¿Cuáles son los conceptos matemáticos básicos y las fórmulas necesarias para comprender la cosmología?

La fórmula básica para la cosmología es sorprendentemente simple. De hecho, una vez que conoces el truco básico, se vuelve absurdamente fácil descubrir todo el universo.

El truco básico es olvidarse de las galaxias, las estrellas y los planetas. Esos son detalles, y para su primer cálculo, son detalles irrelevantes. Asumes que el universo está hecho de un material y que todo en el universo es exactamente igual. Esto no es cierto, pero para empezar, funciona bastante bien ya que la mayor parte del espacio es … espacio.

OK, una vez que asumes que el universo es el mismo en todas partes, las ecuaciones se vuelven muy fáciles. Tienes gravedad, presión y densidad. Pones una ecuación que describe cómo la presión cambia con la densidad, agregas en gravedad,
y tienes un modelo cosmológico.

Ahora, si comienzas a agregarle grumos, entonces se vuelve más difícil.

Un buen lugar para comenzar serían las Ecuaciones de Friedmann [1], que son fundamentales para la mayoría de las discusiones sobre cosmología. Mi consejo es estudiar estas ecuaciones y sus diversas soluciones muy a fondo. Entonces tendrá una buena base sobre la cual basar sus exploraciones teóricas y matemáticas.

Sin embargo, tenga en cuenta que probablemente no haya una forma de calcular directamente el número de galaxias observables, el número de estrellas en nuestra galaxia u otras cantidades similares a partir de los primeros principios. Es posible que solo pueda obtener valores extremadamente aproximados, y estos podrían realizarse mejor con cálculos heurísticos aproximados (es decir, cálculos al dorso de una envoltura con álgebra simple y suposiciones muy generales), ya que es poco probable que los cálculos complejos produzcan respuestas muy precisas de todos modos, entonces probablemente no valen el esfuerzo, muy probablemente considerable. Sus cálculos sin duda requerirán una gran cantidad de parámetros ad hoc, los valores con los que tendrá que jugar hasta que sus ecuaciones produzcan resultados cercanos a los valores observados para las cantidades que le interesan. Luego tendrá que averiguar qué significan realmente esos parámetros ad hoc y cómo pueden derivarse de los primeros principios …

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Fri

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