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Caos primordial no relativo

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Caos primordial no relativo

Área: Física — Martes, 14 de Septiembre de 2010
Un trabajo teórico sugiere que es posible que el Universo temprano fuera cáotico y que este caos fuera independiente de los observadores, es decir que no fuera relativo, sino absoluto.
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Si miramos hacia cualquier parte del cielo, sobre todo al fondo cósmico de microondas, vemos que su aspecto es el mismo. Es decir, el Cosmos es isótropo. Si escogemos cualquier región del Universo lo suficientemente grande (que incluya cúmulos de galaxias) y la comparamos con otra de tamaño similar vemos que se parecen entre sí. Es decir, el Cosmos es homogéneo. Estas dos características constituyen el principio cosmológico y casi todos los modelos que tratan de describir el origen y evolución del Universo se basan en él. 
Pero si nos detenemos en la isotropía vemos que hay un problema si admitimos que hubo un Big Bang. Las distintas partes del fondo cósmico de microondas (FCM) son demasiado iguales. Este fondo es un reflejo más o menos exacto de cómo era el Universo justo en la época de la recombinación (380.000 años después del Big bang), cuando éste se hizo transparente por primera vez. Representa las fluctuaciones en la temperatura con una perfil de cuerpo negro, es decir, en equilibrio térmico. Pero esas fluctuaciones son tan similares en todas las partes del FCM que el tradicional modelo de Big Bang no conseguía explicar. Para que haya un equilibrio térmico el plasma que constituía el Universo antes de la recombinación debía de haber termalizado en su totalidad y cada parte debía de haber entrado en comunicación causal con todas las demás. Esto es imposible para las regiones del FCM que son antípodas unas de otras, porque incluso a la velocidad de la luz nunca habría habido tiempo para ello.
Una posible solución al respecto es asumir que el Universo fue creado así: absolutamente homogéneo e isótropo. Pero este tipo de ajustes ultrafinos no son del agrado de los teóricos porque no explican nada.
Esto constituyó una gran crisis para el modelo de Big Bang hasta que se propuso la inflación. Según esta hipótesis, el Universo sufrió un periodo de inflación una fracción de segundo después del Big Bang y mucho antes de la recombinación. Estaríamos, por tanto, observando sólo una parte minúscula de la totalidad del Cosmos, una parte que sí tuvo tiempo de ponerse de acuerdo y termalizar y que fue ampliada por la inflación. El campo escalar responsable de esta inflación es totalmente hipotético y estaría controlado por una partícula denominada inflatón. No hay ninguna prueba directa de la existencia de la inflación cósmica o de esa campo escalar, pero permite solventar el problema.
La idea de la inflación no gusta a todo el mundo y algunos han propuesto mecanismos alternativos que expliquen la extremada isotropía del FCM. Uno es suponer que la velocidad de la luz era mucho más rápida durante el Big Bang, de tal modo que sí hubo termalización, dando lugar al patrón del FCM que observamos.
Pero que no necesite que las condiciones durante el Big Bang fueran perfectas, puede que incluso fueran caóticas. Quizás el Universo no fue creado absolutamente uniforme, sino todo lo contrario: caótico. Una idea que se introdujo hace ya 50 años. Si así fueran, la concepción que tenemos del Universo primitivo cambiaría radicalmente.
Hace siete años Adilson E. Motter conjeturó que la expansión del Universo durante el Big Bang fue caótica. Ahora él y sus colaboradores han conseguido argumentar mejor esa conjetura con un andamiaje matemático y publicado sus resultados en Communications in Mathematical Physics. Si hubo una fase caótica en el Universo temprano pudo ser absoluta e independiente del observador. Además aportan las herramientas matemáticas para detectar ese caos.
El problema que había era saber si el caos era absoluto (independiente del observador) o relativo (dependiente del observador). La segunda opción, tal y como apuntaban otros estudios, llevaba a un callejón sin salida desde el punto de vista teórico.
Según estos investigadores el caos sería absoluto y puede estudiarse según las reglas de la relatividad. Este caos tendría fuertes implicaciones en los cambios erráticos entre corrimientos al azul y al rojo según distintas direcciones cuando el Universo estaba en la fase caótica.
Según Motter puede que el Universo primitivo pudiera expandirse en dos dimensiones del espacio y contrayéndose en una tercera, lo que daría un corrimiento al rojo en el primer caso y al azul en el segundo. Pero la dirección o dimensión de contracción no fue siempre la misma, sino que cambiaba erráticamente entre x, y y z.
Lo malo es que esto, bajo la Relatividad General, significaría que la evolución del Universo primitivo dependió fuertemente de las condiciones iniciales del Big Bang.
Hace 22 años se consiguió demostrar que podría existir un acuerdo entre los distintos observadores sobre la naturaleza caótica del Universo temprano si se daba una invariante relativista.
Este trabajo ha conseguido establecer las condiciones bajo las cuales los indicadores del caos son invariantes relativistas. Además, proporciona un resultado controvertido: estos indicadores fueron generados por singularidades inducidas por la elección de la coordenada temporal, pero estas singularidades no están presentes para observables físicos admisibles.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3237
Fuentes y referencias:
Nota de prensa.

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Thalia