¿No es una singularidad inevitable dado el tiempo infinito?

No soy físico, pero esta es una pregunta a la que he estado tratando de encontrar una respuesta durante años y ninguna respuesta que me han dado me ha satisfecho.

Tengo entendido que la gravedad afecta a toda la materia todo el tiempo para siempre. No hay distancia, tamaño o cantidad de tiempo que pueda cambiar el hecho de que, aunque sea levemente, la gravedad atrae a todos los átomos unos hacia otros.

Basado en esta idea, ¿no es el único final posible para el universo un regreso al mismo estado en el que existía justo antes del Big Bang? Eventualmente, la energía dispersada por el big bang, que, según tengo entendido, es finita (y aún está acelerando la separación del universo en el momento dado) será menor que la fuerza de gravedad que une las cosas.

En ese punto, el universo comenzaría a encogerse en sí mismo y, dado un tiempo infinito, inevitablemente alcanzaría la singularidad una vez más... Quizás solo para crear un nuevo Big Bang y comenzar el proceso nuevamente.

Gran crujido . No imposible, no probable.
"Según esta idea, ¿no es el único final posible para el universo un regreso al mismo estado en el que existía justo antes del Big Bang?" No, este no es el único final posible.
Además de los puntos señalados en la respuesta de Javier, hay varios errores conceptuales en la pregunta. (1) Los modelos actuales no nos permiten hablar sobre el tiempo antes del Big Bang, por lo que no podemos hablar sobre el estado en el que el universo "existía justo antes del Big Bang". (2) La relatividad general tampoco nos permite definir la energía total del universo (independientemente de si el universo es finito o infinito), así que "la energía dispersada por el big bang, que según tengo entendido es finita". no, ni siquiera está bien definido, así que no podemos hablar de si es finito o infinito. [...]
[...] (3) "la energía dispersada por el big bang... sigue acelerando el universo aparte en el momento dado" No, la aceleración es causada por la energía oscura. Sin energía oscura, tendríamos una desaceleración.

Respuestas (1)

No, esta no es la única posibilidad, porque hay dos premisas equivocadas:

  • La gravedad tira de todo, pero eso no significa que todo deba colapsar. Si lanzo una piedra hacia arriba a más de 11 km/s, esa piedra dejará la Tierra y nunca volverá. La gravedad de la Tierra siempre tira hacia atrás, pero la energía de la roca es suficiente para escapar de su atracción. De manera similar, si el universo se expande lo suficientemente rápido (y esto depende de su contenido de materia), la gravedad simplemente podría no ser lo suficientemente fuerte.

  • La gravedad no siempre atrae. De hecho, una densidad de energía constante tendrá un efecto repulsivo. Sabemos que la expansión del universo en realidad se está acelerando , y dado que (probablemente) debe ser debido a una energía uniforme que llena el espacio, la llamamos "energía oscura", aunque no sabemos qué es ni de dónde viene.

Sé que ha pasado un tiempo, pero me encuentro pensando en esto nuevamente. ¿Puede ampliar "La gravedad no siempre atrae. Una densidad de energía constante, de hecho, tendrá un efecto repulsivo"? Además, usted argumenta que la roca nunca volverá en su primer ejemplo; yo argumento que, dado el tiempo suficiente, sí lo hará. Si la gravedad incluso ejerce 1x10 ^ - (algún número arbitrariamente grande) de fuerza como aceleración, eventualmente ganará.
@Ethan: el primer punto no es fácil de explicar, pero la idea básica es que si la densidad es constante en el tiempo (en lugar de disminuir a medida que el universo se expande), la presión debe ser negativa. Y esta presión, que también genera gravedad, supera la densidad y crea un efecto repulsivo neto. Y pueden argumentar todo lo que quieran, pero puedo resolver las ecuaciones de movimiento y mostrar que si la velocidad es lo suficientemente grande, la roca literalmente nunca regresa, porque la gravedad disminuye con la distancia.
eso realmente me aclara mucho, incluso algunos de los otros comentarios sobre la pregunta en sí. Supongo que si la tasa de, digamos, 'decaimiento de la gravedad' es lo suficientemente alta por segundo como para superar la velocidad de decaimiento del objeto, pasaría de 11,0 km/s a 10,9 y algo km/s y posiblemente ni siquiera ver 10.8. ¡Gracias!