domingo, 20 de octubre de 2013

Teoría del estado estacionario

(Redirigido desde «Teoría del Estado Estacionario»)

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Estatua dedicada a Sir Fred Hoyle en el Instituto de Astronomía del Reino Unido.

La teoría del estado estacionario (en inglés: Steady State theory) es un modelo cosmológico desarrollado en 1948 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los '50, y '60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa.
De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad del Universo (2 átomos de hidrógeno por cada m³ por cada 1.000 millones de años), esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo.
Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas. La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milímetrica en el medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galácticas extremadamente luminosas, una hipótesis demasiado forzada.

Índice

Autores modernos

Uno de los astrónomos más destacados que no creen en la teoría del Big Bang es el indio Jayant Narlikar.¹ A pesar del fracaso de la teoría en explicar la estructura del universo sus proponentes utilizaron aspectos de ésta para profundizar en el origen de la materia y los elementos realizando importantes descubrimientos en el campo de la nucleosíntesis estelar de elementos pesados de una mayor valoración suprainterior del coeficiente invertido.
Otro científico que conserva algunas características del estado estacionario tradicional es C. Johan Masreliez (1999) con su Expansión cósmica en escala.²
En 2006 unos investigadores de Penn State University dirigidos por Abhay Ashtekar calcularon qué es lo que podría haber pasado "antes" del Big Bang usando ciertos cálculos en gravedad cuántica. Según estos autores la Relatividad General puede usarse hasta poco después del Big Bang, pero se pueden hacer unas modificaciones cuánticas de las ecuaciones de Einstein de esta teoría y usarlas para desarrollar un modelo que traza una ruta hasta un Universo similar al nuestro antes del Big Bang. Los resultados fueron publicados en Physical Review Letters. Según este modelo, antes del Big Bang había un universo en contracción con una geometría del espacio tiempo similar a la nuestra. Las fuerzas gravitatorias habrían previamente contraído ese universo hasta alcanzar el punto en el que las propiedades cuánticas del espacio tiempo hacen que la gravedad se torne repulsiva en lugar de atractiva, produciendo una expansión que sería nuestro Big Bang.³
En enero de 2007, Peter Lynds publicó un estudio titulado «On a finite universe with no beginning or end», en el que presentó un nuevo modelo de cosmología en el cual el tiempo es cíclico y el universo se repite, exactamente, un número infinito de veces. Debido a que es exactamente el mismo ciclo el que se repite, sin embargo, también puede ser interpretado como que sucede sólo una vez en relación con el tiempo. Lynds afirma que esto resuelve diversos temas espinosos de la cosmología.⁴ ⁵
A comienzos de 2007 un nuevo modelo cosmológico demostró que el universo puede expandirse y contraerse sin fin, proporcionando un rival a las teorías del Big Bang y resolviendo un espinoso problema de la física moderna, de acuerdo con los físicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, haciendo posible la teoría de un Universo que siempre existió.⁶
David Crawford, de la Universidad de Sídney, con su Curvature cosmology,⁷ presentó en 2010 algunas teorías que podrían respaldar el modelo estacionario.⁸
Wun-Yi Shu, publicó el 11 de julio de 2010 un estudio titulado “Cosmological Models with No Big Bang" sobre universo estacionario.⁹ ¹⁰
Las teorías de Masreliez y Crawford son controvertibles, ya que producen ambos una luz cansada como explicación del corrimiento al rojo aunque causan también dilatación del tiempo. Obviamente, abandonar la idea del Big Bang es algo que los cosmólogos harán sólo si hay fuertes pruebas en contra.
En noviembre de 2010, el físico teórico Roger Penrose afirmó haber atisbado partes de un universo antes del Big Bang. Según Penrose, patrones circulares dentro del fondo de microondas cósmico sugieren que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang sino que nuestro universo está, de hecho, en un ciclo continuo a lo largo de una serie de “eones”.¹¹ ¹²
En abril de 2011, un nuevo estudio, recién publicado en ArXiv.org sostiene que, si realmente vivimos en un Universo cíclico, que se expande y se contrae periódicamente, entonces algunos agujeros negros podrían sobrevivir de un rebote a otro, llevando consigo una valiosa información sobre etapas muy anteriores al Big Bang.¹³

Formulación matemática

El modelo del estado estacionario puede ser encabido en el contexto de la teoría de la relatividad general modelizado un espacio-tiempo de tipo De Sitter, en el que la materia se mueve a lo largo de geodésicas temporales. Aunque Bondi y Gold (1948) no lograron formular las ecuaciones de este modelo explícitamente Pirani (1955) y Hoyle y Narlikar (1964) concluyeron que la métrica de este espacio-tiempo es una solución exacta de las ecuaciones de campo de Einstein sin constante cosmológica en las que además de materia ordinara se introduce un campo escalar con densidad de energía negativa que daría cuenta de la creación continua de materia necesaria para mantener el estado estacionario.
La métrica de este espacio tiempo se puede representar como:

$g = -c^2dt\otimes dt + e^{2t/\alpha} \left( dx\otimes dx + dy\otimes dy + dz\otimes dz \right)$

Donde $\alpha > 0$ da la velocidad de expansión y de hecho está relacionada con el inverso de la constante de Hubble.

Referencias

Jump up ↑ Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge, and Jayant Narlikar; A Different Approach to Cosmology, Cambridge University Press, 2000, ISBN 0-521-66223-0
Jump up ↑ Masreliez C.J.; The Scale Expanding Cosmos Theory, Astrophysics & Space Science 266, Issue 3, 399- (1999)
Jump up ↑ http://axxon.com.ar/not/162/c-1620112.htm
Jump up ↑ http://arxiv.org/abs/physics/0612053
Jump up ↑ http://www.fqxi.org/community/forum/topic/111
Jump up ↑ http://www.astroseti.org/noticia_2716_No_e...io_Big_Bang.htm
Jump up ↑ David Crawford; Observational evidence favours a static universe, arXiv (set 2010)
Jump up ↑ http://neofronteras.com/?p=3239
Jump up ↑ http://francisthemulenews.wordpress.com/2010/07/28/el-universo-estacionario-de-wun-yi-shu/
Jump up ↑ http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/25492/
Jump up ↑ http://axxon.com.ar/noticias/2010/11/en-fisico-teorico-roger-penrose-afirma-haber-atisbado-partes-de-un-universo-antes-del-big-bang/
Jump up ↑ http://physicsworld.com/cws/article/news/44388
Jump up ↑ http://www.abc.es/20110504/ciencia/abci-cientificos-creen-pueden-existir-201105040941.html

Bibliografía

Masreliez, C.J., The Expanding Spacetime Theory. Expanding Spacetime Foundation (2000). ISBN 0-9665844-1-4
Steven Weinberg, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York, 1972.

Enlaces externos

Véase también

Categoría:

Teorías cosmológicas

lunes, 14 de octubre de 2013

ASTRONOMÍA - LO QUE NO SABEMOS (Reales)

jueves, 10 de octubre de 2013

Agujero de gusano es la mejor apuesta para la máquina del tiempo, dice astrofísico

Agujero de gusano es la mejor apuesta para la máquina del tiempo, dice astrofísico
por Jillian Scharr

Crédito: dailymail.co.uk

El concepto de una máquina del tiempo generalmente evoca imágenes de una trama inverosímil utilizada en demasiadas historias de ciencia ficción. Pero de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, que explica cómo funciona la gravedad en el universo, el viaje en el tiempo en la vida real no es más que una fantasía vaga.

Viajar en el tiempo es una posibilidad indiscutible, según la teoría de Einstein. De hecho, los físicos han sido capaces de enviar pequeñas partículas llamadas muones, que son similares a los electrones, hacia adelante en el tiempo mediante la manipulación de la gravedad alrededor de ellos. Sin embargo, eso no quiere decir que la tecnología para enviar humanos 100 años en el futuro estará disponible en el corto plazo.

Viajar en el tiempo al pasado, sin embargo, está mucho menos entendido. Sin embargo, el astrofísico Eric W. Davis, del EarthTech International Institute for Advanced Studies en Austin, argumenta que es posible. Todo lo que se necesita, dice, es un agujero de gusano, que es un paso teórico a través del espacio-tiempo que etá previsto por la relatividad.

"Usted puede ir hacia el futuro o hacia el pasado con agujeros de gusano desplazables", dijo Davis a LiveScience.

¿Dónde está mi agujero de gusano?

Crédito: io9.com

Los agujeros de gusano no se ha demostrado que existan, y si alguna vez se los encuentran, es probable que sean tan pequeños que una persona no podría caber dentro, menos una nave espacial.

Aún así, el documento de Davis publicado en la revista de julio del American Institute of Aeronautics and Astronautics, aborda las máquinas del tiempo y la posibilidad de que un agujero de gusano podría ser, o ser utilizado como, un medio para viajar atrás en el tiempo.

Tanto la teoría de la relatividad general y la teoría cuántica parecen ofrecer varias posibilidades para viajar a lo largo de lo que los físicos llaman una "curva de tipo tiempo cerrada", o un camino que atraviesa el tiempo y el espacio, esencialmente, una máquina del tiempo.

De hecho, dijo Davis, la comprensión actual de las leyes de la física por los científicos "están infestadas con máquinas del tiempo por lo que existen numerosas soluciones de la geometría del espacio-tiempo que muestran viajes en el tiempo y/o que tienen las propiedades de las máquinas del tiempo".

Un agujero de gusano podría permitir que una nave, por ejemplo, viaje de un punto a otro más rápido que la velocidad de la luz, más o menos. Eso es porque la nave llegaría a su destino antes de lo que lo hace un haz de luz, al tomar un atajo a través del espacio-tiempo mediante el agujero de gusano. De esta forma, el vehículo en realidad no rompe la regla del llamado límite de velocidad universal -la velocidad de la luz- porque la nave en realidad nunca viaja a una velocidad más rápida que la luz.

Teóricamente, un agujero de gusano podría ser utilizado para cortar no sólo a través del espacio, sino también a través del tiempo.

"Las máquinas del tiempo son inevitables en nuestro espacio-tiempo dimensional físico", escribió David en su documento. "Los agujeros de gusano atravesables implican máquinas del tiempo, y [la predicción de los agujeros de gusano] generaron numerosos seguimientos de las actividades de investigación sobre las máquinas del tiempo".

Sin embargo, añadió Davis, convertir un agujero de gusano en una máquina del tiempo no va a ser fácil. "Haría falta un esfuerzo hercúleo para convertir un agujero de gusano en una máquina del tiempo. Va a ser bastante difícil de lograr un agujero de gusano", dijo a LiveScience.

Eso es porque una vez que se crea un agujero de gusano, uno o ambos extremos de la misma tendría que ser acelerado a través del tiempo hasta la posición deseada, de acuerdo con la teoría general de la relatividad.

Desafíos

Crédito: news.sciencemag.org

Hay varias teorías sobre cómo las leyes de la física podrían funcionar para evitar viajar en el tiempo a través de los agujeros de gusano.

"No sólo suponemos [viajar en el tiempo al pasado] que no será posible en nuestra vida, sino que suponemos que las leyes de la física, cuando se las conozca del todo, la descartaran por completo", dijo Robert Owen, un astrofísico en el Oberlin College en Ohio que se especializa en los agujeros negros y la teoría de la gravitación.

De acuerdo con los conocimientos científicos actuales, el manteniendo de un agujero de gusano lo suficientemente estable como para atravesarlo requiere grandes cantidades de materia exótica, una sustancia que es todavía muy poco conocida.

La relatividad general no puede dar cuenta de la materia exótica -de acuerdo con la relatividad general, la materia exótica no puede existir. Pero la materia exótica existe. Ahí es donde entra en juego la teoría cuántica. Como la relatividad general, la teoría cuántica es un sistema para explicar el universo, algo así como una lente a través del cual los científicos observan el universo.

Sin embargo, a la materia exótica se la ha observado sólo en muy pequeñas cantidades -no lo suficiente para mantener abierto un agujero de gusano. Los físicos tendrían que encontrar una manera de generar y aprovechar grandes cantidades de materia exótica si esperan lograr este viaje casi más rápido que la luz y, por extensión, los viajes en el tiempo.

Por otra parte, otros físicos han utilizado a la mecánica cuántica para postular que tratar de viajar a través de un agujero de gusano sería crear algo que se llama una reacción posterior cuántica.

En una reacción posterior cuántica, el acto de convertir un agujero de gusano en una máquina de tiempo podría causar una acumulación masiva de energía, y finalmente destruir el agujero de gusano justo antes de que pudiera ser utilizado como una máquina del tiempo.

Sin embargo, el modelo matemático utilizado para calcular la reacción posterior cuántica sólo tiene en cuenta una dimensión del espacio-tiempo.

"Estoy seguro de que, desde que la teoría [de la relatividad general] aún no ha fallado, sus predicciones para las máquinas del tiempo, unidades de deformación (warp drives) y los agujeros de gusano siguen siendo válidos y comprobables, independientemente de lo que la teoría cuántica tenga que decir acerca de esos temas", agregó Davis.

Esto ilustra uno de los problemas clave en las teorías del viaje en el tiempo: los físicos tienen que basar sus argumentos, ya sea en la relatividad general o en la teoría cuántica, las cuales son incompletas y no pueden abarcar la totalidad de nuestro universo complejo y misterioso.

Antes de que puedan averiguar sobre el viaje en el tiempo, los físicos tienen que encontrar una manera de reconciliar la relatividad general y la teoría cuántica en una teoría cuántica de la gravedad. Esa teoría entonces servirá de base para un estudio posterior del viaje en el tiempo.

Por lo tanto, Owen sostiene que es todavía imposible tener la certeza de si es posible viajar en el tiempo. "La idea de la máquina del tiempo basada en los agujeros de gusano tiene en cuenta la relatividad general, pero deja de lado la mecánica cuántica", añadió Owen. "Pero incluir la mecánica cuántica en los cálculos parece mostrarnos que la máquina del tiempo en realidad no podría trabajar de la manera que esperamos".

Davis, sin embargo, cree que los científicos han descubierto todo lo que pueden acerca de las máquinas del tiempo solo desde la teoría, y pide a los físicos centrarse primero en viajar más rápido que la luz.

"Hasta que alguien haga un agujero de gusano o una unidad de deformación, de nada sirve seguir promocionando una máquina del tiempo", dijo Davis a LiveScience.

Lograr esto requerirá una teoría de la gravedad cuántica de aceptación universal -un inmenso desafío- así que no vaya reservando planes de viaje en el tiempo por el momento

http://www.livescience.com/39159-time-travel-with-wormhole.html

Modificado por orbitaceromendoza

miércoles, 9 de octubre de 2013

LA LINEA CURVA EN EL ESPACIO-TIEMPO.

El tiempo se mueve de manera curva como el espacio.Todo lo curvo, genera campos magnéticos, y por ende, campos eléctricos. No se puede dejar de lado, que, las secciones cónicas, se hallan en todo el universo. Y ellas, tienen características en las cuatro acciones físicas: gravedad, electromagnetismo, interacción débil, e interacción fuerte. Partamos de la base de que hoy en día, la idea de partícula, se estaría diluyendo a otras dos nociones: la de campo de probabilidad, y la de ondas. Así como en un principio, los planetas y las estrellas, eran-lo siguen siendo, claro- esferas,hoy en día, podemos hablar de ONDAS. Es decir, las esferas son ondas de probabilidad espacio-temporales. De esta forma, ocupan un lugar en el espacio curvo, pero son de alguna manera, curvas entrelazadas, las cuales habría que estudiar de forma similar a lo que se hace con las micropartículas cuánticas. Porque las partículas subatómicas, pueden ser ondas dentro de un marco espacio-tiempo curvo; un universo de N dimensiones para N números los cuales pueden estar dentro de esferas de tiempo angulares. ¿Cómo es esto?. Cada espacio-tiempo que se considere-por ejemplo,un planeta- tiene incertidumbre de su lugar y de su onda. Esto quiere decir que el hombre le coloca caracteristicas dadas por los datos -información que vienen del pasado. Las ondas son entes abstractos, que, sin embargo, se pueden estudiar con una mecánica, la cual es propia del conocimiento que se considere. Por ejemplo, yo estudio una planta. Y ella, tiene color,forma, tamaño, altura, textura, etc..etc...estos son datos, y ellos se enmarcan dentro de una onda,la cual las puede abarcar, entre otras ciencias, la informática. Entonces, la computadora crea una imagen de ella. Se halla en la naturaleza, si, pero en ésta, incluso es una onda. Siendo tal, la percibimos con "dos sentidos"; la vista, y la inteligencia. Y de esta manera, la sentimos en distintas magnitudes: me gusta,no me gusta, la agarro y la huelo, la fotografio, etc..etc...Todo es una onda. O son ondas. Y son curvas. El universo es un enjambre infinito de ondas. De curvas. Y las curvas entrelazadas, forman la materia. Secundadas por la información,o sea, la energía. La inteligencia, es el recerborio final o del principio de todo...