hay varias formas en las cuales el universo pudo haber existido por siempre teniendo cada una de ellas sus deficiencias a)En un universo cíclico universos 4D colisionan repetidamente en una 5ª dimensión creando eventos de Big Bang b)En una inflación eterna los universo siempre han estado inflándose desde el vacío y siempre lo harán c) En un universo emergente ,un universo pequeño ha existido por siempre y repentinamente se inflará hasta su actual tamaño.Crédito.Newscientist..
Un nuevo golpe para el universo eterno vino de la teoría. En la década de 1960, Roger Penrose y Stephen Hawking eran dos jóvenes teóricos de la Universidad de Cambridge. Su trabajo demostró (ver aquí)que si se invierte la expansión del universo, es imposible evitar llegar a un punto conocido como singularidad, donde los parámetros físicos tales como la densidad y la temperatura se dispara hasta el infinito. Fundamentalmente, la física que conocemos falla en una singularidad por lo que es imposible predecir lo que se encuentra en el otro lado. De acuerdo con Penrose y Hawking, el Big Bang realmente debe ser el principio. Así, la historia de nuevo? Bueno, no. Resulta que hay una escapatoria en los teoremas de singularidad de Penrose y Hawking. De acuerdo con las leyes de Newton , la atracción gravitacional de un objeto depende sólo de su masa. La visión de Einstein demostró que la fuerza de la gravedad también depende de la densidad de energía de un objeto y, crucialmente, de su presión. Al derivar sus teoremas poderosos, Penrose y Hawking habían asumido que la presión del espacio es siempre pequeña y positiva. Pero ¿qué pasa si se equivocaban? "Es sólo por esta posibilidad que se ha abierto el camino a las modernas teorías cosmológicas en el que el Big Bang no es un comienzo para nada", dice Vilenkin. "La principal de ellas es la inflación." La inflación, una teoría que Vilenkin ayudó a crear, comienza con un vacío en un estado de energía inusualmente alta y con una presión negativa. En conjunto, esto da al vacío la gravedad repulsiva que empuja a las cosas a separarse y no atraerse entre sí. Esto infla al vacío, haciéndolo más repulsivo, lo que causa que se infle aún más rápido. Pero el vacío inflacionario es cuántico en su naturaleza, lo que lo hace inestable. Por todo ello y en forma aleatoria pequeñas porciones de este vacío inflacionario decaen hacia el vacío ordinario cada día .Imaginen el vacío como un vasto océano de agua hirviendo, con burbujas formándose y expandiéndose en toda su longitud y anchura. La energía del vacío inflacionario tiene que ir a alguna parte, por lo que se utiliza para la creación de la materia y su calentamiento a una temperatura feroz dentro de cada burbuja. Por lo que se crean Big Bangs. Nuestro universo está dentro de una de tales burbujas de tal manera que apareció en una gran explosión hace 13.7 mil millones de años. Uno de los rasgos más llamativos de la inflación es que es eterna. Nuevo vacío de alta energía se crea mucho más rápido del que se pierde por su decadencia en vacío ordinario, lo que significa que una vez que la inflación comienza, nunca se detiene y universos burbuja emergerán para siempre en el futuro. Pero debido a que la inflación eterna evita la temida singularidad, se abre la posibilidad de que siempre ha sido el caso de que universos burbujeantes emergieran para siempre en el pasado también. La inflación es compatible con todas nuestras observaciones y Vilenkin está bastante seguro de que es fundamentalmente correcta. Sin embargo, hay un problema con la inflación eterna, que Vilenkin descubrió por primera vez en el 2003 (ver aquí ), cuando se unió a Arvind Borde del Southampton College de Nueva York y el pionero de la inflación Alan Guth, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Ellos calcularon lo qué pasaría en un universo cada vez mayor y no hicieron suposiciones sobre la energía o la gravedad. Su teorema simplemente asume que en promedio, el universo se expande. "Para nuestra sorpresa, mostró que el espacio-tiempo no continúa para siempre en su mayor parte las direcciones anteriores", dice Vilenkin. "La inflación tiene que tener un principio." Sin embargo, la inflación no es la única protagonista en el juego. Así pudieron los escenarios alternativos tener un principio? A principios de este año, Vilenkin se asoció con Audrey Mithani, su colega en la Universidad Tufts en Medford, Massachusetts, para examinar dos de los principales escenarios cosmológicos alternativos (ver aquí). El primero es el "universo cíclico", desarrollado dentro de la teoría de cuerdas ( ver "aquí). En este escenario, nuestro universo es una isla de cuatro dimensiones, o "brana", en un espacio dimensional superior. Ella choca repetidamente con una segunda brana (ver el diagrama arriba). Piense en las dos branas como dos rebanadas de pan, paralelas que se unen a lo largo de una quinta dimensión, pasando a través una de la otra, separándose de nuevo, y entonces volviéndose a unir. Cada vez que las branas se tocan, su tremenda energía de movimiento a lo largo de la quinta dimensión crea la materia en cada brana y la calienta a tremendas temperaturas. Para los observadores en la brana, se ve exactamente igual a un Big Bang y llevaría a los mismos patrones en el fondo de microondas cósmico y la distribución de las galaxias. Sin embargo, es un Big Bang sin un principio, dicen Turok y Steinhardt, debido a que los ciclos han estado repitiendose por toda la eternidad. Sin embargo, Vilenkin y Mithani han demostrado que el universo cíclico no puede continuar indefinidamente hacia el futuro y el pasado. De acuerdo con la teoría, la materia en las branas se expande más en cada ciclo y esto significa que el teorema de Borde-Guth-Vilenkin de la existencia de un principio del universo sigue siendo válida. "Si ejecutas hacia atrás el universo cíclico como una película al revés, encuentras ya sea una singularidad o algún tipo de inicio como la inflación", dice. Otro escenario cosmológico considerado por Vilenkin y Mithani es aún más raro que el universo cíclico y la inflación. Este es el "universo emergente" imaginado por George Ellis, de la Universidad de Ciudad del Cabo en Sudáfrica y Maartens Roy de la Universidad de Portsmouth, Reino Unido (ver aquí). Ellos comienzan con un pequeño universo estático, que existe en este estado por una cantidad infinita de tiempo para que de repente sea impulsado a inflarse. Estos escenarios se plantean en la teoría de cuerdas, así que la idea no es del todo de la nada. "Es una situación un tanto desesperada", dice Vilenkin. Para modelar un universo eternamente dormido que emerge no es sencillo. De la misma manera que el universo estático de Einstein era inestable y necesitaba el ingrediente adicional de la repulsión cósmica, Ellis y Maartens sólo pueden estabilizar el suyo con dos ingredientes extraños: un vacío con energía negativa, y las líneas de fallas en el espacio-tiempo conocidas como paredes de dominio que son una característica de algunos modelos de la física de partículas.Las paredes de dominio deberían dejar una huella en la temperatura de la radiación de fondo de microondas cósmico, que no ha sido vista, pero esto puede ser explicado si ellas se diluyeron por la inflación. Vilenkin y Mithani son críticos del enfoque de Ellis y de Maartens. "A primera vista parece que han inventado un universo estable", dice Vilenkin. "Sin embargo, nos encontramos con que sólo es estable si se ignoran los efectos de la teoría cuántica." Según la teoría cuántica, el universo no puede permanecer en su tamaño mínimo para siempre - hay una posibilidad de que espontáneamente se derrumbaría. "Aunque la probabilidad puede ser muy pequeña, ya que una cantidad infinita de tiempo disponible, es inevitable", dice Vilenkin. "Por lo tanto, si vivimos en un universo emergente, no puede haber existido por siempre." Según Maartens, este resultado de inestabilidad cuántica "no es razonable". Sin embargo, no es seguro que esto inevitablemente implique un comienzo al universo. "Me parece que esta es una cuestión mucho más profunda, que requiere por lo menos una teoría madura de la gravedad cuántica ", dice. "Desafortunadamente, no tenemos eso". En el contexto de la física conocida, sin embargo, Vilenkin y Mithani concluyen que, de cualquier forma en que se mire, el universo no puede haber existido siempre, así debe haber tenido un comienzo. Pero, ¿cómo empezó? Según Vilenkin, la teoría cuántica tiene una solución, ya que permite que algo aparezca de la nada - con ese algo siendo un pequeño universo que comienza a inflarse, cíclicamente o sostenido por un tiempo muy largo antes de inflarse. ¿Podemos realmente estar seguros ahora de que el universo tuvo un principio? O estamos en un ciclo infinito de creencia e incredulidad sobre el asunto? "Por primera vez en la historia, tenemos las herramientas para hacer frente a la cuestión del origen científicamente", dice Vilenkin. "Así que tengo la sensación de que estamos acercándonos a la verdad." Cualquier esperanza de nosotros para observar el origen se está desvaneciendo, sin embargo. Poco después de que Vilenkin y Mithani publicaron su argumento, el físico Leonard Susskind de la Universidad de Stanford en California respondió con dos papeles (ver aquí). Él argumenta que debido a que el espacio se infla de manera exponencial, el volumen del vacío en los últimos tiempos es abrumadoramente mayor que en épocas anteriores. Con muchos universos burbuja más en existencia, lo más probable es que el parche de vacío que llamamos hogar se formó más tarde también. El verdadero comienzo es probable que haya sido hace un tiempo terriblemente largo - tan lejos, que no dejó huella en el universo que ha sobrevivido. "Creo que es una situación paradójica el decir que tiene que haber habido un comienzo, pero es con certeza antes de cualquier tiempo nombrable", dice Susskind. Vilenkin lo reconoce. "Es irónico", dice. "El universo puede tener un principio, pero nunca podremos ser capaces de saber exactamente lo que el principio era". Sin embargo, los cosmólogos tienen un montón de otras grandes preguntas para mantenerlos ocupados. Si el universo tiene su origen en la teoría cuántica, la teoría cuántica tiene que haber existido antes de que el universo. Así que la siguiente pregunta es, sin duda: ¿de dónde las leyes de la teoría cuántica vienen? "No lo sé", admite Vilenkin. "Considero que es una cuestión totalmente diferente." A la hora del comienzo del universo, en muchos sentidos aún estamos en el principio.
fuente de la información:
http://www.newscientist.com/article/mg21628932.000-before-the-big-bang-something-or-nothing.html
