En términos simples, concisos, pero precisos y completos, ¿cómo funciona la inflación (física / cosmología)? ¿Cuál es exactamente la forma del universo y cómo se está expandiendo?

No tengo un conocimiento detallado de esto, pero te diré lo que entiendo.

Cuando estudié física hace 20 años, la opinión mayoritaria parecía ser que el universo es probablemente una esfera espacio-temporal 4D, ilimitada pero finita. Por lo tanto, podría argumentar que cualquier punto era el centro, pero en última instancia, se curvaba sobre sí mismo, un poco como la superficie de una esfera es finita pero no tiene límite ni centro. Se sabía que otras soluciones a las ecuaciones de la Relatividad General eran posibles, pero esta era la que la gente parecía sentir la apuesta más segura.

Recientemente, sin embargo, las observaciones parecen haber inclinado a los científicos a pensar que el universo es probablemente plano, pero en expansión. Desde este punto de vista, según tengo entendido, hay una cantidad finita de materia en el universo, pero se está expandiendo hacia afuera en una especie de vacío infinito.

(Sin embargo, estoy abierto a la corrección, porque esto no es algo con lo que realmente me haya mantenido al día).

En mi opinión, el Modelo Cosmológico Estándar es una de las dos teorías en competencia. La mayoría de las personas no son conscientes de que hay dos teorías en competencia. Solo se discute uno, y el otro se ignora.

El modelo cosmológico estándar se basa en la premisa de que para tener isotropía y homogeneidad en un universo en expansión, es imposible hacerlo sin un factor de escala cosmológica cambiante que cubra una distribución estacionaria infinita de estrellas.

Dentro del modelo estándar, usted dice “El desplazamiento al rojo de las galaxias más distantes no es causado por su velocidad de recesión, sino por el factor de escala cosmológica cambiante”

Pero escuchar eso en el vacío, sin un punto de vista alternativo, es difícil darle mucho sentido. La física y la ingeniería se enseñan mostrando una sola idea, y haciendo que los estudiantes aprendan esa idea, y la forma más simple y eficiente de encontrar las soluciones a los problemas. Pero la ciencia progresa por la creatividad, las conjeturas y las hipótesis alternativas. Solo cuando una idea salvaje produce ecuaciones que coinciden con la realidad empírica mejor que una idea existente, se puede decir que la ciencia ha progresado.

En este momento, con los datos que tienen de CMBR, COBE, WMAP, Hubble Deep Field Survey, datos de Supernova Tipo 1a y Sloan Digital Sky Survey, solo han cubierto la fracción más pequeña del universo cercano; dentro de 500 millones a mil millones de años luz de distancia, y más allá de un par de miles de millones de años luz, ven sus cosas, pero es tan difícil de distinguir, incluso con nuestros mejores telescopios, que no pueden estar seguros de qué es.

Pero los datos que tienen encajan muy bien con el Modelo Cosmológico Estándar. El modelo cosmológico estándar tiene varias constantes aún no determinadas, y para todas las observaciones externas, parece que TIENEN la respuesta, pero es solo una cuestión de averiguar cosas como constantes cosmológicas, cantidad de materia oscura y cantidad de energía oscura. Pero nunca escuché la existencia de constante cosmológica, factor de escala y energía oscura “seriamente cuestionada. Tan pronto como acepte la premisa de que la isotropía en un universo en crecimiento es imposible sin homogeneidad, la única solución involucra todas estas cosas. Pero Si acepta el punto de vista alternativo, esa isotropía es posible sin homogeneidad, y da el ejemplo obvio y aparentemente conocido, descrito en el libro de 1935 de AE ​​Milne titulado Relatividad, gravitación y estructura mundial (ahora agotado *), usted tiene, En mi opinión, una hipótesis alternativa legítima que no requiere una constante cosmológica, un factor de escala o energía oscura.

Por lo que me han dicho, el modelo científico básicamente eliminó el modelo de Milne porque era incorrecto. Sin embargo, los detalles de exactamente lo que era incorrecto nunca me han sido satisfactoriamente iluminados. Ahora eso no significa mucho, por supuesto. Ha habido numerosas ocasiones en mi vida en las que he estado absolutamente seguro de que estaba en lo cierto, y luego descubrí que estaba vergonzosamente equivocado.

Pero aquí hay un área donde, incluso si estoy vergonzosamente equivocado, me gustaría mucho entender la razón por la que estoy equivocado, en lugar de simplemente diferir por modestia … ¿Cómo fue finalmente derrotado el modelo de Milne por el método científico? ¿Cuál fue el experimento que demostró que Milne estaba equivocado y que Friedmann / Lemaitre / Robertson / Walker tenían razón?

¿Era solo una cuestión de cuatro contra uno, o era una falla genuina encontrada en el modelo de Milne?

Editar: Las cosas han cambiado desde la última vez que miré este problema. La última vez que busqué este libro, estaba agotado, fuera de la vista, fuera de la mente … ¡Ahora está disponible para descarga gratuita! Gravitación de la relatividad y estructura mundial: EA Milne: Descarga y transmisión gratuitas: Archivo de Internet

Lo siento, mi respuesta no es muy breve. La breve respuesta se dio anteriormente: ve a leer los artículos a los que se hace referencia en otras publicaciones.

TL; DR

La teoría de la inflación cosmológica aborda lo que sucedió en el universo en los primeros “momentos” (10 ^ -36 a 10 ^ -33 segundos) después del “big bang”.
Por lo tanto, asume el modelo de “big bang” del comienzo del universo, e intenta explicar cómo progresó el universo después del big bang para llegar a lo que observamos ahora. No entiendo tu significado “cómo funciona”.
Por “eso” se refiere al “universo” o la “teoría de la inflación”. En cualquier caso, no puedo explicar “cómo funciona”. Si desea conocer todos los elementos de la teoría de la inflación, le sugiero que busque esta información en Internet. Dependiendo de su nivel de conocimiento, puede considerar wikipedia como punto de partida.

¿Cuál es la “forma” del universo?

Bueno, pensemos en esto. La mayoría de las cosas que vemos en el universo tienen “formas”. Las cosas sólidas tienen una forma definida. La materia en estado no sólido (líquido, gas o plasma) tiene formas menos definidas. Si les permite fluir hacia un “contenedor”, toman la “forma” del contenedor. Más allá de nuestra atmósfera, campo gravitacional, la “forma” está determinada por las fuerzas que la empujan / tiran. La forma más común que vemos son las “estrellas”, que a veces son algún tipo de esferoide. ¿Cuáles son los “atributos” comunes de la forma? Bueno, tener una forma requiere un “límite”.
El límite puede ser “definido” como las rocas. o indefinido como la leche derramada en el piso, o como imágenes de súper nova de telescopios.

El hecho de que haya un “límite” implica que existe un “borde”. En un lado del “borde” está la cosa, y en el otro lado del borde, la cosa no está presente. La definición de “universo” es “todos” que componen la “realidad”, vista o no vista, conocida o no conocida (pero conocible). Nos resulta difícil separar lo desconocido de lo no conocible. Actualmente, lo único que colocamos en la categoría de “no conocible” son declaraciones contradictorias. Ahora qué forma tiene este universo. Bueno, ¿tiene alguna ventaja? Si tuviera un borde, ¿qué estaría al otro lado del borde? Cualquiera que sea esa cosa, por definición sería una parte del universo. Entonces el universo no puede tener ningún borde. Bueno, una esfera no tiene bordes. Pero lo hace. tiene un límite que separa el “interior” del exterior. Pero, como acabamos de razonar, no puede haber ningún “afuera” del universo, porque lo que está afuera es, por definición, una parte del universo. Por lo tanto, el universo no puede tener una forma. Podemos hablar sobre lo que vemos y las cosas en el universo. Pero estas no son la forma del universo, solo las formas de las cosas en el universo. Somos como peces en un océano, pero el océano no tiene bordes. Estamos adentro y nunca podemos “salir”, porque no hay “afuera”. Solo podemos hablar de cosas “en” el universo. Las imágenes que nos muestran son imágenes de lo que “vemos” y los patrones de “luz” que capturamos. La extensión (distancia) a la que podemos “ver” es limitada. Está limitado por nuestros instrumentos. Al mejorar nuestros instrumentos y colocarlos en “mejores” ubicaciones, podemos ver objetos a mayores distancias y con más detalle.

¿Cómo se está “expandiendo” (¿Cómo sabemos que se está “expandiendo”)?

Hay dos partes para esta pregunta. Qué tan lejos están las cosas que vemos en el cielo, y en qué dirección van.
Utilizamos varios métodos para medir la distancia a un objeto en el cielo. Para objetos dentro de 500 años luz podemos usar trigonometría simple. Debido a que la Tierra viaja en una órbita, podemos usar dos puntos en su órbita como la base de un triángulo y observar los ángulos de base del objeto y calcular la distancia usando triángulos similares y la longitud de la base. Para objetos más distantes usamos un método llamado “paralaje espectroscópico”. Este método utiliza datos sobre los átomos que componen la estrella, su tamaño, color y brillo en el cielo.

¿Cómo sabemos que se está “expandiendo”? El método básico utiliza dos principios científicos: el efecto doppler y el análisis espectral. La luz de la mayoría de los objetos en el cielo proviene de la “quema” de hidrógeno. En la clase de química aprendimos que la quema de un átomo produce un espectro no continuo. Hay frecuencias de longitudes de onda que “faltan”. Estos son causados ​​por los estados de energía crecientes y decrecientes de los electrones. Cada elemento tiene una “firma” única cuando la luz producida por la quema del átomo se ve a través de un prisma. Ahora el hidrógeno tiene una firma espectral única. Cuando la luz de una estrella se ve a través de un prisma, podemos encontrar las líneas oscuras para el hidrógeno. Pero no están en sus frecuencias normales. Se “desplazan” a frecuencias más altas o más bajas. Asociamos las frecuencias más bajas con el color “rojo”, y las altas frecuencias con el “azul” El uso del efecto doppler implica que los objetos que se alejan de usted deben exhibir frecuencias más bajas y los objetos que se mueven hacia usted deben mostrar frecuencias más altas. Entonces examinamos las líneas de prisma de hidrógeno y vemos que se desplazan a las frecuencias más bajas. Esto nos dice que el objeto que estamos mirando se está alejando de nuestra posición.

Cuando miramos al cielo, a cosas que “irradian” luz (no a los planetas o lunas), algunos objetos son estrellas (como nuestro sol), otros que están muy lejos son “galaxias”, pero debido a su distancia parecerse a un punto (una estrella). Cuando miramos las estrellas en nuestra propia galaxia, vemos que algunas se están moviendo hacia nosotros, otras se están alejando. Sin embargo, cuando miramos las galaxias, cada una de ellas tiene un cambio de color rojo, se están alejando. La distancia entre nosotros y ese “objeto” debe hacerse “más grande”. Esto es similar a lo que sucede cuando explotas un globo. El globo se expande.

¿Por qué es un universo en expansión un “problema”?

La expansión de pozos puede ocurrir a diferentes velocidades: una tasa constante (inmutable), una tasa creciente y una tasa decreciente. Esto sucede cada vez que lanzas una pelota al aire. Al principio, la velocidad de la pelota aumenta a un ritmo cada vez mayor. Pero debido a la gravedad, y el “empuje” inicial. la aceleración aumenta, pero luego la aceleración alcanza un estado estable. La pelota sigue aumentando su velocidad. Entonces la gravedad comienza a reducir la aceleración a cero. La pelota vuela hacia arriba pero a una velocidad constante. Luego, la gravedad reduce la velocidad a cero. En ese punto, la pelota ya no sube ni baja. Luego, la pelota cambia de dirección y comienza a descender, pero a una velocidad de aceleración, y la aceleración también aumenta, hasta que toca el suelo.

Lo que vemos cuando miramos la luz de diferentes objetos vemos un desplazamiento hacia el rojo, pero la cantidad de desplazamiento hacia el rojo depende directamente de qué tan lejos esté el objeto. Cuanto más lejos esté el objeto, mayor será la aceleración. Mirar las imágenes a lo largo del tiempo también indica que no solo la aceleración es mayor, sino que también parecen estar aumentando. Así tenemos el universo en expansión.

¿Cómo puede ser esto? Si pensamos que el universo comenzó en (y con) el Big Bang, solo debería haber una cantidad finita de energía presente. Entonces, como la pelota, las cosas en el universo deberían experimentar los mismos tipos de movimiento. En este punto, usted pensaría que los signos de una reducción
Debe aparecer la tasa de “aceleración” (no una velocidad reductora, sino una aceleración reductora). Pero no lo hace. ¿Cómo puede ser esto? Nuestra suposición es que la energía presente en el universo estaba “fija” en el momento del Big Bang. La única forma en que puede ocurrir el aumento continuo es (a) se agrega energía adicional, o (b) la cantidad de masa está disminuyendo a un ritmo de aceleración creciente, o la atracción de la gravedad se está debilitando. Hay un problema con todas estas posibilidades, porque todas violan alguna suposición sobre cómo funciona nuestro universo en un nivel fundamental.

No sé si esto ayudó. Sé que es muy largo. Te lo dije al principio. No leas

Hola. He realizado algunos trabajos relacionados con la discusión actual y la respuesta que publiqué en un artículo titulado “Entropía cosmológica y búsqueda de la génesis del tiempo”. Puede echar un vistazo a todo el documento en el siguiente enlace. En este artículo, obtendrá una visión sobre la forma del universo y cómo se produjo la inflación.

Revista de avances en física

Simple, conciso y preciso; mira el video: http://www.learner.org/courses/p

More Interesting

¿Cómo comenzó el universo y cómo terminará?

¿Está toda la materia en el universo fría?

Si hubiera otra galaxia con las mismas características que en nuestra Vía Láctea, todas excepto el tamaño, todo 1000 veces más grande, ¿la vida inteligente en ese planeta similar a la Tierra sería proporcionalmente del mismo tamaño?

¿La densidad crítica cambia con el tiempo?

Si el Big Bang fue real, ¿por qué no tenemos evidencia que respalde su existencia?

Si el universo se expande desde los ejes x, y y z, ¿significa eso que el universo es esférico?

¿Cuál es la razón por la que decimos 'universo paralelo' incluso si no tenemos ninguna evidencia de su existencia?

Si el universo se acelera en su expansión, ¿qué sucedería cuando las galaxias comiencen a distanciarse a velocidades relativistas?

¿Es sensato tratar la materia oscura solo como un conjunto de variables adicionales que permiten un grado adicional de libertad para explicar las discrepancias entre las teorías cosmológicas existentes y las observaciones sobre los movimientos galaciales?

Cuando comenzó la inflación, ¿se expandió el espacio en el centro de la materia que se convierte en el universo?

¿No es posible que todo esté predeterminado si el Big Bang es el origen del universo? Estoy seguro de que podríamos predecir matemáticamente el resultado de las explosiones, lo mismo con el Big Bang, si tuviéramos todos los datos.

¿Por qué no obtengo la tercera velocidad cósmica usando [matemáticas] \ frac {m (v_3 + 30) ^ 2} {2} - \ frac {GM_e} {R} - \ frac {GM_s} {r} = 0 [ /matemáticas]?

¿Cómo puede evolucionar el universo de la nada?

¿Cómo saben los científicos qué tan lejos está una galaxia?

¿Existe la posibilidad de que vuelva a ocurrir el Big Bang?