Conservation of Energy / Mass afirma que la cantidad total de materia y energía en el universo es constante. ¿Es esta una ley absoluta, y esto significa que el universo (incluido el espacio) no podría haberse creado / creado espontáneamente?

Según los últimos hallazgos, en realidad no hay nada, en la escala más grande; No ha habido creación. Por lo tanto, no habría violación de la conservación.

Las cuatro cosas que definitivamente existen son: materia, energía, espacio y tiempo. No hay razón para creer que hay algo más. Einstein realizó dos grandes actos de unificación: energía con masa como una cosa con su famosa ecuación, y espacio y tiempo como una variedad llamada espacio-tiempo. Entonces quedan dos cosas por explicar.

En mecánica cuántica, las ecuaciones de energía a menudo tienen términos de raíz cuadrada; Esto invita a respuestas positivas y negativas. Las energías negativas no son artefactos matemáticos; Al asumir que eran físicos, Dirac logró predecir la existencia y las propiedades de la antimateria.

En la física más reciente, parece que el espacio-tiempo está lleno (o en realidad está hecho) de grandes cantidades de energía negativa; la energía positiva / masa manifiesta una fuerza de gravedad atractiva, pero la energía negativa manifiesta una fuerza repulsiva. Esto reduce todo a energía positiva o negativa.

Y cuando se realiza la suma, en todo el universo observable, la suma es muy cercana a cero (dentro del error de medición). En realidad podría ser cero. Entonces, como se dijo, no hay nada en la escala más grande; No ha habido creación.

Las leyes de conservación de cualquier tipo, como lo demostró Emmy Noether en 1916 o por ahí, están profundamente relacionadas con las simetrías de la teoría matemática subyacente. Lo que llamamos conservación de energía es una manifestación de la simetría de traslación en el tiempo de las teorías del movimiento pre-relativistas (newtonianas). La versión relativista, la conservación de la energía-momento, es una manifestación de la invariancia de una teoría física bajo las traducciones del espacio-tiempo.

En otras palabras: si su teoría física es la misma en todas partes y en todo momento, conservará el impulso de energía. Si la teoría física depende del tiempo o la ubicación, el momento de energía no se conservará.

Nuestra mejor teoría hasta la fecha sobre el espacio-tiempo y la cosmología, la relatividad general, es invariable bajo las traducciones del espacio-tiempo, por lo tanto, se conserva la energía-momento.

Una ley de conservación en sí misma no implica que nuestro espacio-tiempo no pueda tener un comienzo. Una razón particular es que la energía de unión gravitacional es negativa, y hay razones para creer que la energía combinada (gravitacional y no gravitacional) del universo es precisamente cero. Algunas personas llaman a esto “el mejor almuerzo gratis”.

La termodinámica es un sistema para describir cómo funcionan los cambios en el calor. Termo = calor, dinámica = cambio. No busca describir el universo como un todo, solo sistemas aislados mundanos en un entorno de fondo.

Dice que si pones energía en un sistema, tiene que permanecer allí de una forma u otra hasta que el sistema lo expulse. Incluso es cierto desde varios marcos de referencia, y funciona sorprendentemente bien a escalas extremadamente grandes y pequeñas.

Pero no busca explicar la Cosmología con sus ecuaciones básicas, que es una ciencia mucho más nueva dedicada a comprender cómo y por qué cosas como la Ley de la Termodinámica no se aplican realmente a escalas universales.

Al igual que la Teoría de la Relatividad General es una expansión de la Teoría de la Gravitación Universal y las Leyes del Electromagnetismo más antiguas, por lo que la Cosmología estudia expansiones sobre reglas y principios de conservación “local” de la energía.

Una de las cosas que descubrieron es que el espacio vacío es energía, y a medida que dos objetos se separan, en realidad hay un crecimiento del espacio entre ellos y, por lo tanto, un aumento en la energía del sistema de dos objetos. Porque ya no es un sistema cerrado, no a esas escalas.

Según tengo entendido, hay una sugerencia de que la energía oscura se está creando y destruyendo todo el tiempo. Algo está impulsando la inflación del Universo.

Si el cosmos que conocemos y amamos surgió de alguna manera de otro cosmos, entonces ese cosmos podría estar gobernado por leyes completamente diferentes. No hay un cosmos superior disponible para nosotros en el que podamos movernos y ver que nuestro cosmos fue causado o precedido por otro cosmos. Estamos atrapados en este, y se supone que la energía / materia se conserva en todo momento (en relación con nuestro cosmos). En resumen, son “eternos”.

La primera ley de la termodinámica es básicamente la ley de conservación de la energía. COE está realmente bien fundamentado, y aparentemente según el teorema de Noether, es una ley porque de lo contrario las cosas sucederían de manera diferente en diferentes momentos.

Ves la escapatoria allí: si hubo un tiempo anterior, entonces la regla no se aplica.

No hay tal cosa como una “ley absoluta” en la ciencia. Una ley es una observación, que generalmente se puede expresar matemáticamente.
No tenemos idea de si las leyes que gobiernan nuestro universo se aplican a cómo se creó nuestro universo.

Dado que el universo se está expandiendo de manera tal que grandes partes de él están más allá de ser alcanzadas incluso por un haz de luz, uno podría preguntarse un par de cosas:

– ¿Cómo decidimos qué masa y energía se están conservando? Justo lo que podemos ver? ¿O qué creemos que puede estar allí?

– ¿Cómo lidiamos con el hecho de que la cantidad debe reducirse, si incluimos solo lo que podemos ver?

¿Podría un físico ayudar aquí, por favor?