Documentales de la TELEVISIÓN muestran invariablemente el Big Bang como la explosión de una bola de fuego en expansión hacia el exterior. Hizo el Big Bang realmente estallar hacia fuera desde un momento como este? Si no, ¿qué sucedió?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
La simple respuesta es que no, el Big Bang no ocurrió en un punto. En lugar de ello ocurrió en todas partes en el universo al mismo tiempo. Las consecuencias de esto son:
El universo no tiene un centro: el Big Bang no ocurrió en un punto así que no hay punto central en la inversa de la que se está expandiendo.
El universo no está expandiendo en la nada: porque el universo no se expande como una bola de fuego, no hay ningún espacio fuera del universo que se expande.
En la siguiente sección, voy a esbozar un áspero descripción de cómo esto puede ser seguido por una descripción más detallada para el más decidido de los lectores.
Una descripción simplificada del Big Bang
Imaginar la medición de nuestro actual universo dibujando una cuadrícula con una separación de 1 año luz. Aunque, obviamente, no se puede hacer esto, usted puede fácilmente imaginarse a poner la Tierra en (0, 0), Alfa Centauri a (4.37, 0) y el trazado de todas las estrellas en esta red. La clave es que esta red es infinita$^1$ es decir, no hay punto donde no se puede extender la cuadrícula.
Ahora el viento el tiempo de regreso a 7 millones de años después del big bang, es decir, aproximadamente a la mitad de la espalda. Nuestra red tiene ahora un espaciado de la mitad de un año luz, pero aún así es infinito - todavía hay ningún borde. El espaciamiento promedio entre los objetos en el universo ha reducido a la mitad y el promedio de la densidad ha aumentado por un factor de ^3$.
Ahora el viento de nuevo a 0.0000000001 segundos después del big bang. No hay un significado especial para ese número; es sólo la intención de ser extremadamente pequeña. Nuestra red tiene ahora un muy pequeño espacio, pero aún así es infinito. No importa qué tan cerca estamos del Big Bang todavía tenemos un infinito de cuadrícula llenando todo el espacio. Usted puede haber oído pop programas de ciencia que describe el Big Bang como ocurre en todas partes y esto es lo que significan. El universo no reducirlos a un punto en el Big Bang, es sólo que el espacio entre los dos seleccionados al azar de puntos espacio-tiempo se redujo a cero.
Así que en el Big Bang tenemos la situación muy extraña, donde la distancia entre cada punto del universo es cero, pero el universo es todavía infinito. El tamaño total del universo es, a continuación,$^1$ \times \infty$, que no está definido. Probablemente piensen que esto no tiene sentido, y de hecho la mayoría de los físicos están de acuerdo con usted. El Big Bang es una singularidad, y la mayoría de nosotros no pensamos singularidades en realidad ocurren en el universo real. Esperamos que algunos de la gravedad cuántica efecto será importante a medida que nos acercamos al Big Bang. Sin embargo, en el momento no tenemos trabajo teoría de la gravedad cuántica para explicar exactamente lo que sucede.
$ part in ^5$ asumimos que el universo es infinito - más sobre esto en la siguiente sección
Para determinados lectores sólo
Para averiguar cómo evolucionó el universo en el pasado y lo que va a suceder en el futuro, tenemos que resolver las ecuaciones de Einstein de la relatividad general para todo el universo. La solución que se obtiene es un objeto llamado tensor métrico que describe el espacio-tiempo del universo.
Pero las ecuaciones de Einstein son ecuaciones diferenciales parciales, y como resultado de tener toda una familia de soluciones. Para obtener la solución correspondiente a nuestro universo, necesitamos especificar algunas condiciones iniciales. La pregunta entonces es ¿qué condiciones iniciales para su uso. Bien, si nos fijamos en el universo a nuestro alrededor podemos notar dos cosas:
si tenemos una media de más de gran escala, el universo parece el mismo en todas las direcciones, que es isotrópica
si tenemos una media de más de gran escala, el universo es el mismo en todas partes, y que sea homogénea
Se podría señalar que el universo no tiene un aspecto muy homogéneo, ya que tiene las galaxias con una alta densidad de forma aleatoria dispersas en el espacio con una densidad muy baja. Sin embargo, si tenemos un promedio en la escala más grande que el tamaño de la galaxia supercúmulos que hacemos llegar una constante de la densidad media. También, si miramos hacia atrás el tiempo en que el fondo cósmico de microondas fue emitida (380.000 años después del Big Bang y bien antes de galaxias empezaron a formar) nos encontramos con que el universo es homogéneo alrededor de $(x, y, z)$, lo cual es bastante homogénea.
Así como las condiciones iniciales vamos a especificar que el universo es homogéneo e isotrópico, y con estos supuestos, la ecuación de Einstein tiene una (relativamente!) solución simple. De hecho, esta solución fue encontrado poco después de que Einstein formuló la relatividad general y ha sido descubrió de forma independiente por diferentes personas. Como resultado, la solución de las glorias del nombre de Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker métrica, aunque, por lo general, ver este acortado a la métrica FLRW o a veces FRW métrica (¿por Lemaitre se pierde no estoy seguro).
Recordar la cuadrícula que se describe a medir el universo en la primera sección de esta respuesta, y como me lo describió la cuadrícula disminuyendo nos remontamos en el tiempo, hacia el Big Bang? Bien la métrica FLRW hace que este cuantitativa. Si $$ d^2 = x^2 + y^2 + z^2 $$ es algún punto de nuestra red, entonces la distancia actual a ese punto es que se acaba de dar por Pitágoras teorema:
$$ d^2(t) = a^2(t)(x^2 + y^2 + z^2) $$
Lo que la métrica FLRW nos dice es que la distancia cambia con el tiempo según la ecuación:
$a(t)$
donde $a(t) < 1$ and conversely in future as the universe expands we have $a(t) > 1$. The Big bang happens because if we go back to time to $t = 0$ the scale factor $a(0)$ is zero. This gives us the remarkable result that the distance to any point in the universe $(x, y, z)$ es una función que se llama el factor de escala. Obtenemos la función para el factor de escala cuando resolvemos las ecuaciones de Einstein. Lamentablemente no tienen una simple analítica de la forma, pero se ha calculado en las respuestas a las preguntas anteriores ¿Cuál fue la densidad del universo cuando era solamente el tamaño de nuestro sistema solar? y ¿Cómo funciona el Hubble de cambio de parámetros con la edad del universo?. El resultado es:
El valor del factor de escala que convencionalmente se toma como unidad en el momento actual, por lo que si nos remontamos en el tiempo y el universo se contrae tenemos $$ d^2(t) = 0(x^2 + y^2 + z^2) = 0 $$ es:
$$ \rho(t) = \frac{\rho_0}{a^3(t)} $$
de manera que la distancia entre cada punto del universo es cero. La densidad de la materia (la densidad de la radiación se comporta de manera diferente, pero vamos a pasar por alto que) está dada por:
$\rho_0$ is the density at the current time, so the density at time zero is infinitely large. At the time $t = 0$
donde %#%#% la métrica FLRW se convierte en singular.
Nadie me conoce piensa que el universo realmente convertirse en singular en el Big Bang. No se trata de un moderno opinión: la primera persona que conozco que se han opuesto públicamente fue Fred Hoyle, y sugirió Teoría del Estado Constante para evitar la singularidad. En estos días se cree comúnmente que algunos de la gravedad cuántica efecto de prevenir la geometría de convertirse en singular, a pesar de que ya que no tenemos trabajo la teoría de la gravedad cuántica, que nadie sabe cómo podría funcionar esto.
Así que, para concluir: el Big Bang es la hora cero límite de la métrica FLRW, y es un momento en que la distancia entre cada punto el universo se convierte en cero y la densidad tiende a infinito. Se debe tener claro que no podemos asociar el Big Bang, con un único punto del espacio debido a que la distancia entre todos los puntos fue de cero, por lo que el Big Bang ocurrió en todos los puntos en el espacio. Esta es la razón por la que comúnmente se dice que el Big Bang ocurrió en todas partes.
En la discusión anterior, he varias veces casualmente conoce el universo como infinito, pero lo que realmente quiero decir es que no puede tener un borde. Recuerde que nuestro va en la suposición de que el universo es homogéneo, es decir, es el mismo en todas partes. Si esto es cierto, el universo no puede tener una ventaja porque los puntos en el borde serían diferentes puntos de distancia de la orilla. Un universo homogéneo debe ser infinito, o debe ser cerrado, es decir, tener la topología espacial de una 3-esfera. La reciente Planck resultados muestran que la curvatura es cero dentro del error experimental, por lo que si el universo es cerrado, la escala debe ser mucho más grande que el universo observable.
Fernando Briano
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Mi punto de vista es más sencillo y observacional.
Observaciones decir que el estado actual del universo observable está en plena expansión: es decir, cúmulos de galaxias se alejan de nuestra galaxia y de cada uno de los otros.
La función más sencilla para adaptarse a esta observación es una función que describe una explosión en cuatro dimensiones del espacio, que es como el Big Bang vino a nuestro mundo.
Hay expertos en explosivos de residuos que se puede reconstruir el punto donde la explosión ocurrió en una de tres dimensiones de la explosión. En cuatro dimensiones, la función que describe la expansión del espacio, también conduce a la conclusión de que hay un principio del universo a partir de la cual se tiene en cuenta el tiempo después del Big Bang.
El BB modelo ha sobrevivido, modificado para adaptarse a la observación de la homogeneidad (fluctuaciones cuánticas antes de las 10-32 segundos) y la observación de que la expansión de la medida parece estar acelerándose (la abertura del cono en la imagen)
Tenga en cuenta que en la imagen, el "Big Bang" punto cero "fuzzy". Eso es porque, antes de las 10-32 segundos, donde se espera que la mecánica cuántica efectos dominar, no es definitiva la teoría de unirse tanto de la relatividad general y la mecánica cuántica. Existe un efectivo de la cuantización de la gravedad, pero la teoría no ha llegado con un modelo sólido.
Por lo tanto la extrapolación de un modelo matemático -- derivados de completamente ecuaciones clásicas -- a la región donde el "origen" del universo fue donde nos conocemos un mecánico-cuántica de la solución es necesario, no está justificada.
Tomemos el ejemplo del potencial de alrededor de un punto de carga. La electrodinámica clásica potencial va como $\frac{1}{r}$, which means that at $r=0$ el potencial es infinito. Sabemos que a pesar de que, en las distancias más pequeñas que una de fermi, la mecánica cuántica efectos sobre: a pesar de que el electrón es un punto de carga, no existen infinitos. Del mismo modo, se espera que de una manera definitiva, cuantificada gravedad unificada con el resto de las fuerzas modelo de evitar infinitos, justificando la falta de claridad en el origen se muestra en la imagen de la BB.
Ryan
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Aquí está una breve descripción de Big Bang:
A través de los años, los defensores del big bang han tratado de heroicamente para cambiar el nombre. No están satisfechos con el común, casi vulgar connotación del nombre y el hecho de que fue acuñado por su mayor adversario. Los puristas son especialmente molestos que era también los hechos de incorrecto. En primer lugar, el big bang no fue grande (desde que originó a partir de una pequeña singularidad de una especie mucho más pequeña que un átomo) y segundo, no había bang (ya que no hay aire en el espacio exterior).
...De la burbuja (nuestro embrionario universo) fue el tamaño de la "longitud de Planck", que es ^{-33}$ centímetros.
Créditos: Los Mundos Paralelos-Michio Kaku.
Imran Roy
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79
Hay una respuesta muy simple a tu pregunta, OP.
El Big Bang no fue sólo el principio físico de nuestro universo (estrellas, planetas, nubes de gas, agujeros negros, etc), pero también el comienzo temporal de nuestro universo. Es decir, no hay "tiempo" antes del big bang. El tiempo, el espacio y toda la materia/energía comenzó con el big bang. Podría parecer gracioso pensar que el tiempo tiene un principio, pero eso es lo que es.
Desde que el tiempo comenzó después del big bang, es muy engañoso suponer lo que era "antes" del big bang (que conduce a la suposición de que big bang debe haber ocurrido en algún momento en el tiempo).
