Crédito de la imagen: Universidad de Chicago.
El Big Bang podría ser un evento normal en la evolución natural del universo que sucederá repetidamente en escalas de tiempo increíblemente vastas a medida que el universo se expande, se vacía y se enfría, según dos físicos de la Universidad de Chicago.
"Nos gusta decir que el Big Bang no es nada especial en la historia de nuestro universo". dijo Sean Carroll, profesor asistente de física en la Universidad de Chicago. Carroll y la estudiante graduada de la Universidad de Chicago, Jennifer Chen, publicarán electrónicamente un artículo que describe sus ideas en http://arxiv.org/.
La investigación de Carroll y Chen aborda dos preguntas ambiciosas: ¿por qué el tiempo fluye en una sola dirección, y podría haber surgido el Big Bang de una fluctuación de energía en el espacio vacío que se ajusta a las leyes conocidas de la física?
La pregunta sobre la flecha del tiempo ha enfadado a los físicos durante un siglo porque, en su mayor parte, las leyes fundamentales de la física no distinguen entre el pasado y el futuro. ¿Son simétricos en el tiempo? Dijo Carroll.
Y estrechamente relacionado con la cuestión del tiempo está el concepto de entropía, una medida del desorden en el universo. Como lo mostró el físico Ludwig Boltzmann hace un siglo, la entropía aumenta naturalmente con el tiempo. ? Puedes convertir un huevo en una tortilla, pero no una tortilla en un huevo? Dijo Carroll.
Pero el misterio sigue siendo por qué la entropía era baja en el universo para empezar. La dificultad de esa pregunta ha molestado durante mucho tiempo a los científicos, que a menudo simplemente la dejan como un rompecabezas para responder en el futuro.
Carroll y Chen han intentado responderlo ahora.
Investigadores anteriores han abordado preguntas sobre el Big Bang con el supuesto de que la entropía en el universo es finita. Carroll y Chen toman el enfoque opuesto. ? Estamos postulando que la entropía del universo es infinita. ¿Siempre podría aumentar? Chen dijo.
Para explicar con éxito por qué el universo se ve como se ve hoy, ambos enfoques deben acomodar un proceso llamado inflación, que es una extensión de la teoría del Big Bang. Los astrofísicos inventaron la teoría de la inflación para poder explicar el universo tal como aparece hoy. Según la inflación, el universo experimentó un período de expansión masiva en una fracción de segundo después del Big Bang.
Pero hay un problema con ese escenario: un "esqueleto en el armario". Dijo Carroll. Para comenzar la inflación, el universo habría abarcado un parche microscópicamente pequeño en una configuración extremadamente improbable, no lo que los científicos esperarían de una condición inicial elegida al azar. Carroll y Chen argumentan que una condición inicial genérica en realidad es probable que se parezca al espacio frío y vacío, no un punto de partida obviamente favorable para el inicio de la inflación.
En un universo de entropía finita, algunos científicos han propuesto que una fluctuación aleatoria podría desencadenar la inflación. Esto, sin embargo, requeriría que las moléculas del universo fluctúen de un estado de alta entropía a uno de baja entropía, una posibilidad estadística larga.
? Las condiciones necesarias para la inflación no son tan fáciles de comenzar? Dijo Carroll. "Existe el argumento de que es más fácil que nuestro universo aparezca a partir de una fluctuación aleatoria que que la inflación comience a partir de una fluctuación aleatoria".
El escenario de entropía infinita de Carroll y Chen se inspira en el descubrimiento en 1998 de que el universo se expandirá para siempre debido a una fuerza misteriosa llamada "energía oscura". En estas condiciones, la configuración natural del universo es casi vacía. ? En nuestro universo actual, la entropía está creciendo y el universo se está expandiendo y volviéndose más vacío? Dijo Carroll.
Pero incluso el espacio vacío tiene rastros débiles de energía que fluctúan en la escala subatómica. Como sugirieron anteriormente Jaume Garriga de la Universitat Autonoma de Barcelona y Alexander Vilenkin de la Universidad de Tufts, estas fluctuaciones pueden generar sus propios big bangs en pequeñas áreas del universo, ampliamente separadas en el tiempo y el espacio. Carroll y Chen extienden esta idea de manera dramática, sugiriendo que la inflación podría comenzar? A la inversa? en el pasado lejano de nuestro universo, para que el tiempo parezca correr hacia atrás (desde nuestra perspectiva) a los observadores de nuestro pasado.
Independientemente de la dirección en que corran, los nuevos universos creados en estas grandes explosiones continuarán el proceso de aumento de la entropía. En este ciclo interminable, el universo nunca alcanza el equilibrio. Si lograra el equilibrio, nunca pasaría nada. No habría flecha del tiempo.
? No hay un estado al que pueda ir que sea la entropía máxima. ¿Siempre puedes aumentar la entropía más creando un nuevo universo y permitiendo que se expanda y se enfríe? Carroll explicó.
Fuente original: Comunicado de prensa de la Universidad de Chicago
