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Enviado por : Heber Rizzo 2024-10-31 17:30:00 Un infinito de Big Bangs
¿Por qué el tiempo fluye en una sola dirección? Quizás ahora tengamos una respuesta.
“Nos gusta decir que el big bang no es algo especial en la historia del universo”, dijo Sean Carroll, un profesor asistente de física en la Universidad de Chicago. Carroll, junto a la estudiante graduada de la misma universidad Jennifer Chen, publicarán electrónicamente un artículo describiendo sus ideas en: http://arxiv.org/. La investigación de Carroll y Chen se dirige a responder dos preguntas ambiciosas: ¿por qué fluye el tiempo en una dirección?, y ¿podría el big bang ser el producto de una fluctuación de energía en el espacio vacío que esté conforme con las leyes conocidas de la física?. La cuestión sobre la flecha del tiempo ha desconcertado a los físicos durante un siglo porque “la mayor parte de las leyes fundamentales de la física no distingue entre el pasado y el futuro. Son temporalmente simétricas”, dijo Carroll. Y muy cercanamente enlazado con el asunto del tiempo está el concepto de la entropía, una medida del desorden en el universo. Como demostró hace un siglo el físico Ludwig Boltzmann, la entropía aumenta naturalmente con el tiempo. “Es posible convertir un huevo en una tortilla, pero no una tortilla en un huevo”, dijo Carroll. Pero el misterio permanece sobre la razón por la cual al comienzo la entropía era baja en el universo. La dificultad de la cuestión ha molestado por mucho tiempo a los científicos, que muy a menudo la dejan simplemente como un rompecabezas a resolver en el futuro. Carroll y Chen han hecho un esfuerzo para contestarla ahora. Los investigadores anteriores han abordado las preguntas sobre el big bang con la presunción de que la entropía del universo es finita. Carroll y Chen enfocaron el problema desde un ángulo opuesto. “Postulamos que la entropía del universo es infinita. Podría crecer siempre,” dijo Chen. Para poder explicar exitosamente la forma en que el universo luce hoy, ambos puntos de vista deben acomodar un proceso llamado inflación, el cual es una extensión de la teoría del big bang. Los astrofísicos inventaron la teoría de la inflación para poder explicar el universo actual. De acuerdo con la inflación, el universo pasó por un período de expansión máxima en una fracción de segundo luego del big bang. Pero existe un problema con ese escenario: un “esqueleto en el ropero”, dijo Carroll. Para comenzar la inflación, el universo tendría que haber abarcado una diminuta manchita diminuta microscópica en una configuración extremadamente improbable, y no lo que los científicos podrían esperar a partir de una condición inicial elegida al azar. Carroll y Chen arguyen que una condición inicial genérica tendría realmente que parecerse a un espacio frío y vacío, lo que obviamente no es un punto de partida favorable para el inicio de una inflación. En un universo de entropía finita, algunos científicos han propuesto que una fluctuación aleatoria podría disparar la inflación. Esto, sin embargo, requeriría que las moléculas del universo fluctuaran desde un estado de alta entropía hacia uno de entropía baja, una posibilidad remota desde el punto de vista estadístico. “Para comenzar, las condiciones necesarias para la inflación no son fáciles”, dijo Carroll. “Se ha dicho que es más fácil hacer aparecer a nuestro universo a partir de una fluctuación aleatoria que hacer que la inflación comience a partir de una fluctuación aleatoria”. El escenario de entropía infinita de Carroll y Chen se inspira en el descubrimiento realizado en 1998 de que el universo se expandirá para siempre a causa de una fuerza misteriosa llamada “energía oscura”. Bajo estas condiciones, la configuración natural del universo es una en que está casi vacío. “En nuestro universo actual, la entropía está creciendo y el universo se está expandiendo y se está haciendo más vacío”, dijo Carroll. Pero aún el espacio vacío muestra trazas tenues de energía que fluctúa en una escala sub-atómica. Como lo sugirieron previamente Jaume Garriga de la Universitat Autónoma de Barcelona y Alexander Vilenkin de la Universidad de Tufts, estas fluctuaciones pueden generar sus propios big bangs en áreas diminutas del universo, ampliamente separadas en el tiempo y en el espacio. Carroll y Chen extendieron esta idea de una forma tremenda, sugiriendo que la inflación podría comenzar “en reversa”, en el pasado distante de nuestro universo, de forma que el tiempo parecería correr hacia atrás (desde nuestra perspectiva) para los observadores en nuestro pasado lejano. Sin importar la dirección en la que corran, los nuevos universos creados en estos big bangs continuarán su proceso de incremento de la entropía. En este ciclo sin fin, el universo jamás alcanza el equilibrio. Si se llegara a ese equilibrio, nada podría suceder nunca. No habría una flecha del tiempo. “No existe un estado al que se pueda llegar que tenga entropía máxima. Siempre se puede aumentar aún más la entropía creando un nuevo universo y permitiéndole expandirse y enfriarse”, explicó Carroll. Web Site: University of Chicago News Artículo: “Scientists zero in on why time flows in one direction” Fecha: Octubre 27, 2004 | |
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Sean Carroll, Profesor Asistente de Física, y Jennifer Chen, estudiante graduada de la Universidad de Chicago. Son los co-autores de un artículo que presenta una teoría acerca de cómo nuestro universo podría generar nuevos Big Bangs a partir de las fluctuaciones cuánticas en el espacio vacío.