Para la primera parte de la pregunta, me refiero a la respuesta a esta pregunta: ¿De qué está hecho el espacio-tiempo?
Lo que ocupa el vacío del espacio es una historia complicada. El llamado vacío del espacio en realidad está lleno de muchas cosas. Su contenido varía mucho dependiendo de en qué lugar del espacio se encuentre. Entre los planetas del sistema solar, entre las estrellas de la galaxia o entre las galaxias en grandes grupos o cúmulos de galaxias. Aquí encontrará grandes cantidades de gas , polvo y partículas de alta energía en varios estados de temperatura y densidad . Es como mirar una habitación vacía. Aunque no veas nada, contestar lo que contiene es bastante complicado. Puede contener aire, polvo, isótopos radiactivos, muones cósmicos, materia oscura, células de la piel humana, etc.
Los sistemas solares, las galaxias y los cúmulos de galaxias son bastante inusuales en comparación con otros lugares del universo, ya que contienen cantidades muy grandes de material en comparación con los llamados vacíos en el espacio, que están prácticamente vacíos para todos los medios y propósitos. Entonces, para definir el espacio vacío o el vacío , primero debe indicar qué tan vacío desea que esté, porque casi siempre puede encontrar algo que esté más vacío de lo que está pensando.
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Si ignoramos los componentes ‘normales’ del espacio vacío, nos adentramos en otro territorio muy interesante.
Si le preguntas a un astrofísico (dependiendo de la escala en la que trabaje), podrían decirte que el 80% de la materia que observamos en el espacio es materia oscura . Esto probablemente no está lejos de la verdad, excepto que realmente no sabemos qué es la materia oscura. Se comporta como una gran partícula invisible, pero realmente no lo sabemos. Entonces, prácticamente en todas partes en el espacio, estás mirando a través de la materia oscura. Debido a que a la materia oscura realmente no le gusta interactuar con nada, tiende a estar muy extendida y “hinchada”, de modo que la materia oscura en nuestra galaxia se extiende mucho más allá de las estrellas visibles, el gas y el polvo.
Si le preguntas a un físico cuántico, podrían decirte que el espacio está lleno de una espuma cuántica de partículas virtuales, lo que le da al vacío una energía de punto cero distinta de cero (bueno, ¿eh?). Esto significa que en todas partes, en cualquier momento, el vacío se llena con pequeñas partículas que vuelan y contribuyen a que el vacío no se desvanezca. A todos los efectos prácticos, esta energía es tremendamente pequeña, pero para los cosmólogos, a quienes les gusta sumar todo en el universo, en realidad es un problema, porque de repente hay demasiada energía volando.
Esto nos lleva a lo siguiente, que nos gusta pensar que el espacio está lleno; es decir, energía oscura . La motivación para esto es bastante técnica, pero realmente es un concepto que es bastante natural en el marco de la relatividad general . Es una entidad puramente teórica que se ha incluido en la teoría para explicar la observación astronómica de que el espacio se está expandiendo, o mejor dicho, que todo parece alejarse de todo lo demás, a escalas muy grandes (es por eso que necesitamos astronomía para detectarlo). )
Para volver al párrafo anterior sobre energía de punto cero. Si intenta hacer los cálculos con el conocimiento que tenemos ahora, al comparar la energía de vacío mecánica cuántica con la energía oscura, pronto se dará cuenta de que los dos difieren en aproximadamente 120 órdenes de magnitud (eso es un 1 con 120 ceros después). Esa es la energía de vacío que la mecánica cuántica predice es [1 y 120 ceros] veces demasiado grande. Ahora, esto es obviamente una tontería, por lo que sabemos que algo está mal con cualquiera de las teorías, pero realmente no sabemos qué. Sin embargo, esto no es nada nuevo, siempre hemos tenido problemas para combinar lo muy pequeño con lo muy grande.
Entonces, la respuesta corta es que realmente no sabemos con qué se llena la mayor parte del espacio, pero tenemos algunas ideas.
La parte final de la pregunta es un tema muy interesante y una historia completamente diferente en sí misma. En cuanto a las características de la energía, veo dos temas: el del contenido de energía y el de la evolución de la energía (o la conservación si se quiere). El contenido de energía se describe anteriormente, ya que toda la materia es esencialmente equivalente a la energía. La evolución de la energía es más complicada, porque requiere que defina alguna forma de hacer un seguimiento de la energía que fluye dentro y fuera de un volumen de espacio . Resulta que hacer estos cálculos se vuelve muy complicado cuando quieres lidiar con escalas muy grandes, como en el caso de partes significativas del universo visible. Se vuelve imposible si quieres incluir todo el espacio . Baste decir que dentro de cualquier caja que se pueda construir, prácticamente o de otro modo, se conserva la energía . Más allá de eso, la pregunta se vuelve mal definida.
Literatura:
- S. Carroll, Preguntas frecuentes sobre Dark Energy, http: //blogs.discovermagazine.co…
- TM Davis, Is the Universe Leaking Energy ?, https: //www.scientificamerican.c… (requiere una suscripción)
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