¿Hubo un primer momento en el tiempo?

Descargo de responsabilidad. Soy matemático, no físico. El alcance de mi formación en física es un par de cursos de secundaria. Por lo tanto, es posible que tenga que ser muy paciente conmigo para comprender su(s) respuesta(s)/comentario(s).

Pregunta. ¿Hubo un primer momento en el tiempo? Entonces, por ejemplo, ¿el pasado está mejor representado por un intervalo abierto? ( t 0 , t pags ) (dónde t 0 denota el supuesto primer momento en el tiempo, y t pags denota el momento presente en el tiempo) o un intervalo entreabierto [ t 0 , t pags ) ? ¿O algo mas?

Discusión. Supongo que la respuesta a esta pregunta depende de qué modelo cosmológico esté en juego. El problema es que no sé nada sobre qué modelos cosmológicos hay para elegir, si es más probable que ciertos modelos sean "verdaderos" (a falta de una palabra mejor) que otros modelos, etc. De hecho, ¡Solo tengo una idea muy aproximada de lo que es un modelo cosmológico !

Si el modelo cosmológico de elección excluye un primer momento en el tiempo, ¿puede extenderse fácilmente para incluir uno? (Tal vez esa pregunta está mal formulada, en cuyo caso me disculpo).

Supongo que la respuesta a esta pregunta depende de qué modelo cosmológico esté en juego. No puedo darle una respuesta a esto (y no estoy 100 por ciento seguro de que las personas mucho mejor informadas que yo puedan hacerlo), pero creo que es más una pregunta de filosofía. Creo que podría considerar restarle importancia a la parte de discusión, ya que este sitio es para conceptos de física de preguntas y respuestas, en lugar de opiniones.
Habiendo dado mis 2 centavos. la mejor de las suertes con él, y posiblemente lea las respuestas a preguntas similares en el RHS de esta página. Los modelos cosmológicos están aquí: en.wikipedia.org/wiki/…
@ Countto10 Bueno, me gustaría evitar cualquier filosofía aquí. Si la física guarda silencio sobre un tema en particular (como qué modelo cosmológico es mejor en algún sentido, o es más probable que sea "verdadero"), entonces eso estaría bien como respuesta. Pero , ¿ la física guarda silencio sobre cuestiones como esa? Seguramente el físico puede discriminar entre modelos en competencia al hacer su física, ¿no?
Supongo que la física parece guardar silencio sobre estos temas para nosotros, los legos, porque no tiene buenas respuestas: la mayoría de nuestras teorías terminan ( es decir , en tiempos tempranos putativos) en singularidades, por lo que sospechamos que no tenemos la imagen completa. Estoy seguro de que la física no guarda silencio sobre estos temas al trabajar en respuestas aún incompletas. En cuanto a un intervalo semiabierto, en un presentimiento, parafrasearía a Aristóteles y diría "Horror". ∂ Universo ≠ ∅ "

Respuestas (5)

Deberías leer el artículo de wikipedia sobre el modelo actual del universo, el modelo del Big Bang .

cama y desayuno

Comenzó asumiendo un modelo clásico de relatividad general donde toda la energía del universo actual estaba contenida, apareció en una singularidad, que se expandió como una explosión y generó el universo observado, y la expansión observada se midió con la constante de Hubble .

A medida que continuaron las observaciones experimentales, se encontró una contradicción entre el ingenuo Big Bang con su singularidad y la radiación cósmica de fondo de microondas, el CMB . En el momento en que sucedió, 380.000 años después de la singularidad clásica del BB, partes del universo no podían interactuar con otras partes debido al cono de luz y, por lo tanto, a la gran homogeneidad que se observa en CMB (a un nivel de 10^-5) no podía ser modelado/explicado con la termodinámica.

Esto requirió la inclusión de una cuantificación efectiva en la singularidad misma del modelo clásico ingenuo, el período de inflación, donde una partícula mecánica cuántica llamada inflaton homogeneizó la singularidad en regiones borrosas, vistas al comienzo de la trama. Por lo tanto, el tiempo y el espacio, no olvide que es un sistema de cuatro dimensiones (x, y, z, t) no tiene un punto de inicio, por lo que el intervalo de tiempo es variable.

Sin embargo, si observa los números, donde los pasos de tiempo son de 10 ^ -32 s y más pequeños, solo hace una diferencia cualitativa en la estimación del origen del universo en el tiempo. Así que es tu intervalo semiabierto, pero realmente irrelevante a nuestro nivel.

¿No es el momento de la tabla? 10 − 43 ¿segundos? Comprendí que esa es la escala en la que los intervalos comienzan a perder significado...?
@JMLCarter tienen un significado antes de eso, excepto que no pueden afectar la medida del tiempo del reloj que usamos aquí y ahora, por lo que hace 14 mil millones de años +/- 10 ^ -32 s no cambia nada en el modelo de largo alcance.
Para ser claro, ¿estás diciendo que debido a los efectos cuánticos nunca aprenderemos nada de la investigación de tiempos más cercanos a 10^-32 segundos desde el Big Bang? (también conocido como irrelevante) ¿Es usted un suscriptor de la anisotropía CMB (para la cual hay evidencia acumulada), y podría ser relevante aquí?
@JMLCarter Estoy respondiendo a una pregunta matemática, si existe una singularidad de punto y, por lo tanto, lo que él llama un "intervalo abierto" puede existir por definición, o si será un "intervalo medio abierto" porque no es un solo punto . Dentro del período de inflación hay una incertidumbre cuántica y no hay singularidad sino una región difusa, el período de inflación termina en 10^-32 en.wikipedia.org/wiki/Inflation_(cosmology)#/media/…
Si BICEP2 logra obtener medidas de ondas gravitacionales en el futuro, es posible que podamos ver la estructura antes de 10^-32
Gracias por la respuesta. Lo estoy interpretando como un "no", es decir, no hay un primer momento en el tiempo en el modelo del Big Bang.

La teoría del Big Bang es el modelo cosmológico dominante en este momento.
Esto sugiere que el Big Bang comenzó en una singularidad, cuando todo el universo estaba lo más localizado posible.
Si la teoría del Big Bang es el modelo aceptado, entonces parece probable en el contexto de la física actual establecida que no se descubrirá ninguna evidencia de tiempo o algo más antiguo que el momento del Big Bang (si existió o no).
La edad del universo se estima en unos 13.800 millones de años.

No soy matemático, pero te daré una interpretación sobre las condiciones de contorno. Mi comprensión del cero es que para un sistema físico real descrito por cero y un infinito real similar,

0 ∗ ∞ será cualquier número finito

(y además, este número puede determinarse mediante cálculo diferencial).
- por lo tanto, los ceros "físicos/de medición" [según la física] retienen algo de información. Sobre esta base, nunca podría haber un tiempo real de t = 0, solo insignificantemente cerca de él. (De manera similar, nunca podría haber un infinito físico). [¿Es posible que nunca haya manzanas en su lonchera? Aparentemente no, siempre hay una pequeña parte de una manzana allí, ya que una manzana es energía.] Supongo que eso quiere decir que se debe incluir el cero, pero aclara lo que realmente es un cero medido. es. O puede excluir un cero absoluto conceptual si lo prefiere; esto puede ser lo que escribió ( t 0 , t pags ] .

No preguntaste, pero observo que no has incluido ningún momento más allá t pags en el intervalo. Eso tiene que ser consistente con lo que estás tratando de representar. Seguramente habrá momentos significativos más allá t pags . La mayoría de las teorías/leyes físicas no tratan t > t pags diferente a t <= t pags . Filosóficamente, la ciencia requiere que los efectos sean reproducibles, y algunos argumentan que, en última instancia, solo son útiles si son predictivos.

+1 mucho más cerca de la pregunta que de mi respuesta.
gracias por aclarar el tema t > t pags . He editado mi pregunta en consecuencia.

De acuerdo, con suerte obtendrá una respuesta más considerada de una persona con más conocimientos, por lo tanto, mi única contribución útil a esta interesante pregunta será mi u/voto :)

Mi opinión es: la física no se ocupa de ningún aspecto del tiempo, aparte de esa "cosa" que registra un reloj. Eso es a la vez empírico y pragmático, y ahorra mucho tiempo.

En lo que respecta a los modelos, podemos correlacionar el "diseño" y la estructura del universo actual con modelos de la abundancia primordial de partículas, al menos con una buena aproximación.

Pero 4 dificultades, por lo menos;

Estamos limitados a las observaciones de lo que podría ser una pequeña parte del universo, debido a la expansión cósmica.

No sabemos de qué está compuesta la Materia Oscura .

No sabemos de qué fuente surge la energía oscura ni por qué la Constante Cosmológica difiere en gran medida de las predicciones. Entonces nuestros modelos, todos ellos, solo explican el 6% de la masa/energía del universo. Tenga en cuenta que podría corregirme fácilmente en este aspecto, así que espero que obtenga una respuesta de la que ambos podamos aprender.

No sabemos qué causó el comienzo del universo ni por qué tenía un valor de entropía tan bajo.

Entonces, según mi conocimiento limitado, ningún modelo actual explica estas características.

Algunos hechos que en su mayoría están de acuerdo con @JMLCarter, y ligeramente en desacuerdo con Countto10. La teoría del Big Bang (BB), tal como se describe en el modelo Lambda CDM, es el modelo estándar y el llamado modelo de concordancia de la cosmología. El universo, según ese modelo, tiene unos 13,8 Gy de edad, así que sí, hubo un tiempo 0. Todavía no conocemos la física que se aplica en algunos tiempos de Planck después de la BB, sigue siendo un área de investigación de la física, llamada gravedad cuántica. Del mismo modo, aún no hemos encontrado la física para explicar la energía oscura, pero sabemos que está ahí. Materia oscura aún no resuelta, als condiciones iniciales. Pero sabemos mucho. Ver wiki.

Stephen Hawking dio una conferencia explorando el comienzo de los tiempos . Señala que el aparente enfoque de nuestro pasado cono de luz (nuestra historia universal) en un solo punto, implica que el Universo (o al menos nuestra parte de él) debe haber tenido un comienzo.

Sin embargo, hay una singularidad en el punto. Las leyes de la física no funcionan allí. Quizás ahí surgió el espacio-tiempo, pero como en la Relatividad General el tiempo no existe sin el espacio, ¿es razonable decir que hubo un primer momento del tiempo, sin espacio que lo contuviera, o un primer punto del espacio, sin tiempo? para definirlo?

En la singularidad, "antes" y "después" no tienen sentido, ya que nuestras nociones de espacio y tiempo dejan de funcionar. En mi opinión, se requeriría un acto de fe para postular un primer momento de tiempo sin un punto de espacio comprensible para definir el tiempo. Si la aparición del espacio-tiempo no se puede describir definitivamente usando las leyes de la física, parece irrazonable en mi opinión suponer que hubo un primer momento de tiempo allí.

El profesor Hawking planteó la hipótesis de una condición sin límites en la que la singularidad no aparece. En su lugar, propuso un tiempo imaginario no limitado por el pasado y el futuro, pero sin embargo parte del espacio. Él y James Hartle propusieron que el espacio y el tiempo imaginario son finitos en extensión, pero sin límites.

El Prof. Hawking dice en el párrafo final de su conferencia:

"...el universo no ha existido siempre. Más bien, el universo, y el tiempo mismo, tuvo un comienzo en el Big Bang, hace unos 15 mil millones de años. El comienzo del tiempo real habría sido una singularidad, en la que las leyes de la física se habría derrumbado. Sin embargo, la forma en que comenzó el universo habría sido determinada por las leyes de la física, si el universo cumpliera la condición de ausencia de límites".

Concluye que "... el espacio-tiempo es finito en extensión, pero no tiene ningún límite o borde". Entonces, es concebible que no haya un primer momento, al menos como entendemos el significado de ese término en nuestro tiempo real.

Hay cierto tiempo temprano en la historia del universo cuando tanto la relatividad cuántica como la general son críticas para comprender la situación. Y dado que actualmente nadie sabe cómo combinar estas dos teorías, significa que hay un tiempo muy temprano en la historia del universo que es completamente misterioso.

Puede haber una cosa sobre la que podamos reflexionar un poco: tanto la relatividad general como las teorías cuánticas tienen algo que decir sobre la relación entre la energía y el tiempo. En la relatividad general, la estructura del espacio y el tiempo están distorsionadas y mezcladas por la presencia de energía. En las teorías cuánticas, existe una relación de incertidumbre energía-tiempo, cuanto más precisamente se conoce el tiempo de un evento, menos precisamente se conoce la energía.

https://en.wikipedia.org/wiki/Incertidumbre_principio#Einstein.27s_box

No es difícil adivinar que estas dos ideas, ambas relacionadas con el tiempo y la energía, podrían tener algunas interacciones interesantes en el entorno extremo del momento inicial del universo.

Lo siento pero no entiendo tu respuesta. ¿Estás diciendo "sí" o "no" a mi pregunta sobre si hay un primer momento en el tiempo? ¿O estás tratando de decir que la física guarda silencio sobre este tema?
Hay un par de cuestiones que hacen que la cuestión del primer momento sea muy sutil. Una es que el tiempo no se puede medir con una precisión infinita en circunstancias ordinarias. A medida que mide el tiempo con mayor precisión, la medición complementaria de la energía se vuelve menos precisa. El otro problema es que la física aún no tiene una teoría que combine la relatividad general y la teoría cuántica de campos, y para comprender realmente los detalles del origen mismo del universo se necesitaría esa teoría combinada... que aún no existe.
¿Hubo un primer momento en el tiempo?
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