Cuestionando el Big Bang

[Eaxequil]

Estimados contertulios, saludos a todos.

Ausente por mucho tiempo, he vuelto a visitar vuestro foro. Sin embargo esta vez vengo a plantear una inquietud de peso que hace días me quita el sueño.

Sobre el Big Bang (BB) y sus alcances:

Entiendo que el fundamento de la teoría del Big Bang es establecer una singularidad como origen espacio-temporal del universo conocido (...) La máquina WMAP de la NASA ha precisado la edad del universo en 13,73 +/- 0,2 mil millones de años, al captar la radiación de fondo de microondas o CMB, lo que vendría a confirmar una parte de la teoría (radiación liberada después de la época de Planck al producirse la disociación de fotones). Dicha radiación sigue captándose hoy día, cual eco de tan renombrada explosión.

Entonces, es aquí donde me pongo a pensar: dada la edad del universo, si dos puntos ubicados en polos opuestos de una bola explotando llamada Big Bang se alejan y recorren el joven universo viajando a la velocidad de la luz desde el inicio de la explosión o instante 0 (insisto, en direcciones opuestas) hoy tendrían que estar separados a 2x13,7MM = 27,4MM de años luz, lo que tendría que ser, necesariamente, el diámetro euclidiano de este universo. Sin embargo, existe un mediano consenso en que el tamaño del universo vendría dado por un diámetro del orden de al menos 93 mil millones de años luz, ya que existirían puntos observables ubicados a 46,5 mil millones de años luz desde la Tierra en todas las direcciones.

Los astrofísicos entenderían esto como una consecuencia de la teoría general de la relatividad; al no admitirse que dos cuerpos superen la velocidad de la luz (C), sería el espacio mismo el que se ampliaría a un ritmo superior, no limitado por C...

En este escenario, no me queda otra opción que asociar el universo con un globo: en un momento T1, con poco aire en el globo, se dibujan dos puntos A y B separados una distancia L1. Permito que estos puntos se desplacen a la máxima velocidad en un instante infinitesimal de tiempo, pero soplando el globo. Al aumentar el volumen de éste, la superficie varía y la distancia original entre A y B ya no es L1, sino que sería L2>L1. A velocidad constante (supongamos C), la distancia que separa los puntos en cada instante de tiempo no aumentaría proporcionalmente con la velocidad (entendiéndola como distancia recorrida), sino que lo haría en magnitudes mayores dada la variación de espacio euclídeo entre los puntos.

Sólo así entendería el concepto de energía oscura, como la causante de la distorción del espacio-tiempo entre dos puntos (por ejemplo dos galaxias) desde el inicio del tiempo, es decir, del BB, y que permitiría una distancia medible de 46,5 MM de años luz desde la Tierra.

Ahora bien, la duda que me quiebra la cabeza es: ¿qué había antes del Big Bang en cualquier parte? O dicho colocando cifras: ¿dónde estaba la materia conocida hace 20 mil millones de años, por ejemplo, o incluso hace 40 mil millones? (eso por poner números). Por otra parte, tomando como referencia el ejemplo del globo asimilando el universo: ¿qué hay en cualquier punto ubicado, por decir algo, a una distancia mayor al diámetro del globo (que aumenta su volumen al soplarlo)? O dicho de otra forma... ¿qué hay en este preciso instante a 100 mil millones de años luz de distancia de la Tierra, en cualquier dirección?

Y una duda más desagradable aún: asumiendo que toda la materia (bariónica y no-bariónica) se concentró por completo y con densidad infinita en una singularidad antes de la época de Planck, digamos en el instante 0 del BB ¿qué había en ese instante a cualquier distancia de la singularidad?... ¿Nada?

Pues bien... Señores, me cuesta creer que no había nada más allá de la singularidad, antes o durante el BB.

Asumo que mi cuestionamiento va un poco más allá de la lógica geométrica, entendiendo que mi cerebro no conoce otro espacio que el euclídeo de 3 dimensiones y el tiempo unidireccional asociado al paso de los segundos en forma ordenada. De esa manera, mi cerebro no entiende que el espacio estaría limitado por el volumen del universo medible, ni tampoco entiende que el tiempo no exista antes de la singularidad.

DEBE HABER "ALGO" MÁS ALLÁ..., Y "ALGO" OCURRÍA ANTES DEL TIEMPO CERO.

Finalmente, y dado lo anterior, es que me viene a la mente la teoría de un multiverso fluctuante, conformado por varios •globos (universos) que se inflan y desinflan presionados por cambios en la intensidad de la energía oscura, provocando tal vez muchos Big Bang y Big Crunch... sin interacciones posibles entre unos y otros, separados quizás, por membranas adimensionales que aislan causalmente cada uno de esos universos... enterando así todo el tiempo y espacio posible. Creo que algo así vendría referenciado en alguna parte de la gran Teoría M.

(...)

Si así no fuera, estaría asumiendo un límite a mi propia percepción de mi entorno, atrapada por las soluciones a las ecuaciones más complejas que el hombre haya resuelto.

No es mi intención aburrir a nadie, ni crear un vacío en un tema que no se entienda. Pero si alguien comparte mi inquietud, por una parte, o entiende y puede explicar fundamentadamente el Big Bang y el origen del universo, por otra, y opina al respecto en esta tribuna, se lo agradecería una enormidad.

Desde el fin del mundo, y escuchando la excelente banda sonora de Blade Runner, original de Evangelos Odyssey Papathanassiou (más conocido como Vangelis) se despide con muchas dudas...

Eäxequil

[Ricardo G. Silveira]

"En general, se consideran tres las evidencias empíricas que apoyan la teoría cosmológica del Big Bang. Estas son: la expansión del Universo que se expresa en la Ley de Hubble y que se puede apreciar en el corrimiento hacia el rojo de las galaxias, las medidas detalladas del fondo cósmico de microondas, y la abundancia de elementos ligeros. Además, la función de correlación de la estructura a gran escala en el Universo encaja con la teoría del Big Bang."

No, no va haber Big Crunch si no Big Rip, que es la hipótesis que dice que si el Universo contiene suficiente energía oscura, podría acabar en un desgarramiento de toda la materia. A diferencia del Big Crunch, en el que todo se condensa en un solo punto, en el Big Rip el Universo se convertiría en partículas subatómicas flotantes que permanecerían para siempre separadas, sin cohesión gravitatoria ni energía alguna.

Y esta es la hipótesis que prevalece hoy en día.

Expansión del Universo
http://youtube.com/watch?v=HHoa1H3vB5E

[sr oscuro]

bueno , fue el desencadenante de un todo ,con  una energia  extraordinaria ,..¿que es el tiempo  y la velocidad para una energia asi?   y  espero que el acelerador de particulas nos aclare algo mas

[Sig]

Hola, antes de nada decir que soy nuevo en el foro pero espero ayudar en lo que pueda en la que siempre ha sido una de mis grandes aficiones pero que nunca he podido dedicarle mucho tiempo: la astronomia.
Ahora intentare responder a algunas de tus preguntas, aunque voy a escribir mucho, que me encanta, pero a los demas seguro que no tanto leerlo jeje.

¿qué había antes del Big Bang en cualquier parte? O dicho colocando cifras: ¿dónde estaba la materia conocida hace 20 mil millones de años, por ejemplo, o incluso hace 40 mil millones? (eso por poner números).

Tecnicamente no habia nada. Ni espacio ni tiempo por ser estos unas dimensiones propiedad del universo que conocemos, y que se fueron formando con la expansion del universo. Toda la materia deberia estar en la singularidad. Pero antes tenemos que saber que se conoce como singularidad: un punto donde hay una temperatura infinita y una densidad infinita. Por tanto, como densidad=masa/volumen, y como sabemos que la masa es infinita, se supone qu el volumen era cero. Por eso, el concepto de singularidad introducido en ecuaciones matematicas no acaba de convencer a todos los cientificos, y algunos estan buscando una solucion mejorando ciertas teorias, pero parten de otro fenomeno para mejorarlas, los agujeros negros, donde tambien se da el caso de las singularidades. Muchos creen que una ecuacion que da singularidades en un universo cuantificable es absurda, porque en el caso de los agujeros negros una de dos, o estos no ocupan un volumen (lo cual no se esta deacuerdo) o tienen una masa infinita (lo cual no es cierto porque contienen la masa que han absorvido). Un agujero simplemente es un cuerpo con una velocidad de escape superior a la de la luz, y ahi el termino singularidad incluso a ojos de simples "estudiantes" como yo, parece absurdo. Sin embargo, teorias tan aceptadas como la de la relatividad, predicen estas singularidades. Big Bang singularidad??? ahora vemos que podria ser algo absurdo y haber algo mas... o algo menos....

O dicho de otra forma... ¿qué hay en este preciso instante a 100 mil millones de años luz de distancia de la Tierra, en cualquier dirección?

Eso es un error de la percepcion humana. Las personas solemos ver las distancias como distancias rectilineas, como el camino mas corto entre dos puntos. En el universo, si te hechases a volar a una velocidad muy muy alta en linea recta, no acabarias "saliendote" del universo, sino que acabarias volviendo al punto de partida. La representacion grafica seria por ejemplo, con tu caso del globo. Pon una hormiga a correr por la superficie del globo hinchado desde una galaxia siempre en una direccion, a donde llega? a la misma galaxia de la que ha partido. No puedes salirte del universo, es un plano esferico cerrado.
Por tanto, "mas alla" del universo, no es que no haya nada, es que por no haber no hay ni espacio ni tiempo, porque estas son dimensiones propiedad de nuestro universo.
Por otra parte, no hay que olvidar que no hemos acabado de "ver" lo que hay a esas distancias en el universo. Se sabe a ciencia cierta que el universo no tiene un tamaño infinito, pero no se sabe exactamente hasta donde llega. Tenemos unos margenes calculados, un margen a lo minimo que se llama el limite del universo observable, y unos margenes maximos establecidos por los limites en las ecuaciones que determinan la expansion del universo. Pero nada mas.

Y una duda más desagradable aún: asumiendo que toda la materia (bariónica y no-bariónica) se concentró por completo y con densidad infinita en una singularidad antes de la época de Planck, digamos en el instante 0 del BB ¿qué había en ese instante a cualquier distancia de la singularidad?... ¿Nada?

Como ya dije, al no haber expansion del universo, el tiempo y el espacio no funcionan en lugares fuera de este.
Pero esto tambien es por culpa de otra percepcion del universo que tenemos las personas. Porque tendemos a creer que es el universo quien se expande, y no la propiedad "espacio" (si, la que medimos en metros" la que aumenta entre dos puntos debido a X energia?. Si el tiempo no es una magnitud absoluta que siempre discurre al mismo tiempo, y tenemos pruebas de que el espacio varia con la velocidad por las ecuaciones de transformacion de Lorentz, porque seguimos tomando el espacio como algo absoluto para otros campos, como por ejemplo medir distancias?.

DEBE HABER "ALGO" MÁS ALLÁ..., Y "ALGO" OCURRÍA ANTES DEL TIEMPO CERO.

No tiene porque. No tiene porque haber algo mas alla sino existe un mas alla. Imaginate que todo lo que existe es el universo que conocemos, y que lo que aumenta es la distancia entre dos cosas y no que sea el universo el que se expande. Ahi ya no tienen sentido ciertas cosas. Y como el universo no entiende de ecuaciones, sino que hace lo que le da la gana y nosotros creamos ecuaciones asociadas a ese fenomeno que nos permiten predecirlo con cierto grado de exactitud... la vision que tengamos del fenomeno sera crucial.

Finalmente, y dado lo anterior, es que me viene a la mente la teoría de un multiverso fluctuante, conformado por varios •globos (universos) que se inflan y desinflan presionados por cambios en la intensidad de la energía oscura, provocando tal vez muchos Big Bang y Big Crunch...

Hay una teoria, solo que poco aceptada, de que el universo cuando llega al Big Crunch, hace una especie de "rebote", y surgen otro Big Bang. Tras esto, el universo se expande hasta cierto punto, luego empieza a encoger, y ocurre otro Big Crunch, y se esa singularidad que se forma, ocurre otro Big Bang, y asi sucesivamente.

No, no va haber Big Crunch si no Big Rip, que es la hipótesis que dice que si el Universo contiene suficiente energía oscura, podría acabar en un desgarramiento de toda la materia. A diferencia del Big Crunch, en el que todo se condensa en un solo punto, en el Big Rip el Universo se convertiría en partículas subatómicas flotantes que permanecerían para siempre separadas, sin cohesión gravitatoria ni energía alguna.

Y esta es la hipótesis que prevalece hoy en día.

Bueno, aqui creo que tengo que corregirte jeje. La teoria del Big Rip es una teoria muy reciente que cuenta con unos cuantos años menos que el concepto de energia y materia oscuras. Aunque hoy en dia empieza a contar con algunos defensores, para mi no es mas que un modismo: Debido a las grandes y novedosas investigaciones que se estan realizando a dia de hoy para investigar algo tan desconocido como la materia oscura y la energia oscura, muchos son los que aprovechan para hacerse ver como defensores de cosas que ni saben lo que son.
Creo, que al teoria mas difundida hoy en dia, yq ue precisamente se corroboro en parte con el descubrimiento de la materia oscura, es la del universo plano, la que dice que la masa critica del universo es igual a la masa que posee el universo, y que por tanto llegara un punto en que la expansion se detenga y no se expanda ni se se contraiga nunca mas. Hace años, antes de cnocerse la materia oscura, se creia estar en la certeza plena de que este era un universo abierto: Solo habia un 10% de la masa critica necesaria en el universo. Sin embagro, la materia oscura aporta el otro 90% necesario. Ahi estamos en una delicada linea. Sin embargo, observaciones como que el universo se expande cada vez mas rapido en lugar de mas lento, alejan la teoria del universo plano de la realidad.

bueno , fue el desencadenante de un todo ,con  una energia  extraordinaria ,..¿que es el tiempo  y la velocidad para una energia asi?   y  espero que el acelerador de particulas nos aclare algo mas

La velocidad no es nada, pero en el momento en que en el universo se instauro que nada puede pasar de la velocidad de la luz, se instalo un limite en el cual la velocidad paso de no tener nada que decir, a tenerlo todo que decir. La velocidad de la luz es la unica magnitud que se conoce como aboluta a dia de hoy: dan igual todas las demas propiedades, a cualquier temperatura, a cualquier velocidad de otro cuerpo, la velocidad de la luz sigue siendo la misma.

El tiempo es una dimension, y depende de la velocida en parte, asi que aunque siempre va a estar sujeto a condiciones, hay algo seguro: marca el orden de sucesos, no se puede volver atras en el y mas lento o mas rapido siempre acaba transcurriendo.

dada la edad del universo, si dos puntos ubicados en polos opuestos de una bola explotando llamada Big Bang se alejan y recorren el joven universo viajando a la velocidad de la luz desde el inicio de la explosión o instante 0 (insisto, en direcciones opuestas) hoy tendrían que estar separados a 2x13,7MM = 27,4MM de años luz, lo que tendría que ser, necesariamente, el diámetro euclidiano de este universo. Sin embargo, existe un mediano consenso en que el tamaño del universo vendría dado por un diámetro del orden de al menos 93 mil millones de años luz, ya que existirían puntos observables ubicados a 46,5 mil millones de años luz desde la Tierra en todas las direcciones.

Es que esto no es cierto por dos cosas: La expansion del universo no tuvo porque realizarse a la velocidad de la luz, de hecho hubo un instante inicial rapido, luego vino la inflacion, donde se expandio increiblemente rapido, y despues ya vino un periodo lento. En caso de que la luz viajase a una velocidad superior a la expansion del universo (muy probable), esta viajaria por su superficie, pero nunca se saldria de el (como ya te expliqeu antes), de forma que llevaria una trayectoria curva, no recta.

[skizo]

La pregunta tipica de "¿Que habia antes del Big Bang?" carece de sentido.

Seria como preguntarse: ¿Que hay mas al norte del Polo Norte?

[astroalbo]

La pregunta tipica de "¿Que habia antes del Big Bang?" carece de sentido.

Seria como preguntarse: ¿Que hay mas al norte del Polo Norte?

Aunque sea de perogrullo, la pregunta es "típica" porque la mayoría se la hace.

Por lo demás, la pregunta no carece de sentido, porque no todos tenemos el mismo grado de conocimiento. Particularmente, producto de mi ignorancia, sigo haciéndome esta pregunta y no me es fácil entender las respuestas que encuentro.

Nuestra mente limitada, con frecuencia no asmila con facilidad las respuestas respecto de este tema.

[Spock]

Hola amig@s.
Creo que en física lo que había antes del big bang es irrelevante, ya que al no existir el tiempo ni el espacio nada ocurriría, aparte de carecer de sentido.
Esta muy bien esa pregunta y yo me la he hecho muchas veces.
Mi conclusión es un poco descabellada pero asi es realmente como se hace ciencia.
En principio es indemostrable puesto que no se sabe el total de la masa del universo con seguridad, pero yo apoyo la teoría de múltiples BB.
He dicho esto por que se necesitaría una masa crítica para que se produzca o una parada en la expansión del Universo o un Big Crunch (que vuelva la matería de nuevo a unirse en un único punto).
Cuantísimas dudas me han asaltado despues de esta conclusión: si decimos que el continuo espacio-tiempo se va creando continuamente: ¿iría el tiempo al reves?, no creo pero sería posible
¿Es realmente finito el Universo?

[skizo]

Astroalbo, me debes haber entendido mal. O mejor dicho, me he expresado mal y quizas te pareció que te estaba faltando el respeto o algo asi. Si entendistes esto, te pido disculpas.

A donde queria llegar es que si antes del Big Bang no habia nada, es imposible explicar (por el momento) que habia antes de la nada....porque simplemente, no habia NADA.

De ahi que usase la analogia del polo norte, ya que preguntar que hay mas al norte que el polo norte, no tendria sentido (siendo racionales, claro)

[Telescopio]

Hay una nueva teoría circulando entre especialistas que permite soslayar elegantemente la cuestión de qué había "antes" del Big Bang, cuestión que, de ser esta última la teoría correcta, carecería de sentido.

Se trata de la así llamada "cosmología cuántica de bucles" que viene a decir que nuestro universo emergió del colapso de un universo preexistente. Según esta explicación, el universo no es un continuo espacio-temporal a pequeña escala, sino que está formado por "cuantos" indivisibles cuyas dimensiones son las de la "longitud de Planck" (10 elevado a menos 35 metros). La longitud de Planck es la distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica y da paso a lo que se conoce como "singularidad" en la teoría convencional del universo, siendo una barrera infranqueable para la física actual.

Ahora bien, si la teoría cuántica de bucles está en lo cierto, el problema de la singularidad desaparecería, pues el "Big crunch" (gran compresión) tendría como límite insuperable ese "cuanto", y a continuación se iniciaría un nuevo proceso expansivo que daría lugar a un nuevo universo.

Más detalles y mejor explicados en:

http://www.elpais.com/solotexto/articulo.html?xref=20081228elpepisoc_2&type=Tes&anchor=elpepisoc

http://www.lacoctelera.com/hildehellson/post/2008/12/22/existia-nuestro-cosmos-antes-del-big-bang

http://foros.astroseti.org/viewtopic.php?t=2192&sid=3ec7128e1f64561a49bdff069a545088

... y en un montón de sitios más.

SAludos

[Arioco]

La pregunta tipica de "¿Que habia antes del Big Bang?" carece de sentido.

Seria como preguntarse: ¿Que hay mas al norte del Polo Norte?

Desde mi ignorancia solo decir que no hay ninguna pregunta sin sentido, solo respuestas sin sentido

[Xoel_lopez]

La pregunta tipica de "¿Que habia antes del Big Bang?" carece de sentido.

Seria como preguntarse: ¿Que hay mas al norte del Polo Norte?

Hola Skizo: por casualidad, tú no estarás leyendo un libro llamado "La fórmula de Dios"? Si no lo estás leyendo olvida esta pregunta, es otro de mis desvaríos 

A mí la teoría de varios big bang (el universo se expande, se detiene y se empieza a contraer hasta el big crunch, y luego vuelve a comenzar el ciclo) me parece poco probable por estos motivos:
la velocidad a la que se están expandiendo las galaxias se ha observado que está aumentanto, por lo que la idea del universo plano y del universo cerrado quedan descartadas, pues en estos modelos la velocidad de expansión de las galaxias tendría que disminuir. Si está aumentando, significa que no hay suficiente materia en el universo como para que la gravedad frene su expansión, con lo que el universo estaría yendo hacia el big rip, en el que solo habría un mar de radiacion, la temperatura sería de 0K, el cero absoluto, pues las partículas subatómicas no podría chocar entre sí y se estarían separando unas de las otras cada vez a más velocidad. En este momento se podría decir que el tiempo ha terminado, pues no va a ocurrir nada más y todo seguirá igual para siempre. Sería el fin del universo.
Y la materia no se crea ni se destruye, por lo que si en este universo hay X materia, en un supuesto universo anterior también tendría que haber la misma cantidad de materia. Y con esa cantidad de materia, insuficiente para frenar la expansión de ese universo anterior, habría sido imposible que se diera una contracción del universo, al igual que pasa en nuestro universo, porque los dos tendrían la misma masa.
Y si hay un fin, también ha de haber un principio del universo. Como dije hace dos párrafos, el fin sería el big rip, y entonces el comienzo debería ser el big bang.



Por otra parte a mí me gusta más el big crunch que el big rip  , a vosotros no? 

es la del universo plano, la que dice que la masa critica del universo es igual a la masa que posee el universo, y que por tanto llegara un punto en que la expansion se detenga y no se expanda ni se se contraiga nunca mas

Discrepo: si la expansión se detiene, no se quedará así eternamente, sino que inmediatamente después, la gravedad hará quey el universo empiece a contraerse de nuevo hasta el big crunch.
En un universo plano la velocidad de expansión del universo iría disminuyendo poco a poco hasta ser infinitamente baja, pero NUNCA se detendría 


Un saludo 

[hidra]

Para mi, las ipotesis de expansión permanente y la de expansión y luego contracción, son posibles dada la naturaleza caotica de nuestro universo.

Para nosotros es infinitamente enorme el universo (desde nuestro punto de vista), pero no creo que despues del limite de nuestro universo haya la nada, mas bién pienso que a cierta distancia (mayor o menor) hay otros universos que siguen sus propios procesos y que pueden fusionarse con otros o no.
Creo que en ese caso tienen que existir unas fuerzas de marea que juegen su papel en el equilibrio de todos los universos.

Y no hablo de los universos paralelos como una cosa mistica, hablo de ellos como una cosa que forzosamente tiene que ser natural, para mi es inconcebible que despues de la frontera de nuestro universo exista la nada (es que como no soy capaz de verlo, no está )
Algo de esto creo recordar que se sugiere en el libro "El universo elegante" de brian Greene (ed. Planeta), en el que se habla de un espacio multidimensional y sus interaciones desde un punto de vista (que no alcancé a entender) de la teoría de las super cuerdas.

Lo que si veo con un poco de excepticismo (aunque no soy un entendido) es lo de que nuestro universo alcance el denominado tamaño de Plank y a partir de ahí se produzca un big bang, demasiada materia como para comprimirla en en espacio tan pequeño.
Vamos, es que la compresión que tiene la materia en un agujero negro, es una broma al lado de eso.

Saludos
Luis

[skizo]

Pues no Xoel_lopez, la verdad es que no conocia el libro este, y por consiguiente, no me lo estoy leyendo    Tengo curiosidad por saber el porque me lo preguntabas

[Ricardo G. Silveira]

El tema es interesante, voy a poner los links donde aparece la teorìa tanto del "Big Rip" como de la "Energìa oscura". La teorìa del Big Rip es la que actualmente predomina en la comunidad cientìfica internacional, debido a la presencia de la Energìa oscura   

http://es.wikipedia.org/wiki/Big_Rip

http://es.wikipedia.org/wiki/Energia_oscura

[Sig]

Discrepo: si la expansión se detiene, no se quedará así eternamente, sino que inmediatamente después, la gravedad hará quey el universo empiece a contraerse de nuevo hasta el big crunch.
En un universo plano la velocidad de expansión del universo iría disminuyendo poco a poco hasta ser infinitamente baja, pero NUNCA se detendría

Gente de la que a mi me gusta, la que discute y debate! xD, solo asi se llega al conocimiento.

Yo creo que si se llegaria a detener del todo. Si interpretamos el concepto de energia oscura como una fuerza que "empuja" al universo a expandirse, y la gravedad es una fuerza que lo contrae debido a que atrae la materia una hacia otra, tiene que haber un punto en el que ambas fuerzas se equilibren, y por tanto ni se expande ni se contrae este.