¿La velocidad de la teoría del Big Bang es más rápida que la velocidad de la luz?

Si en el momento del Big Bang, si la tasa de expansión fuera mayor que la velocidad de la luz, ¿lo sabremos? después de todo, el universo visible termina en aproximadamente 10-20 mil millones de años luz más o menos (o eso leí), pero ¿no puede ser el final de nuestro horizonte, ya que la expansión fue mayor que la velocidad de la luz antes de ese período?

Esa es una pregunta realmente buena (y difícil). Cuando lees sobre cosmología, es posible que hayas leído sobre el fondo cósmico de microondas (CMB). Antes de que se originara el CMB, el universo era opaco a la luz. Por lo tanto, nunca podemos ver más allá del CMB, y debido a esto, nunca podemos ver el instante del Big Bang. En consecuencia, no hay forma directa de saber si la expansión fue en algún momento más rápida que la velocidad de la luz. Pero hay varias pruebas indirectas que pueden informarle sobre el universo primitivo.

Pero primero, déjame decirte qué pasaría si en algún instante el universo se expandiera más rápido que la velocidad de la luz. En este caso, como ha señalado, la distancia del horizonte será el punto en el que la expansión fue justo a la velocidad de la luz; lo que ha llamado como el “fin de nuestro horizonte”.

Entonces, si el universo nunca se expandió más rápido que la velocidad de la luz, entonces podríamos ver el Big Bang, si no fuera por el CMB que bloquea la luz antes de esa época. Pero, si en algún momento se expandió más rápido que la velocidad de la luz, veremos el “final de nuestro horizonte”.

Hay algunos problemas con la cosmología Big Bang estándar, que se pueden resolver mediante “inflación” (una expansión exponencial del universo, que será más rápida que la velocidad de la luz). Los problemas con la cosmología estándar son (a) el problema de la planeidad (b) el problema del horizonte y (c) el origen de las fluctuaciones de densidad (que hoy se convirtieron en galaxias y estrellas).

Son un poco técnicos, y puedes mirar libros para ver una explicación cualitativa sobre estos problemas. Si está interesado en saber más, escríbame y puedo dar más detalles. La cosmología inflacionaria resuelve estos problemas de la siguiente manera: en la fase inicial del universo, pasó por una fase llamada inflación, durante ese período, el universo se expandió por un factor de más de 10

50

en una escala de tiempo de menos de 10

-30

segundos. Entonces, hay alguna evidencia de que el universo sufrió un período de expansión más rápido que la velocidad de la luz. Pero como puede ver, la evidencia es bastante indirecta y no es algo que podamos ver directamente.

——— ¡Gracias y disfruta explorando! ——

4 cosas que actualmente rompen la barrera de la velocidad de la luz:

Una pregunta frecuente que recibo es si podemos romper la barrera de la luz, porque a menos que podamos romper la barrera de la luz, las estrellas distantes siempre serán inalcanzables.

La mayoría de los libros de texto dicen que nada puede ir más rápido que la luz, pero esa afirmación en realidad debería calificarse: la respuesta es sí, puedes romper la barrera de la luz, pero no de la manera que vemos en las películas. De hecho, hay varias formas de viajar más rápido que la luz:

1. El Big Bang se expandió mucho más rápido que la velocidad de la luz. Pero esto solo significa que “nada puede ir más rápido que la luz”. Como nada es solo un espacio vacío o vacío, puede expandirse más rápido que la velocidad de la luz ya que ningún objeto material está rompiendo la barrera de la luz. Por lo tanto, el espacio vacío ciertamente puede expandirse más rápido que la luz.

2. Si mueve una linterna a través del cielo nocturno, entonces, en principio, su imagen puede viajar más rápido que la velocidad de la luz (ya que el haz de luz va de una parte del Universo a otra en el lado opuesto, que es, en principio, a muchos años luz de distancia). El problema aquí es que ningún objeto material se mueve más rápido que la luz. (Imagine que está rodeado por una esfera gigante de un año luz de diámetro. La imagen del rayo de luz eventualmente golpeará la esfera un año después. Esta imagen que golpea la esfera luego corre por toda la esfera en cuestión de segundos, aunque el la esfera tiene un año luz de ancho.) Solo la imagen del rayo mientras corre por el cielo nocturno se mueve más rápido que la luz, pero no hay mensaje, ni información neta, ni objeto material que realmente se mueva a lo largo de esta imagen.

3. El enredo cuántico se mueve más rápido que la luz. Si tengo dos electrones juntos, pueden vibrar al unísono, según la teoría cuántica. Si luego los separo, emerge un cordón umbilical invisible que conecta los dos electrones, a pesar de que pueden estar separados por muchos años luz. Si agito un electrón, el otro electrón “detecta” esta vibración al instante, más rápido que la velocidad de la luz. Einstein pensó que esto, por lo tanto, refutaba la teoría cuántica, ya que nada puede ir más rápido que la luz.

Pero en realidad este experimento (el experimento EPR) se ha hecho muchas veces, y cada vez que Einstein estaba equivocado. La información va más rápido que la luz, pero Einstein se ríe por última vez. Esto se debe a que la información que rompe la barrera de la luz es aleatoria y, por lo tanto, inútil. (Por ejemplo, supongamos que un amigo siempre usa un calcetín rojo y un calcetín verde. No sabes qué pierna usa qué calcetín. Si de repente ves que un pie tiene un calcetín rojo, entonces sabes instantáneamente, más rápido que la velocidad de luz, que el otro calcetín es verde. Pero esta información es inútil. No puede enviar código Morse o información utilizable a través de calcetines rojos y verdes).

4. Materia negativa. La forma más creíble de enviar señales más rápido que la luz es a través de la materia negativa. Puedes hacer esto ya sea por:

a) comprimir el espacio frente a ti y expandir el espacio detrás de ti, para que surfees en una ola de espacio deformado. Puede calcular que esta marea viaja más rápido que la luz si es impulsada por materia negativa (una forma exótica de materia que nunca se ha visto).

b) usar un agujero de gusano, que es un portal o atajo a través del espacio-tiempo, como el Espejo de Alicia.

En resumen, la única forma viable de romper la barrera de la luz puede ser a través de la relatividad general y la deformación del espacio-tiempo. Sin embargo, no se sabe si existe materia negativa y si el agujero de gusano será estable. Para resolver la cuestión de la estabilidad, se necesita una teoría de la gravedad totalmente cuántica, y la única teoría que puede unir la gravedad con la teoría cuántica es la teoría de cuerdas (que es lo que hago para vivir). Lamentablemente, la teoría es tan compleja que nadie ha podido resolverla por completo y dar una respuesta definitiva a todas estas preguntas. Tal vez alguien que lea este blog se inspire para resolver la teoría de cuerdas y responda la pregunta de si realmente podemos romper la barrera de la luz.