Hace un par de semanas, un maestro mío (estoy tomando matemáticas) estaba dando una última conferencia inspiradora sobre cuán fundamentales son las matemáticas para todos los universos posibles. Sin embargo, durante la conferencia, dijo que lo que nos dicen las teorías físicas actuales es que el Universo se originó a partir de un punto. No es un punto realmente pequeño, sino un punto matemático real, uno con 0 dimensiones. He escuchado el concepto de singularidad antes, pero incluso en teoría, ¿puede suceder en la naturaleza?
EDITAR: Mi pregunta no es la misma que ¿ Ocurrió el Big Bang en un punto? . No estoy interesado en cómo se expandió el Universo, quiero saber si el Universo se comprimió en un punto real.
La relatividad general predice que ocurren singularidades y que el universo comenzó en una singularidad que, en principio, es visible para nosotros. En algunos otros casos físicamente razonables en los que GR predice singularidades, los horizontes de eventos los 'censuran'. Creo que es una pregunta abierta si están tan censurados en todas las demás situaciones físicamente plausibles, aunque la gente piensa (espera) que lo estén.
Sin embargo, esta es una pregunta diferente en cuanto a si las singularidades realmente ocurren. La Relatividad General es una teoría clásica (no cuántica) y, por lo tanto, más o menos no puede ser correcta en algunos casos, uno de los cuales es la situación muy cercana a las singularidades que predice. Para saber qué sucede realmente en estos casos, necesitaríamos una teoría cuántica de la gravedad que no tenemos (y probablemente no estamos muy cerca de tener).
Creo que una opinión razonablemente común sería que la predicción de singularidades es una indicación del fracaso de la teoría, no una indicación de que las singularidades realmente existen.
Entonces, en resumen: nuestra mejor teoría actual de la gravedad dice que sí, el universo comenzó en una singularidad, pero probablemente esté equivocada al respecto.
Para completar la respuesta de tfb sobre la gravedad cuántica, la relatividad general simplemente no es aplicable más allá de un cierto régimen cuando se retrotrae en el tiempo la expansión del universo hasta la singularidad. En algún momento (en la escala de Planck) sabemos que los efectos cuánticos comienzan a dominar los efectos GR clásicos y aún no los controlamos. En realidad, la noción clásica de espacio-tiempo falla en este régimen.
Un área activa de investigación es buscar rastros de estos efectos cuánticos en el Fondo Cósmico de Microondas .
Editar: comentar sobre el espacio-tiempo clásico. Generalmente, en la gravedad cuántica existe la noción de que el espacio-tiempo es emergente. Si intenta probar la estructura del espacio-tiempo a distancias cada vez más pequeñas, necesita usar energías cada vez más altas (principio de incertidumbre). Pero en algún punto (alrededor de la escala de Planck) tienes tanta energía en tan poco volumen que creas un agujero negro. Esto lleva a la creencia de que la imagen clásica del espacio-tiempo no puede ser válida en la escala de Planck y solo podría ser una descripción "emergente" que debería proporcionar una teoría fundamental de la gravedad cuántica.
Una noción relacionada es que la gravedad no es renormalizable como teoría de campos, lo que deja dos opciones dentro del paradigma estándar de la teoría cuántica de campos: o la teoría tiene un "punto fijo ultravioleta no trivial" (escenario de seguridad asintótica) o tiene diferentes grados de libertad a altas energías que a bajas energías. (a bajas energías los "grados de libertad" son el espacio-tiempo con su métrica). Dado que estos grados de libertad de alta energía son, estrictamente hablando, desconocidos para nosotros, es imposible hacer una predicción sobre el comportamiento de la teoría en estos regímenes de curvatura tan fuertes (el big bang es una singularidad de curvatura). En particular, no es posible suponer que la noción de espacio-tiempo sigue teniendo sentido.
Juan Rennie
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