¿El Big Bang fue realmente frío?

Según tengo entendido, al ver Discovery Channel, la cantidad total de energía en el universo es cero. Como tal, la gente como Hawking explica que el universo se puede crear de la nada porque... bueno, en realidad no es nada. Eso está bien, pero si eso es cierto hoy, supongo que también lo fue poco después del Big-Bang. Este período generalmente se describe como extremadamente cálido y denso y, en el mismo momento del Big-Bang, la densidad de energía se describe como infinita. ¿Cómo puede ser esto cierto si la cantidad total de energía en ese momento era en realidad cero? De alguna manera, la descripción caliente y denso no coincide muy bien con la energía cero. ¿Que me estoy perdiendo aqui?

Tenga en cuenta que la energía total del universo no es algo particularmente bien definido si toma la Relatividad General al pie de la letra: la métrica depende del tiempo, por lo que no tiene una simetría de traducción del tiempo, por lo que la magia se rompe. .

Respuestas (2)

En los modelos cosmológicos homogéneos estándar, la energía total en un volumen en expansión es cero. Esto es cierto para curvatura positiva, negativa o cero y debe tener en cuenta la energía gravitatoria (que es negativa), la energía oscura, la materia y el calor. Dado que la energía gravitatoria es negativa, el calor puede ser positivo y aumentar a medida que retrocede hacia el Big Bang.

Sin embargo, "puede ser" no es lo mismo que "debe ser". La otra posibilidad es que la energía en el vacío durante el período de inflación compense la energía gravitacional negativa. El universo antes o durante la inflación podría haber estado frío y el calor se habría liberado al final de la inflación cuando el vacío colapsa. El calor también sería generado por la aniquilación de la materia. Nuevamente, esta es solo una de muchas posibilidades. No podemos decir si el universo comenzó frío o caliente. solo sabemos que se calentó en algún momento muy temprano. Cualquiera de las dos posibilidades es consistente con cero energía total conservada.

¿Cómo diablos puedes decir Big Bang frío? ¿Has olvidado el movimiento caótico de las partículas?
@SachinShekhar Supongo que para el segundo párrafo, no hay partículas en el período de inflación, solo excitaciones de campo que no tienen una temperatura definible.
@anna La época inflacionaria es consecuencia de la ruptura de la fuerza nuclear con las fuerzas débiles y electromagnéticas con las que se unificó a temperaturas más altas. Por lo tanto, la inflación no es posible sin alta temperatura.
@SachinShekhar No. es la época anterior a los 10^-32 segundos aquí en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang#mediaviewer/… , donde aún no hay partículas, pero el inflatón homogeniza la sopa cósmica de energías positivas y negativas en este caso.
@anna Estás mezclando modelos Big Bang tradicionales e inflatorios.
En los modelos cosmológicos homogéneos estándar, la energía total en un volumen en expansión es cero. No, no hay nada "estándar" en esta afirmación. La interpretación estándar de GR es que no podemos medir la energía-momento total en una región del espacio en un espacio-tiempo cosmológico, si la región es de tamaño cosmológico. Ver physics.stackexchange.com/questions/2838/…
@SachinShekhar ese es el contexto de esta respuesta. El antiguo modelo BB no puede explicar la homogeneidad de la radiación de fondo cósmico de microondas, por lo que ya no está en la imagen.
@SachinShekhar No dije que el Big Bang es frío. Dije que no sabemos si el comienzo fue frío o caliente. No puede refutar esto citando la tradición de la inflación porque todavía no existe una teoría completa de la inflación, y mucho menos una verificación experimental. El estado inflacionario o preinflacionario no tiene por qué ser caliente si es metaestable.
@Ben Crowell, uso la palabra estándar para referirme al modelo cosmológico, no que la energía sea cero. Sin embargo, también se acepta generalmente el hecho de que la energía en el volumen es cero. Mi respuesta a la pregunta que vincula es la única correcta, pero incluso Lubos dice que la energía es cero en su respuesta (aunque por las razones equivocadas).

En el modelo de energía cero , la energía negativa asociada con la gravedad contrarresta la energía positiva asociada con la materia, los fotones, etc. Entonces, no, el Big Bang no era frío. Solo está mirando una imagen parcial (simplemente ignoró Gravity).

Esto es lo que dice el modelo de energía cero :

Con el modelo tradicional del Big Bang (que no contiene inflación), el universo comenzó con energía cero (pero caliente) y continúa existiendo con energía cero hasta el día de hoy.

Con el modelo del Big Bang inflacionario, la energía de la curvatura gravitacional se transfiere a la materia (y otros contribuyentes de materia positiva) para hacer que la energía total del universo sea cero, si es que ya no lo era. Todas las diversas fases del Big Bang tradicional se desplazan a la inflación posterior (haciendo que la inflación termine como punto de partida de la evolución del Big Bang) que contiene la energía total de las fases cero como la del modelo Big Bang tradicional. Las fases de inflación y post-inflación fueron calientes. Porque antes de la inflación, el modelo no proporciona nada, pero en cuanto a la temperatura, la mayoría de los físicos creen que el universo estaba caliente. Existen modelos fríos del Big Bang que explotan esta falta de información. Pero, incluso con modelos fríos del Big Bang, la energía total del universo posterior a la inflación es cero (hasta el día de hoy).

Nota: El modelo de energía cero puede no ser correcto, ya que es más o menos una especie de modelo de movimiento manual. En el caso de energía distinta de cero, supongo que no debería ser un problema ver el Big Bang caliente. En realidad, la energía del universo no es absoluta o constante y no debería ser definible, rompiendo el modelo de energía cero .

Permítanme reformular un poco la pregunta: después del Big Bang pero antes de la inflación, ¿la energía neta del universo era cero o no? ¿Y después de la inflación? Verás, todavía tengo la sensación de que si rebobinas la historia del universo, la energía positiva de la materia y la energía negativa del espacio se juntan y terminas con un poco de nada. Cuál es el big bang.
@Henk Reformulé la respuesta por completo y eliminé partes innecesarias.
Con el modelo tradicional del Big Bang (que no contiene inflación), el universo comenzó con energía cero No, consulte physics.stackexchange.com/questions/2838/…
@Ben Estoy hablando del modelo de energía cero , por supuesto.