pero esa explicación no menciona que las toronjas habrían sido mucho más grandes entonces.
El problema es que el espacio es donde podemos medir qué tan grande es algo, pero el espacio se expande, por lo que algo que está a cierta distancia actualmente estaba mucho más cerca hace mucho tiempo, incluso si ninguno de los objetos se ha movido en el sentido normal. Como analogía para ayudar a ilustrar el efecto:
Tú y yo estamos parados en un globo desinflado enormemente grande. Pones un medidor, haces una marca en el globo en cada extremo y cada uno se para en una marca y ahora estamos a un metro de distancia. Luego enciendo una bomba y empiezo a inflar el globo. A medida que el globo se infla, la superficie se estira y usted y yo parecemos estar más lejos el uno del otro, aunque no nos estamos 'moviendo' (por ejemplo, alejándonos el uno del otro): ahora tenemos que considerar conjuntos de información contradictorios; De acuerdo con las marcas en la superficie del globo, todavía estamos a un metro de distancia, pero de acuerdo con el medidor en la mano (que no se expande) la distancia es mayor que eso.
Tenga en cuenta que si bien llamé al globo "absurdamente grande", podría haber sido infinitamente grande y seguir comportándose de la misma manera. Lo señalo porque he visto en los comentarios sobre otras respuestas que no se ve cómo el espacio podría ser tanto infinito como expansivo; que si se está expandiendo, entonces debe haber sido previamente finito. Eso es incorrecto: de hecho, porque el infinito es la cualidad de la ilimitación, algo que es infinitamente grande siempre puede hacerse más grande, porque por definición no hay límite superior en su tamaño.
Tenga en cuenta también que si grabó la analogía anterior al revés, parecería que el espacio se estaba reduciendo de tal manera que una distancia de varios metros entre nosotros se redujo con el tiempo a un metro. Si continúa reduciendo el universo de tal manera, eventualmente se convierte en el caso de que hay cerodistancia entre nosotros Y si aplica eso a un escenario donde hay personas distribuidas infinitamente a través del globo, todos se acercarían a medida que el globo se desinflaba, hasta que hubiera una distancia cero entre dos personas ... en teoría, al menos, desde real Los seres humanos tienen tamaño. Sin embargo, la energía y el espacio no tienen tamaño, por lo que en el punto del Big Bang, el espacio seguía siendo infinito (ya que un espacio infinito / ilimitado no puede reducirse para convertirse en finito / limitado) pero la distancia entre dos puntos en el espacio era cero .
Entonces, si pudieras regresar en el tiempo al Big Bang, verías un océano infinito de energía, ya que toda la energía era "hombro con hombro" (infinitamente densa) pero se expande rápidamente (y por lo tanto se enfría) hasta el punto que pueden formarse partículas básicas, luego materia y moléculas. Por supuesto, dado que su tamaño dependería de la métrica del espacio, no necesariamente parecería que el espacio se estuviera expandiendo, sino simplemente como si la energía y la materia se estuvieran enfriando. De hecho, todavía vemos esto como un efecto de expansión espacial en el desplazamiento al rojo de la luz de fuentes distantes: la luz se "enfría" o pierde energía en el camino porque se extiende en su viaje a través del espacio.
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Se sabe que el universo que podemos ver en nuestros telescopios es menor que el universo total. Como no podemos ver lo que está más allá del borde visual, no podemos determinar si el universo es infinito o finito.
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"¿Cómo" puede el universo ser infinito? Por lo tanto, infiero que debe haber un 'procedimiento' para que sea infinito.
El espacio puede existir por sí mismo sin tener nada. El vacío, el espacio intergaláctico, los enormes vacíos vistos en los mapas de estructura a gran escala son ejemplos.
Esto significa que no importa cuánto se expanda el universo, el espacio no puede separarse como los átomos. Se puede decir que no tiene módulo elástico. Uno puede usar esto como una premisa básica para explicar cómo puede haber un universo infinito.
Alternativamente, las teorías de la topología cósmica están en buen acuerdo con las predicciones de que la densidad de materia de nuestro universo está muy cerca de 1, lo que apunta a un universo en expansión para siempre. (ver http://www.scholarpedia.org/article/Cosmic_Topology#fabre:2013 )
No puede ser infinito en un tiempo finito porque el tiempo es espacio y el tiempo es más o menos lo mismo. Son una entidad llamada espacio-tiempo.
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Sería genial si Hubble viera un cartel marcado: "por favor, no vayas más allá de este punto, este es el límite del universo". tal vez incluso una pared o una balaustrada.
¿Cómo puede el universo ser infinito? ¿tamaño infinito, edad infinita, construcciones cuánticas infinitamente pequeñas? El principal problema que tenemos con el infinito es que desafía la comprensión humana.
Las ecuaciones esféricas y circulares impregnan el universo: estrellas, CMB, órbitas planetarias y lunares, átomos, fotones, Pi, todas pueden usar ecuaciones seno-coseno. Las rotaciones son infinitas. Pi y seno-coseno son infinitos.
Si el cosmos está compuesto de funciones matemáticas infinitas, ¿por qué no sería infinito?
¿Cuántos ángulos tiene el espacio? infinito. ¿Cuánto tiempo gira una galaxia? eternidad. Los círculos de momento angular van ad-eternum. Las rotaciones son infinitas.
¿Por qué habría un límite espacial para un espacio infinitamente grande o infinitamente pequeño? ¿Porque desafía la comprensión humana? Esa no es una buena razón.
Todo en el universo conocido depende de principios matemáticos que son infinitos, los números son infinitos, los ángulos son infinitos, generalmente los objetos seno-coseno, lineales, circulares y esféricos tienen giros infinitos.
El conjunto de mandelbrot es infinito. Es una ecuación mucho más simple que los objetos del universo, y es infinita. Entonces, te animo a que estudies el mandelbrot y te preguntes: ¿cómo puede ser infinito? Entonces tendrás alguna ventaja para aplicar ese estudio a los objetos del universo.
Hay una cosa curiosa que une los objetos infinitamente grandes y pequeños en el universo: las singularidades de los agujeros negros se componen casi por completo de descripciones matemáticas de seno-coseno, pero retienen millones de soles de átomos en el espacio del tamaño de una moneda de dinero o un CD o un nanómetro, todo dentro de un disco seno-coseno, que es un fenómeno circular que pesa miles de millones de estrellas. Si los soles pueden caber en las pelotas de baloncesto, y quizás en los átomos, ¿cómo podemos juzgar lo que es grande o pequeño? Si las cosas muy grandes renacen a muy pequeñas, y vuelven a crecer muy grandes, es como el círculo de la vida, y significa que eres el centro del universo, lo cual es un buen sentimiento. Los átomos y las estrellas no importan en comparación con usted.
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