Muchos científicos suponen que el universo vino de la nada, lo cual es una idea que solo puede ser cierta a la luz de la teoría cuántica. Finalmente, las fluctuaciones cuánticas podrían permitir que un universo se forme espontáneamente a partir de la nada. Sin embargo, sin una prueba matemática, la idea de que el universo surgió espontáneamente no tiene sustancia real. Pero hasta ahora, los científicos no tenían las matemáticas para apoyar la hipótesis del “universo de la nada”.
(Mi argumento personal es que si no había “nada”, solo un vacío total, entonces, nada existía, ni siquiera el tiempo, el espacio o las leyes de la física. En ese caso, el universo apareció espontáneamente de la nada. La expresión “Ex Nihilo, Nihil Fit” es humana y se aplica solo al universo existente.)
Un equipo de científicos del Instituto de Física y Matemáticas de Wuhan en China ha presentado la primera prueba rigurosa de que el Big Bang podría haber ocurrido espontáneamente debido a fluctuaciones cuánticas. La ecuación de Wheeler-Dewitt y el principio de incertidumbre de Heisenberg están en el corazón de esta nueva prueba. Wheeler Dewitt y la restricción hamiltoniana.
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La ecuación de Wheeler-Dewitt es la primera generación de una teoría de todo. En la década de 1960, John Wheeler y Brice Dewitt intentan combinar matemáticamente las ideas de la mecánica cuántica y la relatividad general, un paso hacia una teoría de la gravedad cuántica. La ecuación establece muchas bases para la idea de la gravedad cuántica (uno de los principales problemas que tenemos para entender todo acerca de todo es que no tenemos un modelo para unir la gravedad y la mecánica cuántica). El mayor problema de las ecuaciones es que no incluye el tiempo. Aparentemente está trabajando hacia la gran unificación.
El principio de incertidumbre de Heisenberg, por otro lado, es más conocido. Es su término más simple, este principio establece que un observador no puede conocer tanto la ubicación como el momento de una partícula cuántica (de lo contrario, tendría que violar la termodinámica). Desde el principio de incertidumbre, vemos que el espacio vacío no está realmente vacío. Dentro del vacío, se permite que las partículas entren y desaparezcan debido a fluctuaciones cuánticas probabilísticas (de aquí surgió la idea del “falso vacío”).
Los científicos demostraron que, una vez que se crea una pequeña burbuja de vacío verdadera, tiene la oportunidad de expandirse exponencialmente. Describen estas burbujas de verdadero vacío como una esfera perfecta. Usan esta información para determinar qué tan rápido puede expandirse el radio de la esfera. A partir de aquí, deben analizar la burbuja en las tres posibles geometrías del espacio-tiempo: abierta, cerrada o plana. En cualquier caso, los científicos descubrieron que la burbuja se expandiría a un tamaño que resultaría en una gran explosión. Esta nueva ecuación permite algunas ideas extremadamente interesantes sobre el universo.
La hipótesis explica la energía oscura, la energía que está causando la expansión del espacio-tiempo **, como una cantidad llamada potencial cuántico. El potencial cuántico surge de la teoría de la onda piloto, que es una interpretación menos conocida de la mecánica cuántica (básicamente, un reemplazo o finalización de la teoría cuántica tal como la entendemos hoy).
La teoría de la onda piloto es capaz de reproducir todas las predicciones hechas por la teoría cuántica actual, explica cosas como la paradoja del gato de Schrodinger y agrega la cantidad de potencial cuántico. El mayor problema con la teoría de la onda piloto es que no hace predicciones exclusivas de la teoría. Todas las predicciones hechas por la onda piloto son idénticas a la interpretación más ampliamente aceptada de la teoría cuántica, o las predicciones no son verificables. Es decir, hasta que se lanzó esta nueva derivación del Instituto Wuhan. Los físicos cuánticos atrapan una ola piloto
La onda piloto nunca ha despegado porque no ha podido hacer nada que la teoría cuántica convencional no haya hecho. Dado que el potencial cuántico es una parte clave de esta nueva ecuación, es posible que los científicos reinvestiguen la idea de la onda piloto, y tal vez empujen nuestra comprensión del universo un paso más allá. Puede ver el documento WIPM en arxiv.
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Querías saber cómo el universo todavía se está expandiendo. La expansión del universo ahora se ve como uno de los grandes descubrimientos científicos, y Hubble obtiene el crédito por eso. A lo largo de las décadas, esa tasa de expansión, llamada la Constante de Hubble, se ha medido de muchas maneras diferentes. En cuanto a por qué el universo se estaba expandiendo, hasta hace aproximadamente 20 años, la única respuesta era el impulso.
** La idea era que el Universo recibiera toda la energía que necesitaba para su expansión en los primeros momentos después del Big Bang. Teóricamente, la gravedad mutua de toda la materia en el Universo debería hacer que se detenga eventualmente en algún momento en el futuro distante. Pero en 1999, los astrónomos descubrieron algo completamente inesperado … la energía oscura. Mientras realizaban sus observaciones para descubrir exactamente cómo se detendría el Universo, descubrieron que en realidad se está acelerando. Ahora parece que el Universo no solo se expandirá para siempre, sino que la velocidad de su expansión continuará acelerándose cada vez más rápido. Entonces, ¿qué está causando esta expansión? Actualmente, los científicos creen que es sobre todo el impulso del Big Bang, más la fuerza de la energía oscura acelerará esta expansión. Siempre.
Un nuevo estudio recién publicado por astrónomos que utiliza el telescopio espacial Spitzer muestra que la tasa de expansión es 74.3 +/- 2.1 kilómetros por segundo por megaparsec. (Lo que esto significa es que una galaxia que está a 3.26 millones de años luz de distancia se alejará de nosotros a 74.3 km / seg. Si duplica la distancia a 2 megaparsecs, una galaxia se alejaría a 148.6 km / seg y a 3 megaparsecs, sería 222.90 km / seg y así sucesivamente).
A medida que el universo se expande, la densidad de la radiación y la materia ordinaria y oscura disminuye más rápidamente que la densidad de la energía oscura (véase la ecuación de estado) y, finalmente, domina la energía oscura. Específicamente, cuando la escala del universo se duplica, la densidad de la materia se reduce en un factor de 8, pero la densidad de la energía oscura casi no cambia (es exactamente constante si la energía oscura es una constante cosmológica).
