Lunes, 30 de abril de 2012
Las matemáticas demuestran que los modelos actuales del Universo implican que tuvo un principio
Cosmólogos de reconocido prestigio están debatiendo sobre si el universo tuvo un principio. Y a pesar de las apariencias de discordia, en el fondo parecen estar de acuerdo.
Parte I
Los cosmólogos utilizan las propiedades matemáticas de la eterno para mostrar que a pesar de que el universo puede durar para siempre, debe haber tenido un comienzo.
El Big Bang se ha convertido en parte de la cultura popular, desde que tal expresión fue acuñada por el físico disidente Fred Hoyle, en 1940. Esto no deja de ser sorprendente para un evento que representa el nacimiento último de todo.
Sin embargo, Hoyle prefería un modelo diferente del cosmos: un universo en estado estacionario, sin principio ni fin, que se extiendía infinitamente desde el pasado al futuro. Esa idea nunca llegó a despegar realmente.
En los últimos años, sin embargo, los cosmólogos han empezado a estudiar una nueva serie de ideas que tienen propiedades similares. Curiosamente, estas ideas no están necesariamente en desacuerdo con la idea del Big Bang.
Por ejemplo, la idea de que el universo es cíclico, con unos big bang seguidos de big crunch, seguidos a su vez, por otros big bang en un ciclo infinito.
Otra idea es la inflación eterna en la que las diferentes partes del universo se expanden y contraen a diferentes ritmos. Estas regiones pueden ser consideradas como universos distintos de un gigantesco multiverso.
Así pues, aunque parezca que vivimos en un inflación cósmica, otros universos pueden ser muy diferentes. Y mientras que nuestro universo pueda parecer que tiene un principio, el multiverso no necesariamente ha de tener un comienzo.
Luego existe la idea de un universo emergente, el cual existe como una especie de semilla para la eternidad y luego se expande de repente.
Puesto así, estas modernas cosmologías sugieren que la evidencia observacional de un universo en expansión es consistente con un cosmos sin principio ni fin. Eso es posible cambiarlo.
Hoy en día, Audrey Mithani y Alexander Vilenkin, de la Universidad Tufts, en Massachusetts, dicen que estos modelos son matemáticamente incompatibles con un pasado eterno. De hecho, su análisis sugiere que estos tres modelos del universo deben haber tenido un comienzo.
Su argumento se centra en las propiedades matemáticas de la eternidad, un universo sin principio ni fin. Un universo así, debe contener trayectorias que se extienden infinitamente en el pasado.
Sin embargo, Mithani y Vilenkin apuntan a una prueba, fechada en 2003, donde este tipo de trayectorias del pasado no pueden ser infinitas si forman parte de un universo que se expande de una manera concreta.
Ellos van a demostrar que puesto que los universos cíclicos y los universos de la inflación eterna se expanden ambos de esta forma. Así no puede ser eterno en el pasado, y por lo tanto, tuvo que haber tenido un comienzo. "A pesar de que la inflación puede ser eterna en el futuro, no es posible hacer lo mismo, extendida indefinidamente hacia el pasado", afirman.
Tratan también con el modelo emergente del universo, mostrando que aunque pueda parecer estable desde el punto de vista clásico, es inestable desde el punto de vista de la mecánica cuántica. "Un modelo simple de universo emergente ... no puede escapar del colapso cuántico."
La conclusión es ineludible. "Ninguno de estos escenarios puede, en realidad, tener una pasado eterno", declaran Mithani y Vilenkin.
Dado que la evidencia observacional es que nuestro universo se está expandiendo, entonces también debe haber nacido en el pasado. Una profunda conclusión, aun partiendo del mismo que lideró primero la idea del big bang.
Ref: arxiv.org/abs/1204.4658 : Did The Universe Have A Beginning? [¿Tuvo el universo un principio?]
Parte II
Hoy en día, otro peso pesado del mundo de la cosmología entra en liza con un argumento adicional. Leonard Susskind, de la Universidad de Stanford, en California, dice que aunque el universo tuviese un principio, puede ser pensado como eterno para todos los propósitos prácticos.
Susskind es muy bueno ofreciendo una versión semi-popular de su argumento:
"Para ello, simplemente se imagina a Hilbertville, una uni-dimensional y semi-infinita ciudad, cuya frontera está en x = 0: La población es infinita y llena uniformemente el eje positivo x> 0: Cada ciudadano tiene un telescopio del mismo alcance limitado. Cada uno quiere saber si la ciudad tiene límites. Es obvio que sólo un número finito de ciudadanos puede ver la frontera x = 0. Para la infinita mayoría de la ciudad sólo vería que se extiende hasta el eje infinito negativo.
Por lo tanto, asumiendo que esto como normalidad, un ciudadano que no haya estudiado la situación, podría apostar con gran confianza que no se puede detectar un límite. Esta conclusión es independiente de la potencia de los telescopios, con tal que estén limitados."
Él hablará sobre los diversos argumentos termodinámicos que sugieren que el universo no puede haber existido por siempre. En el fondo, es que el inevitable aumento de la entropía con el tiempo, asegura que un universo de eterno pasado, debería desde hace mucho tiempo haber perdido toda apariencia de orden. Y tal como podemos ver en lo que nos rodea, el universo no ha podido ser eterno en el pasado.
Terminando con esto: "Se puede concluir que hay un principio, pero en cualquier tipo de inflación cosmológica las fuertes probabilidades favorecen (infinitamente) el principio de estar tan lejos del pasado que redunda, de hecho, en menos infinito."
Susskind es un gran tirador, uno de los fundadores de la teoría de cuerdas y uno de los pensadores más influyentes en este campo; sin embargo, es difícil estar de acuerdo con su afirmación de que este argumento representa el punto de vista opuesto a Mithani y Vilenkin.
Su argumento es equivalente a decir que el cosmos debió tener un comienzo, incluso en el caso que nos parezca eterno en el pasado, lo cual es bastante similar a la postura de Mithani y Vilenkin. La distinción que hace que Susskind, es que su atención se centra exclusivamente en las consecuencias prácticas de esto, a pesar de que lo que entiende por "práctico" no quede del todo claro.
Que el universo tuvo o no un principio es sumamente importante desde el punto de vista filosófico, tanto es así que, una respuesta definitiva puede tener consecuencias prácticas para la humanidad.
Pero quizás el verdadero significado de este debate está en otra parte. La necesidad de estar en desacuerdo frente a un inminente acuerdo, probablemente, nos diga más sobre la naturaleza de los cosmólogos que sobre el mismo cosmos.
Ref: arxiv.org/abs/1204.5385 : Was There a Beginning? [¿Hubo un principio?]
- Referencia de dos artículos: TechnologyReview.com, a 24/27 abril 2012
- Imagen 1) El universo observable. Imagen 2) el universo en expansión. Ambas imágenes de Wikipedia.
Parte I
Los cosmólogos utilizan las propiedades matemáticas de la eterno para mostrar que a pesar de que el universo puede durar para siempre, debe haber tenido un comienzo.
El Big Bang se ha convertido en parte de la cultura popular, desde que tal expresión fue acuñada por el físico disidente Fred Hoyle, en 1940. Esto no deja de ser sorprendente para un evento que representa el nacimiento último de todo.
Sin embargo, Hoyle prefería un modelo diferente del cosmos: un universo en estado estacionario, sin principio ni fin, que se extiendía infinitamente desde el pasado al futuro. Esa idea nunca llegó a despegar realmente.
En los últimos años, sin embargo, los cosmólogos han empezado a estudiar una nueva serie de ideas que tienen propiedades similares. Curiosamente, estas ideas no están necesariamente en desacuerdo con la idea del Big Bang.
Por ejemplo, la idea de que el universo es cíclico, con unos big bang seguidos de big crunch, seguidos a su vez, por otros big bang en un ciclo infinito.
Otra idea es la inflación eterna en la que las diferentes partes del universo se expanden y contraen a diferentes ritmos. Estas regiones pueden ser consideradas como universos distintos de un gigantesco multiverso.
Así pues, aunque parezca que vivimos en un inflación cósmica, otros universos pueden ser muy diferentes. Y mientras que nuestro universo pueda parecer que tiene un principio, el multiverso no necesariamente ha de tener un comienzo.
Luego existe la idea de un universo emergente, el cual existe como una especie de semilla para la eternidad y luego se expande de repente.
Puesto así, estas modernas cosmologías sugieren que la evidencia observacional de un universo en expansión es consistente con un cosmos sin principio ni fin. Eso es posible cambiarlo.
Hoy en día, Audrey Mithani y Alexander Vilenkin, de la Universidad Tufts, en Massachusetts, dicen que estos modelos son matemáticamente incompatibles con un pasado eterno. De hecho, su análisis sugiere que estos tres modelos del universo deben haber tenido un comienzo.
Su argumento se centra en las propiedades matemáticas de la eternidad, un universo sin principio ni fin. Un universo así, debe contener trayectorias que se extienden infinitamente en el pasado.
Sin embargo, Mithani y Vilenkin apuntan a una prueba, fechada en 2003, donde este tipo de trayectorias del pasado no pueden ser infinitas si forman parte de un universo que se expande de una manera concreta.
Ellos van a demostrar que puesto que los universos cíclicos y los universos de la inflación eterna se expanden ambos de esta forma. Así no puede ser eterno en el pasado, y por lo tanto, tuvo que haber tenido un comienzo. "A pesar de que la inflación puede ser eterna en el futuro, no es posible hacer lo mismo, extendida indefinidamente hacia el pasado", afirman.
Tratan también con el modelo emergente del universo, mostrando que aunque pueda parecer estable desde el punto de vista clásico, es inestable desde el punto de vista de la mecánica cuántica. "Un modelo simple de universo emergente ... no puede escapar del colapso cuántico."
La conclusión es ineludible. "Ninguno de estos escenarios puede, en realidad, tener una pasado eterno", declaran Mithani y Vilenkin.
Dado que la evidencia observacional es que nuestro universo se está expandiendo, entonces también debe haber nacido en el pasado. Una profunda conclusión, aun partiendo del mismo que lideró primero la idea del big bang.
Ref: arxiv.org/abs/1204.4658 : Did The Universe Have A Beginning? [¿Tuvo el universo un principio?]
Parte II
Hoy en día, otro peso pesado del mundo de la cosmología entra en liza con un argumento adicional. Leonard Susskind, de la Universidad de Stanford, en California, dice que aunque el universo tuviese un principio, puede ser pensado como eterno para todos los propósitos prácticos.
"Para ello, simplemente se imagina a Hilbertville, una uni-dimensional y semi-infinita ciudad, cuya frontera está en x = 0: La población es infinita y llena uniformemente el eje positivo x> 0: Cada ciudadano tiene un telescopio del mismo alcance limitado. Cada uno quiere saber si la ciudad tiene límites. Es obvio que sólo un número finito de ciudadanos puede ver la frontera x = 0. Para la infinita mayoría de la ciudad sólo vería que se extiende hasta el eje infinito negativo.
Por lo tanto, asumiendo que esto como normalidad, un ciudadano que no haya estudiado la situación, podría apostar con gran confianza que no se puede detectar un límite. Esta conclusión es independiente de la potencia de los telescopios, con tal que estén limitados."
Él hablará sobre los diversos argumentos termodinámicos que sugieren que el universo no puede haber existido por siempre. En el fondo, es que el inevitable aumento de la entropía con el tiempo, asegura que un universo de eterno pasado, debería desde hace mucho tiempo haber perdido toda apariencia de orden. Y tal como podemos ver en lo que nos rodea, el universo no ha podido ser eterno en el pasado.
Terminando con esto: "Se puede concluir que hay un principio, pero en cualquier tipo de inflación cosmológica las fuertes probabilidades favorecen (infinitamente) el principio de estar tan lejos del pasado que redunda, de hecho, en menos infinito."
Susskind es un gran tirador, uno de los fundadores de la teoría de cuerdas y uno de los pensadores más influyentes en este campo; sin embargo, es difícil estar de acuerdo con su afirmación de que este argumento representa el punto de vista opuesto a Mithani y Vilenkin.
Su argumento es equivalente a decir que el cosmos debió tener un comienzo, incluso en el caso que nos parezca eterno en el pasado, lo cual es bastante similar a la postura de Mithani y Vilenkin. La distinción que hace que Susskind, es que su atención se centra exclusivamente en las consecuencias prácticas de esto, a pesar de que lo que entiende por "práctico" no quede del todo claro.
Que el universo tuvo o no un principio es sumamente importante desde el punto de vista filosófico, tanto es así que, una respuesta definitiva puede tener consecuencias prácticas para la humanidad.
Pero quizás el verdadero significado de este debate está en otra parte. La necesidad de estar en desacuerdo frente a un inminente acuerdo, probablemente, nos diga más sobre la naturaleza de los cosmólogos que sobre el mismo cosmos.
Ref: arxiv.org/abs/1204.5385 : Was There a Beginning? [¿Hubo un principio?]
- Referencia de dos artículos: TechnologyReview.com, a 24/27 abril 2012
- Imagen 1) El universo observable. Imagen 2) el universo en expansión. Ambas imágenes de Wikipedia.
BitNavegantes / Blog de Pedro Donaire
Nota Especial: Vease tambien nuevo articulo:
| Title: | Was There a Beginning? | |
| Authors: | Susskind, Leonard | |
| Publication: | eprint arXiv:1204.5385 | |
| Publication Date: | 04/2012 | |
| Origin: | ARXIV | |
| Keywords: | High Energy Physics - Theory, Astrophysics - Cosmology and Extragalactic Astrophysics, General Relativity and Quantum Cosmology | |
| Comment: | 4 pages, 2 figures | |
| Bibliographic Code: | 2012arXiv1204.5385S |
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