Pensaba que el universo era finito, pero luego leí esto:
¿Cómo puede algo finito convertirse en infinito?
Y parece que asumen que es infinito. ¿Entonces, cuál es?
Es imposible saber si el universo es finito o infinito porque nunca podremos verlo todo. Toma en cuenta que genneth dice "y para simplificar el universo es infinito", y este es realmente el punto clave. Hace que la Física sea más simple si el universo es infinito, así que tendemos a asumir que lo es.
Pero necesitas considerar qué significa "infinito". No tiene sentido decir que el universo tiene un borde, porque entonces tendrías que preguntarte qué sucede si llegas al borde y das un paso más. Eso significa que la única alternativa a que el universo sea infinito es que vuelva sobre sí mismo como una esfera, por lo que puedes caminar para siempre sin llegar a un borde, pero eventualmente estarás de vuelta donde empezaste.
No creemos que el universo sea como una esfera porque para eso el espacio tiempo tendría que tener curvatura positiva, y los experimentos hasta la fecha muestran que el espacio es plano (dentro del error experimental). Sin embargo, el espacio tiempo podría tener curvatura positiva pero con una curvatura tan pequeña que no podemos detectarla. Alternativamente, el espacio tiempo podría ser plano pero tener una topología global compleja como un toro. La escala de algo así tendría que ser más grande que el universo observable de lo contrario habríamos visto signos de ello.
Por cierto, si el universo es infinito ahora, siempre ha sido infinito, incluso en el Big Bang. Por eso a menudo escucharás que se dice que el Big Bang no fue un punto, fue algo que sucedió en todas partes.
Más tarde:
Me acabo de dar cuenta de que también hiciste la pregunta sobre el tiempo comenzando en el Big Bang. En la respuesta a esa pregunta expliqué cómo usas la métrica para calcular una geodésica, con el resultado de que no puedes calcular hacia atrás en el tiempo antes del Big Bang. También puedes usar la métrica para calcular una línea en el espacio en un valor fijado de tiempo (una geodésica tipo espacio). Nuestro universo parece estar bien descrito por la métrica FLRW con $\Omega$ = 1 que mencioné en la otra pregunta, y si usas esta métrica para calcular tu línea, descubres que se extiende para siempre, es decir, el universo es infinito.
Pero entonces nadie sabe con certeza si la métrica FLRW con $\Omega$ = 1 es la correcta para describir nuestro universo. Ciertamente es la más simple.
Un manifolds puede ser topológicamente cerrado y tener curvatura intrínseca cero. un n-cubo con sus lados opuestos identificados se convierten en un n-toro. Todavía parecería localmente ser plano
El modelo actualmente aceptado ampliamente para la cosmología es $\lambda$-CDM. El universo parece (exactamente) plano, y para simplificar se considera que el universo es infinito. Cabe destacar que distinguimos entre el universo observable (que es la porción local que la luz podría haber recorrido desde el Big Bang) y la totalidad — tenemos restricciones que señalan que, incluso si el universo no es infinito, su tamaño es muchas órdenes de magnitud mayor que el observable.
En la literatura (especialmente la divulgación científica), los detalles están muy confundidos, debido a que el consenso en torno al modelo de $\lambda$-CDM es bastante reciente — basado en gran medida en mediciones detalladas de la radiación cósmica de fondo en microondas, en su mayoría realizadas por WMAP en los últimos 8 años aproximadamente. En cierto sentido, el lector, incluso el profano, debería ser extremadamente cuidadoso al leer afirmaciones (incluso de científicos de renombre) sobre cosmología — es (quizás irónicamente) un campo en constante evolución.
Tengo un problema aquí: ¿no le falta una definición definitiva al universo "observable"? Puedes señalar el CMB, pero eso es incorrecto. Hubo interacción antes del comienzo de la radiación CMB, simplemente sucede que antes del CMB, el universo era opaco, por lo que podemos ver eso. Pero esa interacción todavía debería considerarse en un cálculo entrópico del universo. El universo observable podría ser infinito, pero la información está irrevocablemente oscurecida entre el mar de interacciones posteriores de partículas. La formación de nuestra galaxia podría haber sido afectada por algo que ahora está a 1000 años luz de distancia.
@AlanSE: consulta es.wikipedia.org/wiki/Universo_observable para más detalles. La definición es bastante específica y precisa. Ten en cuenta que fui un poco engañoso en mi comentario entre paréntesis, ya que la verdadera definición se basa en la influencia causal, en lugar de los fotones reales.
Oh, ok, la intención de tu respuesta tiene sentido. Tengo dificultades para entender la afirmación de que el universo observable es solo aproximadamente un 2% más grande que el universo visible. Eso parecería tener implicaciones directas importantes en la respuesta a esta pregunta. No creo que sea trivial si tenemos un cono de luz de interacción pasado finito o infinito, pero la afirmación parecería ser que la observación astronómica ha mostrado que es finito. También me parecería extraño que un universo finito tenga dimensiones espaciales $\gg$ la dimensión temporal.
Siempre existe el problema al responder a esta pregunta de que la Relatividad General, interpretada de forma ingenua, te permite hablar sobre la parte del universo que no es observable desde nuestro punto de vista, y esto hace que la pregunta no sea trivial.
Pero desde una perspectiva positivista lógica, la que sugiere fuertemente la holografía teórica de cuerdas, el universo es exactamente lo que está dentro del horizonte cosmológico, y es finito porque el horizonte cosmológico tiene un área finita. No hay un significado objetivo para lo que está fuera del horizonte cosmológico, por lo que no tiene sentido pensar en esto --- es sin sentido en el sentido de Carnap.
Si el universo es "matemáticamente" finito, podría ser que veamos duplicados de galaxias (ver es.wikipedia.org/wiki/Universo_observable).
@jjcale: Estoy señalando que independientemente de las identificaciones (que no se encuentran experimentalmente), el universo observable es finito, por lo que se debe ser positivista y tomar esto en serio, y no hacer especulaciones no positivistas sobre un exterior hipotético.
Nadie sabe. Pero la teoría más probable dice que es infinito.
ACTUALIZACIÓN
La descripción teórica general del Universo es proporcionada por la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker. Esta métrica permite que el Universo sea tanto finito (cerrado) como infinito (abierto). Esto depende del parámetro k. Si k<=0 entonces el Universo es infinito. Las observaciones actuales muestran que k está cerca de cero, lo que puede significar infinito o muy grande (mucho más grande que los 14 mil millones de años luz que es el tamaño del espacio observable).
Trato esto como si fuera probablemente infinito.
ACTUALIZACIÓN 2
El modelo Lambda-CDM en sí mismo no puede responder la pregunta si el Universo es finito o no. Esto es solo una suma de datos observables sobre lo que el Universo consiste.
Aunque la descripción teórica general del Universo está dada por la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, y aunque permite que el Universo sea tanto finito (cerrado) como infinito (abierto), la observación científica ha demostrado que el universo comenzó hace un período finito (aproximadamente hace 13,798 mil millones de años). Hubo un gran estallido, la inflación del universo. Todo movimiento de estrellas y nebulosas se aleja unas de otras desde una singularidad aparente, y esto dejó un calor residual y una estructura aún evidente (en el universo).
A lo largo del "eje del tiempo" en dirección negativa, el universo es finito. A lo largo del eje del tiempo en dirección positiva, teóricamente podría ser posible que el universo envejezca infinitamente, pero no lo ha hecho aún, y en cada punto envejeciendo en esa dirección el universo seguirá siendo finito hasta su origen. En ningún momento en el futuro la edad del universo será infinita, y actualmente no lo es.
Así que la edad del universo es actualmente y siempre será finita. (Además, David Hilbert demostró que es físicamente imposible tener un cambio de eventos infinito, por lo que incluso al acercarnos al infinito, la edad del universo será finita, quizás muy grande, pero aún finita).
< A lo largo del "eje del tiempo" en la dirección negativa entonces, el universo es finito>. Estás confundiendo dimensiones espaciales con dimensiones temporales, lo que hace que tus argumentos sean incorrectos. Las dimensiones espaciales durante el Big Bang muy bien podrían ser infinitas.
Si entendieras que el espacio y el tiempo son una sola y misma cosa (una variedad de 4 dimensiones, por ende, espacio tiempo) no dirías esto. No, así como el espacio no es infinito en el pasado, tampoco lo es el tiempo. El hecho mismo de que consumes menos tiempo cuanto más espacio consumes ha sido demostrado experimentalmente muchas veces. Echa un vistazo al trabajo temprano de Hermann Minkowski. Si tuvieras algo de honestidad y un ápice de humildad, borrarías tu comentario absurdo.
Obviamente, no entiendes absolutamente nada sobre la relatividad general. Las dimensiones del espacio-tiempo pueden tener longitudes diferentes, pueden ser finitas o infinitas, completamente independientes. Al igual que en la teoría de cuerdas existen dimensiones espaciales del tamaño de la longitud de Planck. Por lo tanto, no, la dimensión temporal puede ser finita y la dimensión espacial infinita. Deberías haber sido más cuidadoso y menos estúpido. Puedes leer la respuesta del físico famoso al menos aquí: physics.stackexchange.com/a/9420/278123
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
0 votos
Posible duplicado: physics.stackexchange.com/q/25271/2451 y enlaces dentro de él.
0 votos
Aunque Leibniz sintió que un universo infinito carecía de cualquier forma definible, un universo o multiverso con cierta esfericidad inherente parecería, debido a la complicación indefinida agregada por pi, ser el mejor protegido de la destrucción artificial completa por cualquiera de sus ocupantes: En consecuencia, las descripciones que se basan en alguna planitud absoluta del espacio me parecen inherentemente poco realistas, independientemente de cuán de cerca se acerquen los datos observacionales a esa descripción, y independientemente de cuán benigna pueda parecer en ese momento la civilización que registre ese enfoque.
0 votos
Aunque pienso que las opiniones y definiciones de Liebnitz deben ser consideradas en el contexto de esa más simple "Era de la Ilustración" en la que vivió, actualmente está surgiendo datos observacionales que tienden a apartarse de la planitud, según el artículo de noviembre de 2020, de Joseph Silk y colaboradores en "Nature Astronomy", Vol. 4, p.196-203, el cual actualmente se puede ver libremente en línea, y se puede encontrar por su título, "Evidencia del Planck para un Universo cerrado y una posible crisis para la cosmología".
0 votos
(El Universo descrito es el local en un multiverso: Como mencionó Andrew Steane en su respuesta, no se puede establecer si algún universo o multiverso es infinito, ya sea actualmente o en un futuro previsible.)
0 votos
Liebniz fue educado bien dentro de la memoria viva de la execrable ejecución del físico Giordano Bruno, por lo tanto, aún sin tener observaciones que contradigan, tengo que considerar la cautela razonable como un posible motivo para su renuencia a respaldar la esfericidad.