¿La evidencia del desplazamiento al rojo implica necesariamente que el universo partió de una singularidad?

Question

Se nos enseña que el universo comenzó como una singularidad, un punto infinitamente pequeño e infinitamente denso. Al principio de los tiempos se produjo un "Big Bang" o, más exactamente, una "Inflación".

La principal prueba de ello es la observación del desplazamiento al rojo de todas las galaxias. Esto nos demuestra que, a medida que aumenta el tiempo, el universo se hace más grande. Un resultado lógico de esto es que al retroceder en el tiempo, el universo se encoge. Esto se extrapola al principio de los tiempos, cuando el universo era infinitamente pequeño.

Sin embargo, lo único que sé con certeza es que el universo era antes más pequeño. Esto no implica necesariamente que fuera infinitamente pequeño. ¿Cómo sabemos, por ejemplo, que el universo no oscila y que estamos en una época en la que el universo se expande (y se acelera) y acabará contrayéndose de nuevo?

¿Qué otras pruebas hay que sugieran que partimos de una singularidad?

Answer 1

Hay 3 observaciones que apoyan la teoría del big bang, es decir, el origen del universo en una singularidad:

1. El desplazamiento al rojo de las galaxias, como ya ha mencionado.
2. La radiación cósmica de fondo.
3. Las cantidades de diferentes núcleos en el universo, en particular la preponderancia de elementos ligeros como el hidrógeno y el helio.

Cada uno de ellos por sí solo probablemente no sería suficiente para apoyar la teoría del big bang. El desplazamiento al rojo de las galaxias podría explicarse con alguna otra teoría, algunas han sido sugeridas por Hoyle y Narlikar en el pasado. Probablemente los otros dos fenómenos también podrían explicarse independientemente, pero es la conjunción la que encaja tan bien con la hipótesis del big bang.

¿Queda así zanjada la cuestión de una vez por todas? La respuesta es no. Desde que se hicieron y confirmaron estas tres observaciones, se han añadido otras más detalladas que han complicado la historia del modelo del Big Bang. Pero eso nos llevaría a un post más largo. El modelo actual más aceptado es el llamado Modelo Lambda-CDM .

En cuanto al problema de que el universo comience en una singularidad real, en lugar de en un estado muy denso, sigue siendo un problema abierto relacionado con una teoría de la gravedad cuántica aún por inventar (o completar). Nuestra comprensión actual de las singularidades en Relatividad General se remonta a los teoremas de singularidad de Penrose-Hawking. Son del tipo "¡Aquí hay dragones!" en el sentido de que delinean las condiciones para que se formen las singularidades y señalan dónde terminan nuestros conocimientos. No se puede hacer más, porque una singularidad es básicamente un fracaso de la teoría.

Answer 2

Si alguien le enseñó que la expansión del universo implica necesariamente una singularidad, se equivocó. La singularidad pasada no es la única condición inicial posible. En realidad hay varios modelos que predicen diferentes escenarios. Por ejemplo está el inflación eterna donde no hay singularidad inicial. También existe Turoks modelo ecpirótico que tiene big bangs sin singularidades y hay muchos otros modelos.

En cuanto a la oscilación, las cosas son más sencillas. La dinámica del universo depende del contenido de masa del universo. El contenido de masa se mide por el parámetro de densidad de energía. Si ese parámetro está por encima de un valor crítico, entonces el universo está cerrado y podría oscilar como dices. Si la densidad es menor o igual que la crítica, entonces el universo se expande para siempre. La densidad del universo se mide en el fondo cósmico de microondas y se mide que es casi exactamente la crítica. Por lo tanto, el universo no va a volver a colapsar. Pero eso no excluye algo como el modelo oscilante de Turok.

Answer 3

Crecí con el universo del estado estacionario de Hoyles. El universo se expandía, pero se postulaba la creación continua de materia (elementos ligeros para igualar la abundancia observada), de modo que el universo tenía una forma (casi) estable (es decir, la densidad del universo se mantenía a lo largo del tiempo). Suena un poco mágico, sin duda, pero no creo que pudiera descartarse de forma concluyente hasta que se descubrió el CMB.

Answer 4

Es una pregunta excelente. En efecto mayo ser cierto que el universo oscila, y que no estamos experimentando sólo una de las fases de esta oscilación. (Esta teoría, que adolece de algunos problemas bastante técnicos pero sigue siendo viable, recibe a veces el nombre de "universo cíclico").

Lo que sí sabemos, principalmente a partir de los tres pilares de la cosmología que explicó Raskolnikov, es que el universo era pequeño y caliente al principio. Pero no sabemos si el Big Bang (es decir, la singularidad) se produjo realmente, y no sabemos qué ocurrió antes de la inflación (es decir, antes de unos 10^{-35} segundos después del Big Bang).

Así pues, aunque los más listos siguen apostando por la existencia de la singularidad -por ser posiblemente la teoría más sencilla que además supera con nota todas las pruebas de observación-, es probable que las observaciones futuras puedan distinguir entre ella y el escenario cíclico.

Answer 5

Hasta nueva aclaración, la respuesta es NO:
La afirmación de que "el espacio se expande" debe estar respaldada por la afirmación de que "el átomo es invariable".

Un átomo más grande en el pasado se observa como un corrimiento al rojo (una longitud de onda más larga) porque la regla estándar que utilizamos para medirlo se basa en la dimensión atómica real.
En sentido figurado: para medir longitudes de onda en el pasado había que utilizar "pulgadas" y ahora usamos "cm". En mismo de distancia da dos medidas diferentes. ¿Aumentó la distancia ? o disminuyó la unidad de medida?

La afirmación de que el átomo puede variar de tamaño, utilizando las mismas leyes de la física, puede encontrarse aquí: Un modelo autosimilar del Universo desvela la naturaleza de la energía oscura .

Afirmar que el átomo es invariante equivale a decir: ' He aquí un marco de referencia absoluto ', contra Einstein.

A partir de ahora es necesaria una aclaración. imo.