Cuando el universo explotó, ¿cómo se desaceleraron todas las partículas sin violar la ley de conservación del momento?

¡Qué gran pregunta! Te va a encantar la respuesta a esto.

Está claro que tienes un poco de física de la escuela secundaria en tu haber, así que entiendes que dado que no había nada allí (sin resistencia del aire) para frenar la “explosión” inicial. Es de esperar que todo se aleje el uno del otro al mismo ritmo que originalmente.

¿Por lo que es? No quiero decirte todavía. Realmente trabajemos un poco más en su hipótesis.

Entonces, estoy de acuerdo en que no habría resistencia del aire, pero ¿habría algo más, algo que sea una fuerza común en el espacio y algo que pueda afectar la velocidad de un objeto en movimiento?

Sí, eso es correcto! Gravedad. Entonces, aunque no hay resistencia del aire, hay gravedad. Y aunque la gravedad funciona menos a medida que se alejan las cosas, debería continuar actuando como una fuerza sobre toda la materia, por lo que todo comenzó a una velocidad, luego la gravedad debería estar desacelerando todo.

Entonces, si quisiéramos probar su nueva hipótesis de que todo se está desacelerando, ¿cómo lo haríamos? Bueno, hay un camino. Se llama cambio Doppler (efecto Doppler). Podríamos mirar la luz lejana y ver si la luz se está “desplazando hacia el rojo” o “desplazada hacia el azul”, y luego ver cuánto. Es similar a la forma en que un automóvil cambia de tono a medida que se acerca y aleja de usted. Lo mismo sucede con la luz.

El cambio azul significaría que las cosas se dirigen hacia nosotros. Eso significa que las cosas se habrían ralentizado tanto que han invertido la dirección y todo se está recuperando.

El cambio rojo significaría que las cosas se están alejando de nosotros. Tendríamos que comparar las velocidades relativas y las distancias conocidas para ver si las cosas se están desacelerando. Si lo fueran, más lejos las cosas estarían menos desplazadas hacia el rojo que las más cercanas porque nuestras velocidades relativas estarían cambiando más.

Entonces, ¿alguien ha hecho eso? ¿Alguien ha mirado la luz de muchas galaxias diferentes y ha visto cuánto cambio rojo o azul hay?

¡Si! Edwin Hubble, el tipo por el que llamaron al telescopio hizo exactamente eso. Y adivina lo que encontró. Edwin Hubble

Hubo un cambio rojo en todo, por lo que las cosas todavía se están expandiendo. Pero curiosamente, las galaxias más lejanas tienen MÁS desplazamiento hacia el rojo que las cercanas. ¡Eso significa que nuestra hipótesis estaba equivocada! El universo aún se está expandiendo, ¡y la expansión se está acelerando! Algo está empujando las cosas cada vez más lejos cada vez más y más rápido.

¿Pero qué haría eso? ¿Qué funcionaría así contra la gravedad? Bueno, la respuesta es que simplemente no lo sabemos. Si, no tenemos idea. PERO, sabemos que debido a que las cosas se están acelerando, debe haber una fuerza allí. Alguna energía misteriosa. Los científicos son brillantes pero no tan buenos para nombrar cosas, así que simplemente lo llamaron “Energía Oscura”.

Han investigado mucho y hemos aprendido mucho. Einstein realmente ayudó a tener la idea de expandir el espacio, pero eso aún no fue suficiente para compensar los fenómenos. Hasta el día de hoy, nadie sabe realmente qué está alejando a las galaxias más lejanas más rápido que las más cercanas. Dark Energy es uno de los grandes misterios de nuestro universo.

En cierto modo, no se separaron. Se quedaron quietos, y el espacio entre ellos se expandió. Difícil de imaginar, pero es así. Algo así como.
Realmente no sabemos cómo o por qué se expande el espacio, pero aparentemente lo es.

El sistema en su conjunto conserva el impulso. Las partículas individuales interactúan a través de la fuerza de gravedad, por ejemplo.

Para simplificar enormemente, digamos que solo hay dos partículas, idénticas, en el universo, que se separan una de la otra. Tienen un impulso total de cero: uno tiene un gran impulso positivo y otro un gran impulso negativo, sumando hasta cero. Ejercen una fuerza gravitacional entre sí. Esto hace que ambos disminuyan la velocidad porque una fuerza provoca un cambio en la velocidad. Pero su suma de impulso de uno sigue siendo cero, porque ambos disminuyen la velocidad por igual (la fuerza ejercida sobre uno por el otro es igual a la fuerza ejercida por el otro sobre el uno, pero en la dirección opuesta.

Como puede ver, ambos se están desacelerando, mientras que su impulso total se mantiene igual.

El momento es un vector.

Si la materia se expandiera en todas las direcciones por igual, se conservaría el impulso. El momento total inicial es cero. El impulso total sigue siendo cero porque hay tanto impulso moviéndose hacia el este como hacia el oeste.

No tengo experiencia en el Big Bang, pero si el universo continúa expandiéndose en todas las direcciones, se conserva el impulso.