Si el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, ¿por qué se supone que extrapolar hacia atrás a un solo punto es una forma precisa de llegar al principio?

La teoría de la cosmología del Big Bang no es una simple extrapolación de observaciones, por lo que es bastante distinta en muchos aspectos de su analogía.

Tienes razón al decir que la noción original de un Big Bang (¡cuyo nombre estaba destinado a burlarse de la misma noción!) Se inspiró en la extrapolación de datos hacia atrás que mostraban una relación casi lineal entre la velocidad y la distancia de las galaxias. Esta teoría fue esencialmente confirmada por el descubrimiento del Fondo Cósmico de Microondas (como encontrar lo que “dejó caer” su bola en su analogía), pero también causó un problema por lo uniforme que era. Este problema se resolvió aún más mediante la Inflación Cósmica (como descubrir que lo que “dejó caer” su pelota en realidad la arrojó hacia abajo). Diversos experimentos y mediciones parecen confirmar ambas nociones: un universo inicial pequeño, denso y caliente seguido de un período de rápida expansión.

En los últimos veinte años hemos descubierto que después del período de inflación, el universo ha seguido expandiéndose y actualmente se está acelerando en esa expansión. Esto se ha atribuido a la llamada Energía Oscura, que se cree que representa más del 75% de la energía en el universo (con la Materia Oscura representando otro 20% más o menos, y la materia ordinaria y la energía representan menos del 5%) . Este descubrimiento es análogo a descubrir que su bola está acelerando hacia abajo más rápido de lo esperado debido a la gravedad, y debe existir cierta fuerza que provoque esta aceleración adicional. Actualmente, esta fuerza adicional no se comprende bien, pero es lo suficientemente pequeña como para no afectar significativamente la cosmología general del modelo Big Bang / Inflation.

Eres lógicamente correcto en tu análisis. Si tiene razón sobre la física es una pregunta abierta. La física definitiva del universo no está resuelta.

Hay una serie de modelos radicalmente diferentes del universo y su historia. Ninguno de ellos tiene un conjunto completo de ecuaciones consistentes internamente. Ninguno de ellos tiene evidencia abrumadora.

Primero considere la cuestión del tiempo. Algunos modelos tienen tiempo en realidad comenzando con el Big Bang. Esto es prácticamente imposible de entender intuitivamente, pero surge de algunas interpretaciones de algunas versiones de las ecuaciones físicas. (NOTA: El universo NO tiene que ser intuitivo. Gran parte de él no lo es). Estas teorías tienen nuestro universo “conocido”, con su espacio y tiempo, que brota de otra cosa con su propio espacio / tiempo / algo separado tal vez incluso saliendo de la nada. Otros modelos tienen tiempo “todo el camino hacia abajo”. El universo siempre estuvo aquí y siempre lo estará, y el tiempo retrocede y avanza para siempre. El espacio-tiempo puede expandirse y contraerse, puede flexionarse y deformarse de manera relativista, incluso puede contener diferentes compartimientos cuasiaislados según la teoría de cuerdas / brane / M, pero básicamente siempre estuvo aquí y siempre lo estará.

El problema con estas teorías es que, en la actualidad, son solo especulaciones. Son especulaciones que se guían por los hechos conocidos de la cosmología y la física, pero no hay buena evidencia para elegir entre ellas. Todos podrían estar equivocados.

Lo que se sabe es esto: el universo actual observado estaba en un espacio pequeño con una enorme densidad de energía hace unos 13.800 millones de años. Se expandió extremadamente rápido. Todavía se está expandiendo. Parece que se está expandiendo tan rápido que la gravedad no lo hará retroceder, y aún más extraño, parece estar acelerando en lugar de desacelerar bajo la gravedad. Hay varias líneas de evidencia realmente fuertes para esta historia. No todos los detalles son claros, pero son consistentes con otras físicas. Esto es lo que se sabe.

No hay evidencia de nada antes del Big Bang, para el comienzo o el final de los tiempos, para otros universos que pueden o no interactuar con nuestro universo. Incluso si existen algunas de estas cosas, obtener buena evidencia será muy difícil. La ciencia es impulsada por la evidencia; de lo contrario, simplemente se convierte en charla. El Big Bang destrozó todo lo que pudo haber existido de antemano, y los universos separados están, bueno, separados. Es como estar atrapado en una habitación sin ventanas durante toda su vida y tratar de deducir el color de las paredes en otras habitaciones, o incluso que existen otras habitaciones. Hasta donde puedo ver, la única forma en que podríamos averiguar sobre esas cosas de manera confiable es tener algunas ecuaciones físicas que funcionen realmente bien y completamente en el universo observable que impliquen otras cosas invisibles e invisibles. Ciertamente aún no estamos allí.

Lanzar una pelota hacia arriba y su impulso disminuye hasta que en el pico es cero. Cero es donde se supone que comenzó nuestro universo, y todo el arco de aceleración desde el principio se puede determinar utilizando información de una parte de la ruta. Si estás sugiriendo que algo antes de Zero existía, antes del Big Bang, y que tal vez el final y el principio son los mismos, entonces estoy de acuerdo.

Una excelente pregunta, pero que probablemente eludirá a la ciencia por las excelentes razones dadas ya. Definitivamente en el ámbito de la metafísica.