Si ocurrió la inflación, terminó hace unos 13.700 millones de años. Pero, ¿cuánto tiempo duró la inflación antes de eso? ¿Fue solo un breve lapso de tiempo por lo que realmente está bien decir que la edad del universo es de 13.700 millones de años, o duró mucho tiempo antes de que terminara (¿quizás para siempre?)?
Como dice la introducción al artículo de wikipedia , generalmente se considera que ha ocurrido inflación. a segundos después del big bang. Este es un período de tiempo extremadamente extremadamente pequeño. Está bien decir que el universo tiene probablemente aproximadamente 13.700 millones de años.
La respuesta a esta pregunta es muy difícil de dar sin una teoría del comienzo de la inflación. No hay un consenso firme, porque los detalles de la inflación son un misterio.
La forma en que encuentra el tiempo aproximado en el que ocurre la inflación es integrando las condiciones de rotación lenta. El giro lento significa que el campo de inflatón se desliza hacia abajo por el pozo de potencial como una bola sumergida en miel que se desliza hacia abajo por una pendiente, y se puede saber cómo se deslizó por la forma del potencial. Así que retrocede hasta llegar a alguna constante cosmológica o valor de campo a escala de Planck.
Supongo que las estimaciones de Wikipedia son para modelos de inflación estándar con un potencial escalar y polinómicamente creciente. Entonces, la escala de tiempo para la inflación es del orden del tiempo de duplicación en la escala de inflación determinada por las observaciones de CMB.
En la inflación de branas plausible de la teoría de cuerdas, algunas branas se deslizan unas hacia otras y luego se aniquilan. En esta situación, la situación donde las branas están muy separadas es la condición inicial, y no necesariamente termina en un big bang singular, sino en otro régimen. Para averiguar qué sucede en el big-bang en este tipo de teorías, es necesario conocer la solución de cuerda exacta y la configuración de brana exacta antes de la aniquilación.
Hay otras situaciones en las que comienzas el universo en un estado inflado solo como condición inicial. Esta es la idea de Hartle-Hawking: el universo entra en existencia como una pequeña esfera (un pequeño espacio inflado de Sitter), y no hay tiempo cerca del comienzo, por lo que es imposible preguntar cuánto duró la inflación, porque el concepto de tiempo se rompe.
En la teoría de la inflación eterna, el universo nunca deja de inflarse, creando nuevas burbujas todo el tiempo. Este tipo de teoría no tiene una singularidad hacia atrás, porque repone las regiones donde está ocurriendo la inflación utilizando la noción de un enorme volumen de espacio fuera del horizonte cosmológico. En esta teoría, la inflación nunca comenzó.
En mi opinión, este tipo de teoría puede ser excluida por los principios generales del positivismo lógico, que nos prohíben hablar de cosas que no podemos observar, como una región eternamente inflada permanentemente fuera de nuestro horizonte. Los defensores de la inflación eterna esperan que algún tipo de estadística sobre el volumen eterno dé consecuencias observables a las observaciones en nuestro parche.
Pero en la inflación eterna, los volúmenes "más probables" del universo se están inflando durante el mayor tiempo posible. Esto da lugar a consecuencias paradójicas, señaladas por Guth. La paradoja es que la cantidad de universo que se infla durante 1 segundo más es mucho mayor en volumen que una región donde la inflación se detuvo hace un segundo. Entonces, al imponer la condición final de que estamos aquí, concluimos que, si estamos en un volumen de espacio-tiempo típico, entonces deberíamos haber emergido lo más rápido posible, para permitir que la inflación continúe el mayor tiempo posible. Esto es absurdo, porque requiere conspiraciones improbables en nuestra historia, como que el sistema solar y los planetas emerjan lo más rápido posible, etc, etc, con cada segundo de tiempo ahorrado ponderado por un factor de 10 al bacillón.
Este tipo de paradojas se pueden evitar restringiendo la atención a un parche causal en la cosmología. Este punto de vista ha sido declarado explícitamente recientemente por Susskind, y también ha sido defendido por Polchinski, pero creo que realmente debería clasificarse como un antiguo folclore de principios holográficos.
jose l