¿Por qué no se percibe la energía oscura como un problema para la relatividad general?

La constante cosmológica es parte del llamado modelo de materia oscura fría Lambda ([math] \ Lambda [/ math] CDM) de cosmología (a menudo denominado modelo estándar de cosmología). De ninguna manera es el único modelo cosmológico, pero hay varios conjuntos de datos astrofísicos que lo respaldan. El modelo CDM [math] \ Lambda [/ math] se basa en 2 supuestos fundamentales:

  1. El principio cosmológico es válido.
  2. La relatividad general es la teoría correcta de la gravedad.

El principio cosmológico es una suposición de simetría que establece que en escalas suficientemente grandes, la distribución de la materia del universo es homogénea e isotrópica. Existen fuertes razones para suponer esto y con esta suposición, es posible usar la Relatividad General para describir cómo evolucionan el universo y las estructuras dentro de él.

Ahora, a la luz de estos 2 supuestos, la única forma de explicar una gran parte de los datos astronómicos observados es introducir una nueva forma exótica de energía con una gran presión negativa (llamada Energía Oscura) y un nuevo componente masivo de materia (llamado Materia Oscura) . La constante cosmológica es el candidato más simple para la Energía Oscura.

Claramente, este modelo adolece de algunas deficiencias teóricas importantes, pero desde 1998, un creciente cuerpo de evidencia observacional ha confirmado la validez del MDL [matemático] \ Lambda [/ matemático]. Aquí hay un par de ejemplos –

  • Radiación de fondo cósmico de microondas

Los espectros de la temperatura CMB y las anisotropías de polarización generalmente se caracterizan por picos asociados con ondas de sonido impulsadas por la gravedad. Se encontró que estos picos eran completamente consistentes con el MDL [math] \ Lambda [/ math]. Además, la curvatura de las trayectorias de los fotones de CMB causadas por la masa interviniente de la estructura a gran escala entre nosotros y la superficie de la última dispersión también está en perfecto acuerdo con el modelo CDM [matemático] \ Lambda [/ matemático].

  • Tipo 1a supernovas

Estas son explosiones brillantes de estrellas que se pueden observar a distancias muy grandes, con la cantidad de luz que emiten aproximadamente la misma independientemente de su ubicación en el espacio. Se ha encontrado que cada experimento que se ha llevado a cabo hasta la fecha (tanto estudios terrestres como espaciales) para medir la aceleración cósmica usando supernovas de Tipo 1a es consistente con el modelo MDL [matemático] \ Lambda [/ matemático].

  • Agrupación de galaxias

Sabemos que las galaxias no están dispersas al azar en el espacio. Debido a la gravedad, se agrupan en estructuras masivas llamadas grupos que dejan grandes huecos en el espacio. Esta agrupación de galaxias es un proceso dinámico que depende del equilibrio relativo de la materia oscura y la energía oscura. La presencia de una constante cosmológica conduce a huecos más grandes y contrastes de mayor densidad entre regiones muy densas y menos densas en comparación con un universo lleno solo de materia oscura y ordinaria. La agrupación observada de galaxias proporciona evidencia adicional de la existencia de energía oscura en forma de constante cosmológica.


Esto es sólo la punta del iceberg. También tiene conjuntos de datos más consistentes e independientes provenientes de experimentos que involucran oscilaciones acústicas de Baryon, lentes gravitacionales débiles, etc. Por lo tanto, el modelo MDL [math] \ Lambda [/ math] debe tomarse en serio y no se puede disipar simplemente sobre la base de deficiencias teóricas.

Pero a pesar de estos éxitos notables, una constante cosmológica plantea serios problemas desde el punto de vista de la física de partículas. En este contexto, la constante cosmológica es matemáticamente equivalente a la densidad de energía del espacio vacío, el vacío. Sin embargo, las expectativas teóricas para la densidad de energía de vacío son al menos 60 órdenes de magnitud más grandes que el valor cosmológico observado, posiblemente la peor predicción en la historia de la física. Esto se conoce como el “problema constante cosmológico”. Aunque se han presentado diferentes estrategias para aliviar esta discrepancia a lo largo de los años, ninguna de ellas puede dar sentido a la pequeñez de la constante cosmológica medida sin incurrir en un ajuste ad hoc insatisfactorio.

Otro enigma sin resolver es el llamado “problema de coincidencia”. Si la constante cosmológica es responsable de la expansión acelerada de los últimos tiempos, la similitud entre su valor observado y la densidad de materia actual podría parecer algo improbable. A medida que el universo se expande, su abundancia relativa cambia rápidamente, dominando la materia en épocas tempranas y prevaleciendo la energía oscura en el futuro. Solo hay una breve ventana (en términos cosmológicos) en la que las dos densidades de energía son comparables, y estamos viviendo a través de ella.

Además, se puede cuestionar la validez de ambos supuestos que son centrales para el modelo CDM [math] \ Lambda [/ math]. El principio cosmológico parece una suposición muy tentadora a la luz de la radiación cósmica de fondo de microondas, pero los datos posteriores de la Misión de Planck han mostrado un claro sesgo del hemisferio con respecto tanto al sesgo de temperatura como a las fluctuaciones de temperatura.

Además, se acuerda casi universalmente que GR no puede ser una teoría fundamental de la naturaleza, ya que no tiene en cuenta la Mecánica Cuántica. Entonces, hay buenas razones para preguntarse si realmente es la teoría correcta de la gravedad. El problema es que ninguna alteración fácil de GR (como la extensión de gravedad tensorial-vector-escalar) puede conciliar este enigma de introducir una constante cosmológica oscura. Si va a haber un cambio, tendrá que ser un cambio dramático en el formalismo y ni siquiera está claro por dónde empezar. Y no se equivoque, a diferencia de la materia oscura (donde los límites superiores en las desviaciones de GR son tan pequeños que no vale la pena considerarlos), la energía oscura se puede interpretar como una razón suficiente para alejarse de la Relatividad General y hay varios físicos hoy en día que están trabajando en modelos alternativos de cosmología.

Entonces, Dark Energy presenta muchas dificultades conceptuales en el contexto del modelo MDL [matemático] \ Lambda [/ matemático], pero no está claro si estas dificultades amenazan directamente la validez de la relatividad general. Esa sigue siendo una pregunta abierta.

La energía oscura es simplemente una respuesta en blanco para un mecanismo que no entendemos adecuadamente. Expansión espacial. Esto se basa en ninguna evidencia real.

Solo saldré y diré lo que todos nuestros instintos nos han estado diciendo desde que aprendimos sobre la expansión espacial. La generación de un nuevo espacio en un sentido físico es imposible sin un evento cósmico tan poderoso que efectivamente restablecería el universo a una nube de materia interacciones antimateria.

Se cree que los niveles de energía fueron tan altos en este período de tiempo que las mismas leyes de la física se alteraron extremadamente permitiendo fenómenos que de otro modo serían imposibles hoy en día. Esto es teóricamente porque el universo nació de un único punto de energía aparentemente infinita que experimentó una rápida expansión. aunque como los niveles de energía se diluyen a través de la distancia física y poseen una tasa de flujo más baja, la expansión física habría terminado pocos días después del Big Bang. Lo cual es bueno porque los niveles de energía ambiental son mucho más altos o más bajos y la vida no habría sido posible tal como la entendemos. También debe señalarse que una mayor expansión espacial en un sentido físico estaría en violación de las leyes de conversión de energía de la materia, además de tener el efecto secundario de reducir todas las mediciones de energía ambiental en todo el universo.

En mi opinión, esto solo deja la posibilidad de cambiar la geometría espacial a través de la dilatación, dando la impresión de una escala de distancia cambiante. En otras palabras, el resultado de la relatividad temporal en las ciencias físicas.

Después de todo, no solo los físicos modernos no establecen mecanismos para tal creación, sino que tampoco hay una fuente de energía evidente ni radiación de la actividad. También la evidencia observacional se ve muy extraña con la tierra como el punto focal. Se considera que casi todos los cuerpos celestes se alejan de la Tierra, en un espacio tridimensional esto automáticamente debería decirnos que algo está mal con nuestra teoría de expansión espacial actualmente aceptada.

Si el espacio se estuviera expandiendo físicamente, tendría que ser simétrico con la estructura cósmica y presentarse con una percepción del espacio hacia el centro universal a medida que el azul se desplaza mientras que los cuerpos celestes en la dirección opuesta se desplazarán al rojo, mientras que solo una pequeña fracción de un El cambio se mediría lateralmente.

Esto me lleva a creer que este concepto no es más que un hermoso desastre de ideas erróneas en colisión.

Aunque esta evidencia refuta la expansión física, es consistente con los efectos de dilatación. Lo que pasa con la hipótesis de einsteins es que hay dos formas de ver la relatividad. subjetiva u objetivamente. Einstein eligió la más fácil de las dos y puso su explicación en un contexto subjetivo. Pero esto no cambia que la velocidad de la luz dentro de un sistema solar en comparación con la que está fuera de un sistema solar exhibirá diferencias relativas basadas en la dilatación. Esta conclusión es la de la visión objetiva. Si bien ninguno de los dos es técnicamente incorrecto, la visión subjetiva es una visión mucho más limitada del universo, ya que solo explica lo que pueden percibir nuestros sentidos defectuosos, mientras que la visión objetiva es impulsada por variables. Nos elimina por completo de los cálculos y analiza el universo solo con sus variables, produciendo un mapa muy claro de cómo debe fluir el tiempo en cualquier marco.

Digamos que estaba parado en un gran campo gravitacional que, por cualquier razón, tiene una tasa de potencial creciente. A medida que crecía el potencial, también lo harían los factores de dilatación que frenan igualmente todo en el marco local, incluida la luz. Por supuesto, esto solo puede expresarse objetivamente desde el espacio con un factor de dilatación inmutable. Aunque como no tenemos percepción del tiempo, (es decir, sin importar la velocidad del flujo del tiempo, siempre tendremos un concepto inmutable de su paso). La única forma en que estos cambios pueden manifestarse es en la percepción de la distancia física. Aunque no se puede llamar a esto una ilusión porque el tiempo controla directamente el flujo de comunicación entre el espacio, lo que lo convierte en un cambio de geometría física. Existe evidencia observacional directa de este concepto a pequeña escala. La distancia de la tierra al sol en realidad se mide de manera diferente a la de la tierra y luego a diferentes distancias de la tierra o del sol.

Esto causaría exactamente el tipo de cambios de distancia uniformes que estamos observando en el cambio rojo / azul, causando que todos los cuerpos celestes que no están en una trayectoria directa hacia la Tierra o que pierdan masa se desplacen hacia el rojo. Esto también explica la percepción de una expansión acelerada, ya que esta tasa sería directamente proporcional a la tasa de aumento de la dilatación con el tiempo. mientras que la intensidad del cambio tendría componentes gravitacionales conjuntos entre la fuente y el cuerpo celeste objetivo, el espacio intermedio físicamente tardaría aún más en llegar desde el punto de vista del destino.

Esto también explicaría nuestras observaciones de velocidad unificada entre cuadros a pesar de que la física nos dice que este no puede ser el caso. Dado que la misma luz que usamos para observar los factores de velocidad cambia con los factores de dilatación, esa luz debe pasar a nuestro marco para el informe. haciendo que TODAS las observaciones estén sesgadas a nuestras dimensiones de marcos locales. Es por eso que no podemos observar el mercurio girando más lentamente que la tierra, a pesar de saber que debe hacerlo.

Lo creas o no, esto es solo un resumen suelto del concepto. ^^

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¿Por qué no se percibe la energía oscura como un problema para la relatividad general?

Porque no sabemos lo suficiente. Podría ser un defecto en la relatividad general, y hay varias personas que han explorado o están explorando esta posibilidad.

Tampoco podría tener nada que ver con eso. Hay varias posibilidades, donde la energía oscura es un problema fuera de la cobertura de GR (¡que no está destinado a cubrir toda la física! Si no fuera así, nadie estaría investigando la gravedad cuántica).

GR es una teoría de la física muy exitosa, pero ¿no es la adición de una constante cosmológica artificial una señal de que tal vez no sea precisa en escalas cosmológicas?

Puede ser una señal de que sí, o puede estar sucediendo algo más. Erik Verlinde, es un investigador que está investigando la posibilidad de que sea una corrección que se hará evidente cuando tengamos gravedad cuántica. Sin embargo, QFT también predice la energía de vacío. Ellos predicen un valor mucho más alto de “Energía oscura” de lo que observamos (por un factor de [matemática] 10 ^ [/ matemática] { [matemática] 120 [/ matemática] } ). Entonces, lógicamente, es más probable que sea un defecto de esas teorías que GR.

Si no es así, ¿por qué los físicos insisten en seguir este modelo? Proporcione una respuesta elaborada.

Porque hasta ahora, nadie ha creado un GR modificado que lo incluya, por lo que por ahora GR sigue siendo la mejor teoría (por el momento).

Hay ejemplos en la historia de ambos casos. La precesión del perihelio de Mercurio es un ejemplo de una falla que condujo (o confirmó) un problema con la gravedad newtoniana. Tal como dijiste, los físicos que lo interpretaron como evidencia de un planeta oculto, se perdieron la evidencia que habría apuntado a una nueva comprensión de la gravedad.

Sin embargo, la sugerencia de Pauli de que se necesitaba una pequeña partícula (un “neutrino”) para conservar el momento / energía / momento angular en la desintegración beta, se impuso contra los intentos de Bohr de desarrollar una nueva versión estadística de las leyes de conservación.

Como digo, todavía no sabemos lo suficiente como para interpretar qué es la energía oscura. Sin saber eso, no sabemos si GR tiene la culpa.

GR también incluyó un término como energía oscura en algunos de los primeros trabajos de Einstein. La constante cosmológica *. No hay razón para que no exista, así que quizás sea simplemente eso. Si es así, es parte de GR, solo una parte que no teníamos razón para asumir.

* Introducido por razones muy diferentes, pero aparece naturalmente en las ecuaciones como un parámetro desconocido (y no derivable de ninguna otra cosa).

Entiendo que el término constante cosmológica en la ecuación de Einstein representa una “curvatura intrínseca en la estructura del espacio-tiempo”. En otras palabras, la “estructura del espacio-tiempo” no “se encuentra naturalmente plana” en ausencia de masa y energía, sino que tiene una “deformación innata” vagamente como la curvatura natural de un arco recurvo, o el arco ascendente de un semirremolque de plataforma plana, que se inclina hacia arriba para ayudar a soportar cargas pesadas.

En escalas pequeñas, el espacio-tiempo es mayormente familiar, euclidiano y “plano” … pero no es así, en escalas cosmológicamente grandes, en las que se hace evidente una ligera curvatura. Visto así, el término Cosmological Constant puede no parecer tan sorprendente o exótico como se describe a menudo.

El término “Energía Oscura” se deriva de la reinterpretación del término Constante Cosmológica, como si fuera un campo similar a la energía extra ordinario, con las propiedades exóticas requeridas para recrear la misma “curvatura intrínseca” discutida anteriormente. Volviendo a la analogía del semirremolque de plataforma plana, sería vagamente como imaginar la presencia de una carga antigravedad exótica en el remolque, haciendo que se arquee y arquee hacia arriba … mientras que la explicación más natural es que el remolque tiene una naturaleza innata urdimbre incorporada en él. Podría colocar su teléfono celular más que menos plano en el remolque sin problemas, pero al retroceder y ver desde lejos, la ligera curvatura del remolque es más obvia. Del mismo modo, el tejido del espacio-tiempo es más que plano en escalas de tamaño familiares, pero las observaciones astronómicas detectan una ligera curvatura innata, en grandes escalas cósmicas.

Dark Energy no es un problema para la Relatividad General en lo más mínimo.

La energía oscura es predicha por la relatividad general.

Es un término que aparece en las ecuaciones de Einstein. Einstein inicialmente usó este término para asegurarse de que el Universo fuera estático, porque era su creencia religiosa de que debía ser así. Una vez que se descubrió que el Universo se estaba expandiendo, Einstein lo llamó su “mayor error”.

Hoy, este mismo término se está utilizando para acelerar la expansión del Universo (en lugar de evitarlo, como Einstein intentó hacer).

El punto es que no hay problema para acomodar Dark Energy en GR. El único problema es entender por qué ese término tiene el valor que tiene. Pero esa es una respuesta para otro momento.

La relatividad general, sin una constante cosmológica y sin energía oscura, describe la expansión universal, simplemente tiene la tasa de expansión incorrecta.

Agregar términos adicionales permite corregir la tasa de expansión matemática, a la tasa de expansión que se muestra en el Universo. Además, describe más fenómenos que cualquier teoría previa, con una (o dos) variables.

¿Cómo refutas un modelo, si no lo desafías? ¿Pararse y quejarse?

La energía oscura es simplemente un parámetro libre en la teoría, que se determinará por experimento.

Perdón por la respuesta simple! Lo mejor que puedo hacer.

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