En un universo finito, ¿qué sucede cuando la luz llega al límite?

Si un universo es finito y no se expande a una velocidad igual o mayor que c, ¿qué sucede cuando la luz u otra forma de radiación electromagnética alcanza el límite?

"Limitado" y "tiene un límite" son conceptos distintos. Puedes tener uno sin el otro.
Esa es mi opinión sobre esto también. Los modelos que conozco para un universo limitado están curvados sobre sí mismos, por lo que la luz no alcanzaría un límite, sino que finalmente viajaría de regreso a donde comenzó, pero eso llevaría mucho tiempo.
Gracias, zibadwa timmy. A los efectos de mi pregunta, ¿la distinción hace alguna diferencia? No estoy nada entrenado en astrofísica.
Gracias, usuarioLTK. ¿Puede señalarme la descripción de un laico de los modelos a los que se refiere?
@gwofatlanta Sí, marca la diferencia, ya que los comportamientos físicos están vinculados a la geometría en la que ocurren, y un "límite" tiene una dimensión inferior al resto del espacio. Siento que no eres la primera persona en cometer este error en este sitio, y se dieron algunas respuestas en un caso anterior que abordaba la distinción matemática y algunas posibles implicaciones físicas, pero no he podido encontrar esa pregunta y respuesta, así que lejos. Tal vez se eliminó o estoy eligiendo los elementos de búsqueda incorrectos...
@gwofatlanta No pude encontrar un buen enlace, es más algo que he leído aquí y allá. Wikipedia lo menciona y dice que los universos con "bordes" rara vez se consideran en.wikipedia.org/wiki/…
@zibadawa timmy: no sé qué concepto sobre el universo y su límite o sus límites es más aceptado hoy en día, pero ¿hay una respuesta a la esencia de mi pregunta para cualquier concepto que sea, o la respuesta para cada distinción? ¿O mi pregunta no tiene sentido en ninguno de los conceptos y no es posible explicar en términos sencillos por qué no tiene sentido?
@userLTK gracias. El artículo de Wikipedia es muy útil. La afirmación de que los espacios con bordes son conceptual y matemáticamente difíciles se hace sin explicación, aunque intuitivamente no parece difícil, así que asumo que la razón es muy técnica. Me pregunto si los conceptos sobre las formas y los bordes del universo se definen de tal manera que la suposición de mi pregunta (la luz alcanza el 'borde' del universo) no puede ocurrir o si, por otras razones, los conceptos no producen un resultado donde la luz llega a un borde.
@gwofatlanta Veré si puedo armar una respuesta en un futuro cercano. Creo que algunas de sus inquietudes se han abordado en otras preguntas y respuestas aquí o en Physics.SE, pero tendré que buscarlas y escribir todo lo que no pueda encontrar que creo que puedo explicar correctamente. Gran parte del meollo de la cuestión se reduce a estudiar una disciplina matemática conocida como "geometría diferencial", es decir, los conceptos básicos de las variedades (de las cuales hay aquellas sin límite y aquellas con límite), y qué son las "condiciones de límite" en física ( y ecuaciones diferenciales).
@zibadawa timmy, gracias por la oferta de preparar una respuesta extensa, pero no deseo que hagas ese esfuerzo. Estoy sobre mi cabeza, me doy cuenta, y puedo aceptar que mi concepción simplista del 'problema' de la luz que llega al 'fin' del universo no es compatible con los modelos actuales del universo. Mi pensamiento expresado en mi comentario a userLTK acerca de si los modelos están restringidos de tales eventos de "borde" o simplemente no producen tales eventos de borde es de más interés para mí ahora.
Compare "En un universo finito, ¿qué sucede cuando la luz alcanza el límite?" con "en la superficie de un planeta finito (digamos, como Marte pero suave), ¿qué sucede cuando un buggy de Marte cruza el límite?"
@RedGrittyBrick, el mars-buggy siempre estará en el límite (superficial), así que ¿no está seguro de que sea análogo? ¿La luz que se acerca normalmente a un punto del límite del universo finito se dobla para ser tangente con el límite en ese punto y luego queda atrapada para siempre propagándose a lo largo del límite?
@gwofatlanta: El punto de la analogía 2D para un universo 3D es que el universo puede ser finito pero ilimitado. Usted (o la luz) puede viajar para siempre sin llegar a ningún límite.
@RedGrittyBrick gracias, creo que lo tengo ahora después de volver a enviar el artículo Wiki.
El antiguo universo del juego Asteroids es finito e ilimitado. los objetos que alcanzan el límite simplemente reaparecen en un lugar diferente del límite, al otro lado de la pantalla.

Respuestas (2)

Un concepto importante que aún no se ha mencionado es el "principio cosmológico". Esta es la idea simplificadora clave para nuestros modelos cosmológicos, dice que el universo es el mismo en todas partes en las escalas más grandes a una edad determinada, por lo que los astrónomos extraterrestres a 50 mil millones de años luz de nosotros que también concluyen que el universo tiene 13,8 mil millones de años será observando casi todas las mismas cosas que somos. Este principio no está probado por datos, pero los datos son consistentes con él, más notablemente la ley de Hubble y la homogeneidad del fondo cósmico de microondas. Nos permite comprender el pasado de nuestra propia parte del universo al ver el pasado de partes distantes (una restricción con la que estamos atrapados dada la velocidad de la luz).

Es por eso que un modelo de universo que es de tamaño finito debe curvarse sobre sí mismo: nada más satisfaría el principio cosmológico. Esto no significa que el principio sea verdadero, significa que no nos vamos a separar de él a menos que tengamos que hacerlo.

"Este principio no está probado por datos"... No hay necesidad de ser tan modesto. Ninguna afirmación científica puede probarse con datos (Karl Popper).

Esta es una de las preguntas más esenciales en cosmología. El primer gedankenexperiment probablemente. Si el universo fuera finito, ¿qué podría haber en el límite? Si hubiera algún tipo de muro, ¿cuál sería del otro lado? ¿Puede el espacio simplemente terminar? ¿Qué impediría a uno empujar más allá del final? Si extiendes tu brazo más allá del final, ¿tu brazo deja de existir? Debido a que no podemos proporcionar respuestas lógicamente consistentes a estas preguntas, aceptamos que solo hay dos posibilidades para los límites del universo: 1) el universo es infinito y no tiene límites o 2) el universo es finito, pero se dobla alrededor y se cierra sobre sí mismo como la superficie de una esfera y no tiene límites. Es decir, no hay fronteras. La alternativa 2 entonces obliga a uno a contemplar que hay al menos una dimensión más en el espacio que la conocida 3.

Un universo finito con curvatura cerrada no requiere otra dimensión. Puede ayudarnos visualizar la curvatura para incrustarla en una cuarta dimensión imaginada, pero no es necesario que la cuarta dimensión esté realmente allí.
@KenG Estoy de acuerdo contigo. Es posible que el postulado de Euclides para líneas paralelas sea simplemente incorrecto y que la geometría de este universo simplemente no sea euclidiana. O bien, el universo, si no es euclidiano en 3 dimensiones, podría ser euclidiano en alguna dimensión superior.
Sí, creo que la pregunta es si el postulado de las paralelas de Euclides se considera como algo que tiene que ser cierto, por lo que si no se cumple en 3 dimensiones, debe haber dimensiones más altas para incorporarlas. O, si no hay razón para ello El postulado de las paralelas de Euclides debe ser cierto, entonces tampoco hay necesidad de incrustar lo que observamos en algo que no observamos. La incrustación puede considerarse simplemente como una imagen conceptual, para ayudar a una mente que se relaciona con el postulado paralelo, a lidiar con un universo que no lo hace. Por otro lado, el universo parece ser plano, después de todo.
En un universo finito, ¿qué sucede cuando la luz llega al límite?
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