¿Por qué el universo tuvo una rápida expansión (inflación) y luego desaceleró la tasa de expansión? ¿Qué causó que de repente cambiara de velocidad?

¿Alguien ha considerado que lo describimos como una inflación rápida, pero cuando se ve desde un contexto de dimensiones superiores es realmente una cuestión de tiempo lento? Tengo esta imagen mental del tiempo siendo la medida de cuán lejos detrás de la esfera en expansión de aleros electromagnéticos se propaga lejos de ti. Entonces, imaginando los fotones reflejados o emitidos por un cuerpo que se expande hacia afuera en todas las direcciones, una esfera. En reposo, en relación con la esfera, el tiempo pasa “normalmente”. A medida que el cuerpo se acelera, en cualquier dirección, el tiempo se ralentiza, y si entiendo esto, se acerca correctamente a un punto muerto a medida que la velocidad se acerca a la velocidad de la luz. Otra visión de esto es con respecto a la gravedad. A medida que aumenta la gravedad, la velocidad de la luz disminuye y el tiempo disminuye. Interestelar jugó con este concepto. Entonces, hasta que el Universo alcance una densidad lo suficientemente baja como para permitir que escape la luz, ¿no habría pasado el tiempo muy lentamente para la materia en el universo? ¿No parecería esto satisfacer la “inflación rápida” postulada?

La historia convencional es que tiene que ver con la ruptura de la simetría de la gran fuerza unificada. No se sabe cómo funciona esto en detalle, pero esta es al menos la historia general que la mayoría de los primeros teóricos del universo cuentan.

A 10 ^ -43 s, la gravedad se separó de las otras 3 fuerzas de la naturaleza (electromagnética, fuerte y débil). Esto se conoce como el tiempo de Planck, y nuestras leyes de física no funcionan en épocas anteriores. Pero después de esto, tienes dos fuerzas fundamentales: la gravedad y la fuerza GUT (gran teoría unificada).

A medida que el Universo continuó expandiéndose, eventualmente la fuerza GUT también se dividió: la fuerza fuerte se separó, separándose de la fuerza de “electrohielo”. Esto sucedió unos 10 ^ -36 s después del Big Bang. Mucho más tarde, el electrodébil se dividirá en las fuerzas débiles y electromagnéticas.

Pero volviendo a la ruptura del intestino: en la física de partículas, la “unificación” de las fuerzas realmente implica que existe una simetría de la naturaleza tal que la fuerza electrodébil “se parece” a la fuerza fuerte, y viceversa. Cuando se separa una fuerza, se rompe una simetría.

Ahora, es bien sabido que las simetrías almacenan energía. Un ejemplo terrestre son los cristales de azúcar: aplasta el cristal y se emiten chispas. En este caso, se trata de una ruptura de la simetría de los enlaces cristalinos que liberan energía eléctrica.

Ahora imagine una ruptura de simetría similar, excepto que es todo el Universo, no un pequeño cristal de azúcar, y lo que se rompe es una fuerza fundamental, no algunos enlaces eléctricos. ¡Intenta imaginar la energía liberada por eso!

Esta es la energía que se cree que impulsó la inflación.

Estás en territorio del Premio Nobel aquí. Si alguien en Quora logra responder esto, puede esperar ser invitado a Estocolmo muy pronto.

Vale la pena señalar que varias cosas también sucedieron en ese momento … como el universo pasó de la escala sub-Planck a la escala super-Planck. Hay muchas teorías sobre lo que sucede en o alrededor de ese límite (puede que no haya una limitación de la velocidad de la luz en un lado, y / o puede que no haya un principio de incertidumbre de Heisenberg en un lado, y / o la segunda ley de la termodinámica podría no aplicarse en un lado).

Roger Penrose sugiere un mecanismo para la forma en que la gravedad podría separarse como una fuerza en este punto.

Buena suerte con tu búsqueda.

Editar: Por cierto, hay una entrada de Wikipedia, Inflación (cosmología), que hace una breve mención de su pregunta.

El tejido del espacio en sí, creo, se crea entre los quarks cuando las partículas virtuales se aniquilan entre sí dentro de la fuerza fuerte. El universo primitivo creó espacio entre los quarks y cuando había más espacio disponible, podían existir más partículas virtuales creando más espacio. La materia del universo se extendió de manera uniforme y uniforme. Finalmente, se estaba creando suficiente espacio en el universo para comenzar a comprimir el nuevo espacio a medida que ingresaba al espacio existente. Se trataba de que el volumen de espacio existente no se moviera lo suficientemente rápido como para permitir la creación de un nuevo espacio sin ser comprimido. Este es el estado del universo hoy. Se crea un nuevo espacio comprimido dentro de los núcleos de átomos y se aleja de la materia para descomprimirse fuera de la materia de las galaxias. La compresión del espacio nos da los efectos de la atracción de la gravedad y la dilatación del tiempo en esa gravedad. Lo que desaceleró la inflación fue el advenimiento de la gravedad una vez que el espacio comenzó su compresión.

No soy absolutamente un físico, pero tendría sentido para mí que la expansión del universo se produjera simplemente como consecuencia de la explosión externa del Big Bang en un universo de 4 dimensiones (o más). Imagine una hiperesfera donde toda la materia queda atrapada en la superficie exterior de esa esfera o dentro de ella. Además, imagine que la esfera tiene un radio de 1 metro. Si colocaste tanta materia / energía como existe en el universo en la superficie de esa esfera, habrá mucha presión allí.

Si el universo permite que la presión expanda la esfera, obtienes una gran explosión donde la esfera se expande rápidamente a una velocidad cada vez más lenta. Eventualmente, la conservación de la energía hará que el universo eventualmente comience a contraerse hasta que regresemos a donde comenzamos.

En cualquier caso, esto ciertamente no sería un cambio “repentino”, pero sí significa que el universo se estaba expandiendo súper rápido originalmente, y ahora se está expandiendo más lentamente. También significa que la velocidad a la que el universo estaba disminuyendo su velocidad de expansión era mucho más rápida (ya que esa velocidad es proporcional al radio de la hiperesfera).

Lo que estoy describiendo aquí casi definitivamente no es su hipótesis habitual de “gran rebote”, pero tendría mucho sentido para mí y resolvería el problema de “¿de dónde vino todo ese asunto”? La única respuesta lógica para mí es que siempre ha existido.