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(Noticias de Nanowerk) Al tratar de comprender la naturaleza del cosmos, algunos teóricos proponen que el universo se expande y se contrae en ciclos interminables.
Dado que se cree que este comportamiento es eterno, el universo no debería tener principio ni fin, solo ciclos perpetuos de aumento y disminución, extendiéndose para siempre hacia el futuro y para siempre hacia el pasado.
Es un concepto atractivo en parte porque obvia la necesidad de un estado llamado singularidad, que corresponde al «principio del tiempo» en otros modelos.
Pero un nuevo estudio (Revista de cosmología y física de astropartículas«Cosmología cíclica y completitud geodésica») de los físicos Will Kinney y Nina Stein de la Universidad de Buffalo muestra una forma en la que las cosmologías cíclicas o «saltantes» fracasan.
La investigación muestra que la última versión de esta teoría, un modelo cíclico que resuelve antiguas preocupaciones sobre la entropía, introduce un nuevo problema (o más bien regresa a uno antiguo). Los universos cíclicos descritos bajo este modelo deben tener un comienzo, concluyen Kinney y Stein.
«La gente propuso saltar universos para hacer que el universo fuera infinito en el pasado, pero lo que mostramos es que uno de los tipos más nuevos de estos modelos no funciona», dice Kinney, PhD, profesor de física en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. Ciencias «En este nuevo tipo de modelo que se ocupa de cuestiones de entropía, incluso si el universo tiene ciclos, aún debe tener un comienzo».
«Hay muchas razones para tener curiosidad sobre el universo primitivo, pero creo que mi favorita es la tendencia humana natural de querer saber qué vino antes», dice Stein, estudiante de doctorado en física de la UB, sobre la importancia de tal investigación. “A través de culturas e historias, la gente ha contado historias sobre la creación, sobre ‘en el principio’. Siempre queremos saber de dónde venimos”.
Si el universo tuvo un comienzo, ¿cómo comenzó?
Kinney es el autor de un libro de 2022 llamado An Infinity of Worlds, que cuenta la historia épica de la inflación cósmica, una teoría en competencia sobre los orígenes del universo. Según este modelo, el universo primitivo se caracterizó por un período de rápida expansión desde una singularidad, seguido por el Big Bang supercaliente, que formó los elementos primordiales que dieron origen a las galaxias, estrellas y planetas, y los átomos en nuestros cuerpos. y todos los demás seres vivos.
La inflación cósmica es una teoría líder. Pero se enfoca en lo que sucede durante y después de la Era de la Rápida Expansión. No explica lo que vino antes, y no describe las condiciones de la singularidad inicial.
Un universo verdaderamente cíclico evitaría estos problemas: si el universo está involucrado en ciclos interminables de expansión y contracción, no necesita tener un comienzo en absoluto. Pero como señala Kinney, estos modelos dinámicos plantean su propio conjunto de preguntas insostenibles.
“Desafortunadamente, se sabe desde hace casi 100 años que estos modelos cíclicos fallan porque el desorden o la entropía se acumulan en el universo con el tiempo, lo que hace que cada ciclo sea diferente del anterior. No es realmente cíclico», dice Kinney. “Un modelo cíclico reciente evita este problema de creación de entropía al proponer que el universo se expande en un paquete completo con cada ciclo, diluyendo la entropía. Están tratando de deshacerse de estructuras cósmicas como los agujeros negros, que restauran el universo a su estado homogéneo original antes de que comience otro salto”.
“Pero”, agrega, “en pocas palabras, hemos demostrado que al resolver el problema de la entropía se crea una situación en la que el universo debe tener un comienzo. En general, nuestra prueba muestra que cualquier modelo cíclico que elimine la entropía por expansión debe tener un comienzo”.
«La idea de que hubo un punto en el tiempo antes del cual no había nada, no había tiempo, nos molesta y queremos saber qué fue antes de eso, incluidos los científicos», dice Stein. «Pero por lo que sabemos, debe haber habido un ‘comienzo’ en los modelos que tratan con la entropía. Hay un punto para el cual no hay respuesta a la pregunta, ‘¿Qué había antes de eso?’ ”
Y, por supuesto, hay otras preguntas de investigación, dice Kinney: «Nuestra prueba no se aplica al modelo cíclico de Roger Penrose, en el que el universo se expande infinitamente en cada ciclo. Estamos trabajando en eso.»
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