Si el Big Bang fue un evento singular que sucedió hace mucho tiempo, ¿cómo han aplicado los científicos el método científico para explicarlo?

Bueno, la teoría del agujero negro se basa en la idea de que no era singular. Sin embargo, ignoremos eso.

El componente clave del método científico en este tipo de casos es la capacidad de crear un modelo, derivar una predicción de ese modelo y probarlo.

Entonces, por ejemplo, el modelo del Big Bang fue anterior al descubrimiento de la radioastronomía y la radiación cósmica de fondo. Sin embargo, el modelo predijo que dicha radiación debería haberse emitido y que debería estar muy cerca del uniforme en todas las direcciones.

Cuando se descubrió que los circuitos telefónicos estaban siendo interferidos por alguna radiación del espacio, los astrónomos rápidamente pudieron determinar que la frecuencia era más o menos la esperada y que no provenía de una fuente puntual sino de todas partes, casi de manera uniforme.

Ese es un ejemplo de una prueba.

El Big Bang no podía generar elementos pesados, solo hidrógeno y tal vez un poco de helio, por lo que se necesitaba un proceso para generar elementos más pesados. La nucleosíntesis (cortesía de Sir Fred Hoyle) dio los elementos más ligeros pero también limitó la edad del universo. La abundancia relativa de los elementos más ligeros estaría determinada por cuántas generaciones de estrellas hubieras tenido. El universo tuvo que haber durado tanto y no lo suficiente como para haber tenido más. La vida útil calculada tiene grandes barras de error, pero resulta coincidir con las observaciones del desplazamiento hacia el rojo.

Cuando los físicos se quejaron de que no se podían obtener estrellas o galaxias si el fondo cósmico fuera totalmente uniforme, la predicción era que, en un examen minucioso, resultaría no ser uniforme. Esto resultó ser cierto.

El universo primitivo tenía que tener un período entre el final de la inflación y el comienzo de la formación de estrellas, la reionización del universo. Las cifras dadas en la década de 1970 coinciden estrechamente con la edad del universo cuando se formaron las primeras protoestrellas.

Las fluctuaciones del fondo cósmico coinciden estrechamente con las estructuras a gran escala del universo.

Entonces, muchas predicciones, pruebas y partidos.

Mirando hacia atrás en busca de evidencias de que está sucediendo.

Supongamos que encuentra un valle con formato circular, y de alguna manera tiene esta loca idea de que una roca cae del cielo, creando ese valle. ¿Qué harás para descartar la otra hipótesis y qué buscarás para confirmar tu hipótesis?

Buscas la geología, en busca de actividad volcánica. Si encuentra algo, entonces existe la posibilidad de que el cráter sea el resultado de la actividad volcánica, y no una roca que caiga del cielo.

Si no encuentra ningún signo revelador de un cráter volcánico, entonces sabe que esa hipótesis se descarta: un volcán deja restos volcánicos, si no hay ninguno, no fue un volcán.

Entonces comienzas a hacer cálculos. ¿A qué velocidad caerá una roca del cielo? ¿Qué tan grande debe ser dejar tal cráter? ¿Qué esperas encontrar en este caso?

Es lo mismo con el Big Bang. Los científicos formulan su hipótesis e intentan confirmarla o descartarlas basándose en las observaciones de los efectos posteriores.

Por ejemplo, si la nucleósíntesis ocurrió como piensan los científicos, entonces las galaxias y las estrellas más antiguas deben ser más ricas en componentes metálicos que las más nuevas. Usamos nuestros telescopios y observamos la composición de las galaxias antiguas, y es que son ricas en hidrógeno y helim, como lo predice la hipótesis.

Otro ejemplo, si el Universo estuvo caliente y denso en el pasado, este calor no tiene a dónde ir, debe estar afuera, pero con una temperatura más baja. Nuestros primeros cálculos apuntan a un calor del orden de ~ 10K. Entonces los astrónomos (bueno, no realmente astrónomos, pero) encontraron esta radiación fósil, aproximadamente a ~ 5K.

El astrónomo Hubert Reeves escribió un excelente artículo sobre este tema, “Los primeros momentos de nuestro universo”:

1989 JRASC..83..223R Página 223

La teoría del Big Bang es la aplicación de la teoría de la relatividad general de Einstein al problema de la expansión observada del universo. La teoría hace ciertas predicciones sobre el fondo cósmico que se han confirmado mediante observaciones del satélite COBE.

Esta pregunta parece presumir que existe tal cosa como “el” método científico, que se enseña como un diagrama de flujo único en muchas escuelas K-12. Esto generalmente implica hipótesis y experimentos controlados, etc.

Bueno, las lecciones de la escuela se simplificaron demasiado. No existe un único método científico que se utilice en todos los casos en todas las disciplinas.

Lo que unifica la ciencia es un compromiso con las pruebas y la evidencia. No es un diagrama de flujo procesal.

Modelos matemáticos utilizando física, termodinámica, física de partículas. Pero no pueden entender esos primeros .003 segundos. Hay cosas que no sabemos. Creo en la ciencia, pero todo el asunto del Big Bang, aunque sé que probablemente sea cierto y Dios lo hizo, todavía parece muy difícil de creer. 1 billón de bits de antimateria por cada 1 billón y 1 bit de materia se cancelan entre sí, excepto por ese bit adicional. Esa parte constituye el universo de 90 mil millones de años luz que tenemos ahora. Hay algo llamado campo de Higgs, que no entiendo, que causó expansión, aunque la gravedad generalmente causa contracción. Incluso aunque no se nos permita exceder la velocidad de la luz, aparentemente la misma ley no se aplica al universo mismo.
Por 1 segundo, el universo ya tenía 250,000 millas de ancho.