Cuando decimos que el universo tuvo un principio, ¿nos referimos a todo el universo o al universo observable? ¿O ambos tuvieron un principio?
Respuestas
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En general, cuando se habla de que el universo tuvo un principio, se hace referencia a la solución de las ecuaciones de Einstein denominada FLRW métrico . Esto describe un universo homogéneo e isótropo, y parece ser una aproximación bastante buena a nuestro universo.
La métrica FLRW nos dice cómo cambia la densidad del universo con el tiempo. Pero no indica el tamaño del universo. Un universo homogéneo e isótropo es infinito por definición, y sigue siendo infinito desde el Big Bang.
En cualquier caso, si retrocedemos en el tiempo hasta el Big Bang, la densidad del universo se hace infinita y la distancia entre dos puntos cualesquiera del universo se reduce a cero, aunque el universo siga teniendo un tamaño infinito. Este resultado sin sentido es la razón por la que a menudo se oye decir que la RG no puede explicar el Big Bang, y es la razón por la que esperamos que alguna teoría de la gravedad cuántica tome el relevo y evite que la densidad se vuelva infinita.
En cualquier caso, la cuestión es que, por definición, el universo FLRW es el mismo en todas partes. Así que si crees que la métrica FLRW es una buena aproximación a nuestro universo (y parece que lo es) entonces todo el universo se comportó igual que la parte que podemos ver. El universo entero, incluyendo nuestro bit, tuvo un principio.
Sin embargo, ésta es una perspectiva estrictamente clásica y no describe fenómenos como inflación que tienen su origen en la mecánica cuántica. La teoría original de la inflación no cambió mucho el comportamiento general, sólo introdujo un periodo de expansión exponencial poco después del Big Bang. Pero hay una teoría más reciente llamada inflación eterna que cambia drásticamente nuestra visión del comienzo del universo.
En la inflación eterna el universo ha estado inflándose durante todo el tiempo y seguirá inflándose durante todo el tiempo, por lo que el universo en su conjunto no tiene un principio. Sin embargo, algunas zonas del universo dejan de inflarse y se convierten en el tipo de espaciotiempo en lenta expansión que vemos a nuestro alrededor. Estas zonas parecen entonces tener un Big Bang, pero éste es simplemente el punto en el que la inflación se detuvo para esa zona en particular. Otras zonas tendrían Big Bangs que ocurrieron en un momento diferente, mientras que el universo en su conjunto no tuvo un principio.
Así que la respuesta a tu pregunta es sí y no dependiendo de la teoría en la que creas. Por desgracia, de momento no hay pruebas experimentales que demuestren cuál de las dos es la correcta.
heathrow
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Nunca se debe distinguir entre el universo y el universo observable. Se trata de una falacia al suponer que la palabra "existir" significa algo más que "algo que podemos medir y con lo que podemos interactuar". No existe ninguna forma aceptada o concebible de explorar otros universos, por lo que hay que ser muy cuidadoso al hablar de su existencia. Suele ser sólo una forma de hablar.
La física funciona sobre la base de una filosofía llamada positivismo, que es operativa: para formular una pregunta hay que dar una receta sobre cómo debe responderse experimentalmente. Si no se puede, no forma parte de la física, al menos por ahora. En este caso, no parece probable que haya ninguna definición operativa para esta pregunta.
El modelo de universo que se utilice debe estar delimitado por el horizonte cosmológico, y este horizonte procede de un horizonte deSitter de pequeño tamaño que se infla (es la teoría de la inflación). Por ahora, el inicio de la inflación está rodeado de misterio, pero cualquier intento de extender el concepto de universo fuera del horizonte cosmológico es, en el mejor de los casos, inobservable, y muy probablemente incompatible con el principio holográfico gravitacional cuántico, que pide que el espaciotiempo tenga una descripción a lo largo del límite del horizonte.
Patrick Klug
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El teorema de Penrose-Hawking, aplicado estrictamente, sólo indica que si tenemos una superficie nula atrapada, que obtenemos con un límite envolvente mayor que el radio de Hubble, tiene que haber una singularidad o una curva temporal cerrada en algún momento del pasado en alguna subregión. En sentido estricto, ni siquiera todo el universo observable tiene por qué partir de una singularidad.
