¿La energía total del universo es cero?

Question

En los libros y artículos de divulgación científica, siempre me encuentro con la afirmación de que la energía total del Universo es cero, "porque la energía positiva de la materia se anula con la energía negativa del campo gravitatorio".

Pero no encuentro nada concreto que corrobore esta afirmación. Como primera comprobación, hice un cálculo para computar la energía potencial gravitatoria de una esfera de densidad uniforme de radio $R$ utilizando las Leyes de Newton y arrojando $E=mc^2$ para la energía de la esfera, ¡y no era en absoluto obvio que la respuesta fuera cero!

Así que, mis preguntas:

1. ¿En qué se basa esta afirmación? ¿Se necesita la relatividad general o se puede obtener de la gravedad newtoniana?

2. ¿Qué condiciones requiere el modelo para que funcione?

3. ¿Podría alguien remitirme a un buen documento sobre esto?

Answer 1

Sobre una variante reciente de la pregunta:

Los físicos utilizan mc² para calcular la energía positiva y -MmG/R para calcular la energía negativa para calcular la energía total del universo pero he oído que uno de ellos es relativamente invariable y el otro no. ¿Es eso cierto?

Los físicos no utilizan mc² para calcular la energía positiva, eso es simplemente una expresión de equivalencia masa-energía. Y tampoco utilizan realmente -MmG/R para calcular la energía negativa. La expresión se refiere a la energía potencial gravitatoria, que se dice que es cero a una distancia infinita, y negativa cerca de la superficie del planeta. Sin embargo, en realidad no hay energía negativa, sino menos energía positiva. Un campo gravitatorio convierte la energía potencial gravitatoria (que es energía de masa) en energía cinética, que suele disiparse en el espacio, dejando un déficit de masa. Pero se aplica la conservación de la energía. No desaparece ninguna energía. Véase Los fundamentos de la teoría general de la relatividad donde Einstein dijo "la energía del campo gravitatorio actuará gravitatoriamente de la misma manera que cualquier otro tipo de energía". La energía del campo gravitatorio es en realidad positiva, no negativa.

Entonces, ¿por qué todo el mundo está haciendo estos cálculos para encontrar la energía total del universo?

Sólo puedo sugerir que quienes defienden un universo de energía cero nunca han leído los documentos originales de Einstein y no entienden la gravedad.