¿Comenzó el universo? I: Cosmología del Big Bang

El siguiente tema del debate Carroll-Craig que deseo discutir es lo que la Ciencia tiene que decir sobre si hubo o no un comienzo. ¿Hubo un primer momento del tiempo, antes del cual el universo no existía? ¿Qué tiene que decir la cosmología moderna sobre esta pregunta?

Creo que la cosmología moderna da una respuesta bastante clara: probablemente, pero no es casi seguro. Pero, en lugar de tratar de argumentar solo por una conclusión en particular, trataré de proporcionar la evidencia en las dos direcciones en las que se basan mis opiniones.

La razón por la que digo probablemente es que, dadas nuestras mejores teorías actuales del universo, hay algunas razones decentes para pensar que el universo tuvo algún tipo de comienzo en el llamado “Big Bang”. Sin embargo, una vez que se llega a un momento de tiempo lo suficientemente temprano, ya no entendemos nada, por lo que realmente podría haber sucedido cualquier cosa. Es por eso que el término “Modelo Big Bang” se refiere a la teoría (muy bien confirmada) de la expansión del universo después del Big Bang, más que a la singularidad del Big Bang en sí.

Dado nuestro mejor entendimiento actual de la física de partículas, pensamos que podemos describir bastante bien la historia del universo a partir de unos 10-6 segundos después del Big Bang. Ciertamente estamos en la base en el período de aproximadamente 10 segundos a 20 minutos, ya que es cuando ocurrió la nucleosíntesis del Big Bang (creando los primeros núcleos atómicos), y podemos verificar que las abundancias actuales de átomos de H, He y Li están de acuerdo con lo que predice nuestra teoría de la nucleosíntesis.

La inflación (que habría sucedido en un momento mucho anterior) es algo menos segura, pero hace predicciones bastante buenas, por lo que estos días casi todos creen en ella. Los resultados recientes de BICEP2 indican que la escala energética de la inflación fue solo un par de órdenes de magnitud por debajo de la escala de Planck parecen haber sido contaminados por demasiado polvo para ser confiable, aunque la mayoría de los modelos de inflación todavía la ubican en una escala de energía ridículamente alta. Esta es una escala de energía mucho más alta que cualquier otra cosa que podamos medir en física, aunque es comparable a la escala TGU (donde la mayoría de los físicos de partículas, pero no yo, creen que las fuerzas probablemente se unifican en una sola fuerza). Durante la era de la inflación, el universo creció de una manera extremadamente rápida, extendiendo y diluyendo cualquier información sobre cómo era el universo antes de la inflación.

La época de Planck fue aproximadamente los primeros 10-43 “segundos después” del “Big Bang”. Esta es la era donde los fuertes efectos de la gravedad cuántica se vuelven importantes. En otras palabras, la incertidumbre cuántica en los conceptos de “espacio” y “tiempo” se vuelve tan grande que nuestros conceptos clásicos se desmoronan. Es por eso que pongo comillas de miedo alrededor de las cosas en este párrafo: ya no sabemos de qué demonios estamos hablando. Este es el punto cuando todo está disponible.

Entonces, incluso si podemos decir que parece haber habido un comienzo basado en una extrapolación del Modelo Big Bang a los primeros tiempos, también hay razones por las que no podemos estar completamente seguros, siempre y cuando no comprendamos completamente el espacio-tiempo cuántico (o las condiciones iniciales para la inflación). Ciertamente, el universo tal como lo conocemos comenzó, pero no podemos eliminar por completo la posibilidad de una etapa previa al Big-Bang.

Sin embargo, en las próximas publicaciones discutiré la evidencia limitada que tenemos, especialmente los puntos que se mencionaron en el debate. En particular, cubriré los teoremas de singularidad, el teorema BGV, la segunda ley de la termodinámica, el teorema de la eternidad cuántica. Ah, y la propuesta sin límites de Hartle-Hawking. Eso también.

[Descripción actualizada de los resultados de BICEP2]

Original: Wall, Aron (2014) Did the Universe Begin? I: Big Bang Cosmology. Disponible en: http://www.wall.org/~aron/blog/did-the-universe-begin-i-big-bang-cosmology/

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