¿La energía oscura viola la ley de conservación de energía / masa?

Densidad de energía significa “energía por unidad de volumen”. Hablemos por simplicidad sobre la energía por unidad de longitud.

Digamos que la densidad de energía oscura es de 5 julios por metro. Si mi universo tiene 1 metro de largo, entonces la cantidad total de energía oscura es de 5 julios por metro, multiplicado por 1 metro, que es de 5 julios.

Después de un tiempo, mi universo se expandió y ahora tiene 2 metros de largo. Entonces, la cantidad total de energía oscura es ahora de 5 julios por metro, multiplicada por 2 metros, que es de 10 julios.

Entonces, a medida que el universo se expande, la cantidad total de energía oscura crece (por ejemplo, de 5 a 10 julios), mientras que la densidad se mantiene igual (siempre es de 5 julios por metro).

Esto significa que la energía total del universo crece, pero eso está perfectamente bien. La ley de conservación de la energía solo se aplica a los sistemas que poseen simetría de traducción en el tiempo (es decir, tienen el mismo aspecto en cualquier momento). Pero el universo no es un sistema así porque, bueno, se expande a medida que pasa el tiempo, por lo que no se ve igual.

Ver también: ¿La ley de conservación de energía se mantiene a la escala más grande del universo?

Cualquier cosa puede ser asumida. Después de cada suposición, se deben examinar sus consecuencias. En este caso hay muchas posibilidades.

El que muchos cosmólogos prefieren no indica ningún problema con la conservación de la energía: ¿se conserva la energía en un universo con energía oscura?

En algunos modelos, la energía oscura hipotética está haciendo un trabajo negativo mientras el universo se expande. A medida que hay más espacio con una densidad de energía constante, la energía total atada en el espacio aumenta, pero esto podría compensarse exactamente por la cantidad de trabajo negativo que se realiza durante la expansión.

Eso es, por supuesto, una locura, pero podría ser una locura en la forma en que la mayoría de las nuevas ideas en física son una locura antes de convertirse en parte de la física generalmente aceptada.

Normalmente hablamos de continuidad energética, no de conservación en la relatividad general. la continuidad implica [matemática] \ nabla \ cdot T = 0 [/ matemática] donde T es el tensor de energía-momento. Si agrega una “constante cosmológica” a T, que es el candidato más simple para la energía oscura, verá que no sucede nada porque la derivada de una constante es cero.

Para las cosmologías FRLW estándar en las que la energía oscura se debe a una constante cosmológica, podemos escribir la ecuación de Friedmann en la forma:

[matemáticas] \ frac {H ^ 2} {H_0 ^ 2} = \ Omega_R a ^ {- 4} + \ Omega_M a ^ {- 3} + \ Omega_k a ^ {- 2} + \ Omega_ \ Lambda [/ math ]

El término [matemáticas] \ Omega_ \ Lambda [/ matemáticas] es la contribución de la energía oscura.

Todos estos términos están normalizados a la densidad de energía crítica, y los subíndices se explican más o menos por sí mismos.

Aquí [matemática] a (t) [/ matemática] es el factor de escala en la métrica y hoy tenemos [matemática] a (t) = 1 [/ matemática]. En el futuro [math] a (t) [/ math] es una función creciente del tiempo y, por lo tanto, la contribución de [math] \ Omega_ \ Lambda [/ math] será dominante sobre todas las demás.

Ahora, si la curvatura [matemática] k [/ matemática] en realidad está desapareciendo, lo cual es favorecido por la mayoría de los cosmólogos de hoy, entonces el universo es espacialmente plano y abierto en los universos FLRW estándar, por lo que la energía total es infinita.

Sin embargo, la densidad de energía total eventualmente estará dominada por la densidad de energía de vacío [matemáticas] \ Omega_ \ Lambda [/ matemáticas] así que sí, hay una sensación en la que esto aumenta con el tiempo.

La energía no es generalmente una cantidad conservada en la relatividad general, y no es en el caso específico de una solución cosmológica que no sea estática.

La ley de conservación de la energía no es aplicable a la cosmología, porque el principio solo se cumple cuando el fondo es invariante en la traducción del tiempo, lo que claramente no es el caso en un universo Big Bang. Puede escribir una forma de conservación de energía en un punto dado del universo, ya que el espacio es localmente Minkowskian y, por lo tanto, invariante en el tiempo, pero no puede integrarlo.

A pesar de los puntos sobre la falta de conservación de energía (o incluso la falta de una definición significativa) de la energía total del cosmos, creo que todavía hay una forma intuitiva de darle sentido a todo.

Antes de hablar sobre la energía oscura, déjenme hablar sobre el “polvo” y la “radiación”. Para los cosmólogos, el polvo es básicamente, bueno, polvo (las “partículas” de polvo pueden ser pequeñas o tan grandes como las estrellas) que no tiene presión, o cualquier gas que no sea relativista, lo que significa que la energía almacenada en forma de presión es mucho, mucho menos que la densidad de masa-energía de las partículas constituyentes.

En el otro extremo de esta escala está la “radiación”, que es, bueno, ¡como la radiación! Es decir, partículas ultrarelativistas, que podrían ser fotones o un gas muy caliente; el punto es que para “radiación”, toda (o casi toda) la energía está en forma de energía cinética, es decir, temperatura y presión.

Tome el polvo en un cubo con lados que sean de longitud unitaria. Aumenta el cubo de modo que sus lados tengan ahora dos unidades de longitud. El volumen ahora es ocho veces más de lo que era. Si la cantidad de polvo es la misma que antes, su densidad de masa de energía es un octavo de lo que era anteriormente. Entonces, para el polvo, su densidad de masa-energía se escalará como el cubo inverso de una unidad de longitud en un universo en expansión. Esto tiene un sentido perfecto: ocho veces el volumen, un octavo de la densidad. Frio.

Pero toma ahora la radiación. ¿Qué sucede cuando aumentas el tamaño de la caja en la que está? Bueno, sucede algo gracioso … si piensas en la radiación como un montón de fotones, su longitud de onda también aumentará a medida que la caja se agrande. Y la energía de los fotones es proporcional a la inversa de su longitud de onda. Entonces, a medida que la caja se expande hasta ocho veces su tamaño, la densidad de fotones se convertirá en un octavo de lo que era anteriormente, pero la densidad de energía será la mitad, debido a la duplicación de las longitudes de onda de los fotones … por lo que la densidad de energía de la radiación se escala a medida que cuarta potencia inversa del factor de escala. Una forma de pensarlo es que no solo redujimos la densidad de fotones, sino que también disminuimos la presión de este gas ultrarelativista.

Y ahora energía oscura. La energía oscura es realmente extraña. Su presión es negativa. Para cosas normales con presión positiva, trabajas cuando lo comprimes y liberas energía cuando lo dejas expandirse. Para la energía oscura, es al revés. Entonces expandes tu caja a ocho veces su tamaño. Ingenuamente, pensarías que la densidad de energía oscura se redujo en un factor de ocho. Sin embargo, debido a su presión negativa, tuvo que invertir trabajo para que la energía oscura se expandiera a este nuevo tamaño. Y para la energía oscura, este trabajo equivale exactamente a la cantidad con la que la densidad de energía habría disminuido de otra manera. Entonces, la densidad de energía de la energía oscura permanece constante incluso cuando el espacio se expande.

Así que esto es todo: al pensar no solo en la cantidad de cosas que hay, sino cuál es la energía adicional presente debido a la presión de esas cosas, esto de la energía oscura comienza a tener mucho más sentido. Lo hace para mí de todos modos.

Sí, como dice Jerzy Michał Pawlak, la energía no se conserva en cosmología, como en la relatividad general.

La energía oscura tiene una ecuación de estado, lo que significa que su densidad no cambia con el tiempo a medida que el universo se expande.

Por lo tanto, muchas personas ven la energía oscura como la energía del vacío, o la energía intrínseca que tiene el espacio. Así, a veces se le llama energía de vacío.

A partir de esta receta, a medida que el espacio se expande, la cantidad de energía oscura también aumenta.

La energía oscura es una energía de forma que parece tener una densidad constante en el espacio incluso cuando el universo se expande. El modelo más simple para esto es una constante cosmológica en las ecuaciones de campo gravitacional. Este modelo está de acuerdo con las observaciones. Lo que realmente es la energía oscura o si este modelo es correcto no viene al caso aquí. Mi respuesta asume esta hipótesis. La pregunta que debemos responder es ¿cómo podemos conciliar la conservación de energía con ese modelo?

A medida que el universo se expande, la cantidad de energía oscura en un volumen en expansión aumenta en proporción al volumen. Mientras tanto, la cantidad de energía contenida en la materia fría permanece constante. Parece que la energía oscura se está creando de la nada en violación de la ley de conservación de energía.

De hecho, también hay una contribución negativa de energía en el campo gravitacional debido a la expansión dinámica del espacio mismo. Esto coincide con todas las otras formas de energía para que el total sea constantemente cero y se conserve la energía.

La ecuación para la energía en los modelos cosmológicos estándar para un universo en expansión que incluye radiación y energía oscura, así como la materia ordinaria, puede derivarse de estas formulaciones y es la siguiente:

[matemáticas] E = Mc ^ 2 + \ frac {\ Gamma} {a} + \ frac {\ Lambda c ^ 2} {\ kappa} a ^ 3 – \ frac {3} {\ kappa} \ dot {a} ^ 2a – Ka = 0 [/ matemáticas]

[matemática] E [/ matemática] es la energía total en una región en expansión de volumen [matemática] a (t) ^ 3 [/ matemática]. Esto siempre llega a cero en una cosmología perfectamente homogénea.

[matemática] a (t) [/ matemática] es el factor de expansión universal en función del tiempo normalizado a 1 en la época actual. Comenzó como cero y aumenta con el tiempo a medida que el universo se hace más grande.

[math] \ dot {a} [/ math] es la derivada de [math] a [/ math] con respecto al tiempo, en otras palabras, es la tasa de expansión del universo.

[matemáticas] M [/ matemáticas] es la masa total de materia en la región

[matemáticas] c [/ matemáticas] es la velocidad de la luz

[matemáticas] \ Gamma [/ matemáticas] es la densidad de radiación cósmica normalizada a la época actual

[matemáticas] \ Lambda [/ matemáticas] es la constante cosmológica también conocida como energía oscura, que se considera positiva.

[math] \ kappa [/ math] es la constante de acoplamiento gravitacional. En términos de la constante gravitacional de Newton [matemática] G [/ matemática] es [matemática] \ kappa = \ frac {8 \ pi G} {c ^ 2} [/ matemática].

[matemática] K [/ matemática] es una constante que es positiva para el espacio cerrado esférico, negativa para el espacio hiperbólico y cero para el espacio plano.

Esta ecuación nos dice que la energía positiva en la materia, la radiación y la energía oscura está perfectamente equilibrada por una cantidad negativa de energía en el campo gravitacional que depende de la tasa de expansión del universo. A medida que el universo se expande, la escala de longitud [matemática] a (t) [/ matemática] aumenta. La cantidad de energía en la materia ordinaria [matemática] Mc ^ 2 [/ matemática] es constante en un volumen en expansión. La energía de radiación [matemática] \ frac {\ Gamma} {a} [/ matemática] disminuye debido al desplazamiento al rojo cósmico y la cantidad de energía oscura [matemática] \ frac {\ Lambda c ^ 2} {\ kappa} a ^ 3 [ / math] aumenta a medida que se expande el volumen. La tasa de expansión debe ajustarse para que la energía gravitacional negativa equilibre la suma de estas energías. En particular, la energía oscura debe convertirse finalmente en el término positivo dominante y la expansión del espacio se acelera para equilibrar la ecuación energética.

A pesar de lo que afirman algunos cosmólogos mal informados, la energía se conserva perfectamente en la relatividad general, incluso en presencia de energía oscura.

Sí, es solo otra respuesta imaginaria virtual (no existente) para equilibrar las ecuaciones de los científicos. Es realmente difícil encontrar magnetismo cuando es tan débil como la radiación de microondas de fondo, por lo que les gusta culpar a los eventos desconocidos de cosas imaginarias que podemos nombrar, como la energía oscura y la materia oscura. En realidad, el magnetismo es la magnitud dada (la conexión en los nombres es más que una coincidencia) a todo en el universo. Todo lo “oscuro” (y todas las partículas virtuales, mientras estaban en él) es solo un marcador de posición hasta que los científicos puedan darle sentido.

Cualquier respuesta dada será pura especulación, ya que no podemos ver la energía oscura para saber si existe. Entonces, aunque algunas personas pueden mostrar varias fórmulas y teorías, al final todas son “mejores conjeturas”. Sin embargo, eso no quiere decir que pensar en tales cosas no tenga sentido. Esa línea de pensamiento puede llevar al siguiente paso en la ciencia, además de ser mentalmente entretenido.

Sí, eso lo significa. En cosmología, la energía no es una cantidad globalmente conservada, tiene que ver con el hecho de que el universo globalmente no es simétrico con respecto a la traducción en el tiempo.

Esa es una muy buena pregunta. La única respuesta viable es que debe haber un mecanismo integrado en el universo para crear energía con el fin de mantener la densidad por unidad de volumen. La energía es equivalente a la masa, ergo, el universo puede mantenerse, enérgico y masivo, sin la necesidad de un Big Bang.

Fred Hoyle (la vanguardia del modelo de universo de estado estacionario) llamó a esto un ‘campo de creación’ o C-Field. Hoy lo llamamos energía oscura. La misma cosa; Vernáculo diferente.

La respuesta simple es no. El extracto a continuación define qué es Dark Matters y Dark Energy. Recientemente, el autor Mahmoud Nafousi ha enviado un manuscrito completo sobre dos partículas de energía fundamental al Journal of Inernational Theoretical Physics y puede solicitar su copia por correo electrónico [correo electrónico protegido]

Dark Matters, Dark Energy y Neutron Stars.

Según las especulaciones científicas actuales, Dark Energy constituye aproximadamente el 68% del universo y Dark Matters representa el 27%. Esto deja solo un 5% para el resto que conocemos como energía de estrellas, planetas y fotones. Esto implica que Dark Energy es casi equivalente a 3 veces Dark Matters y este último es casi cinco veces más que lo normal.

Según nuestros experimentos mentales, las materias oscuras en el universo son principalmente las partes remanentes de las Materias Oscuras originales que no se desplegaron para formar la estructura del espacio y el universo observado. Las materias oscuras también son el resultado de los desechos aspirados de todas las partículas subatómicas, incluidos los fotones.

Dado que los Spinners (singularidades que forman uno de los dos tipos de partículas de energía elementales fundamentales que se encuentran en un grupo de 6 en los núcleos de todas las partículas subatómicas, el otro tipo son las cadenas de energía que forman las nubes de energía de las partículas subatómicas). , entonces los desechos almacenados deben reducirse a Neutrinos y antiNeutrinos. Este proceso es esencial para desacelerar la entropía hasta que alcance un estado de equilibrio para la renovación continua del universo.

Según el análisis anterior, concluimos que Dark Matters está hecho de partículas espaciales comprimidas, partículas Ve- (neutrinos) y Ve + (Anti Neutrinos), mientras que la energía oscura es la energía potencial almacenada utilizada para compactar Dark Matters.

Las pequeñas fracciones de Dark Matters y / o un grupo de neutrones condensados ​​pueden haber jugado un papel clave al proporcionar la gravedad necesaria para recolectar el polvo cósmico para formar las diversas estrellas. Cuanto más grande es este núcleo de materias densas (hasta cierto nivel), más grandes son las estrellas formadas. Más allá de un nivel dado, las estrellas en formación colapsarían y se convertirían en estrellas de neutrones o agujeros negros.

Las fracciones más grandes de Dark Matters son, en efecto, los Blackholes en el centro de las galaxias. Las masas de estos Blackholes con el tiempo se vuelven proporcionales al tamaño de sus galaxias respectivas, de lo contrario, esas galaxias no serían estables. Un agujero negro relativamente pequeño en el centro llevaría a los cuerpos celestes distantes a abandonar su órbita debido a cualquier leve perturbación en su campo gravitacional. Un Blackhole relativamente masivo seguirá atrapando desechos espaciales sueltos dentro de su campo de gravedad y la galaxia se hará más grande.

Por lo tanto, podemos decir que sin los asuntos Blackholes / Dark no habría habido galaxias estables, ni estrellas ni planetas, ni una renovación continua del universo.

Dentro de Dark Matters, todas las partículas subatómicas se convierten en Ve-y Ve +. Se comprimen con el SP a una longitud de Planck que conduce a la mejora de la gravedad a nivel microgravitacional. Gran energía cinética (energía oscura) se almacena en el proceso de compresión.

Solo cuando la energía potencial comprimida excede la atracción gravitacional de las Materias Oscuras puede escapar la Radiación Hawking. Cuanto mayor es la masa de Dark Matters, menores son las radiaciones de Hawking que escapan y viceversa.

La distorsión en la estructura del espacio en la proximidad de Dark Matters conduce a la flexión de los fotones que pasan cerca. También conduce a la dilatación del tiempo.

En el nivel Dark Matters, las leyes conocidas de la física no funcionan ya que todas las distancias se reducen a la longitud de Planck. Se requieren nuevas leyes de la física para acomodar el funcionamiento de todas las actividades de partículas subatómicas en el nivel de longitud de Planck.

Energía oscura

Según estos experimentos mentales, la Energía Oscura es la energía potencial almacenada en las Partículas Espaciales comprimidas y otras partículas subatómicas que componen las Materias Oscuras. La energía oscura se manifiesta como la energía responsable de la expansión de la estructura del espacio resultante de las partículas espaciales que rebotan. La energía oscura se usa al desplegar el SP a medida que forman la estructura del espacio y se libera como los fotones utilizados para convertir Ve-y Ve + en otras partículas y átomos subatómicos.

Estrellas de neutrones

La gran gravedad de los densos cúmulos de neutrones / antineutrones puede haber proporcionado el entorno necesario para la creación de las estrellas al proporcionar la fuerza gravitacional para recoger el polvo cósmico. La exposición a continuación muestra que, bajo presiones extremas, los neutrones pueden recurrir a los antineutrones y viceversa, ya que ambos están hechos de las mismas combinaciones de hilanderos y helicidad. Este cambio de sabor es estable a menos que la presión caiga a un nivel que permita que los neutrones libres se descompongan. Grandes estrellas de neutrones colapsan en materia oscura. ¿Podría la existencia de neutrinos en el núcleo de las estrellas y los planetas explicar la gran energía a medida que se descomponen?

La energía oscura sigue siendo hipotética. Puede que en realidad no sea “energía” en el sentido convencional del término.

Hasta donde entiendo el problema, no estaría aumentando, pero sus efectos podrían ser variables.

“Si agrega una” constante cosmológica “a T, que es el candidato más simple para la energía oscura, verá que no sucede nada porque la derivada de una constante es cero”.
¿No es esto una tautología?

Esto aún no se ha probado, la energía oscura no se conoce como http : //structure.Así que tal pregunta es demasiado pronto para hacerse.

Si entendiéramos algo sobre la energía oscura, le daríamos otro nombre. Sin ofender a otros carteles, pero llamarlo una “constante cosmológica” no es mejor. Esta es solo una forma más de decir que no sabemos qué es.

Dicho esto, me gusta más la respuesta de Henry.

No, esa perogativa era exclusiva de Einstein.

Definiendo los conceptos de energía por David Wrixon EurIng en la gravedad cuántica explicada

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