¿Nuestro universo es plano?

Escuché que nuestro universo es plano. Entonces una pregunta es desconcertante en mi mente. Si nuestro universo es realmente plano, ¿por qué medimos la distancia desde cualquier punto de forma esférica? En otras palabras, ¿por qué decimos que la distancia de comovimiento (radio) es ahora de unos 46,6 mil millones de años luz? Si este radio solo se trata para el universo observable, entonces, ¿cómo encuentra la ciencia que el universo es plano sin saber nada más allá del límite del universo?

Hay algunas preguntas en SO, sin embargo, no asimilan lo que pretendía saber. En esta pregunta, por ejemplo, OP preguntó cuál es la forma del universo. Y también hay algunos términos relacionados con agujeros negros, forma 3D, bola, etc. Aparte de esa complejidad, mi intención es simplemente aclarar, ¿por qué llamamos plano a nuestro universo? Y por palabra plana , lo que entendía por "tener una superficie nivelada; sin zonas elevadas ni muescas". ¿Me estoy perdiendo algún significado alternativo de piso aquí?

No creo que la pregunta sea un engaño de esa, donde el OP sabe que "plano" es la palabra de analogía 2D. Esta pregunta requiere una explicación más básica de la terminología, creo, y en realidad parece que no puedo encontrar una aquí que aborde exactamente eso. <autopromoción flagrante> Esta respuesta , sin embargo, lo hace hasta cierto punto.</autopromoción flagrante>

Respuestas (3)

Y también hay algunos términos relacionados con agujeros negros, forma 3D, bola, etc. Aparte de esa complejidad, mi intención es simplemente aclarar, ¿por qué llamamos plano a nuestro universo? Y por palabra plana, lo que entendía por "tener una superficie nivelada; sin áreas elevadas ni muescas".

En mi humilde opinión, para aceptar la respuesta, debes darte cuenta de la contradicción en la oración anterior: te refieres a una superficie nivelada, pero llamamos plano al universo :) "Plano" en la relatividad general no se refiere a "tener una superficie nivelada; sin elevación". zonas o muescas". Por favor, acepte esto primero.

Ahora pensemos en una pelota (sí, una pelota; no es complejidad). ¿Llamarías a su superficie plana o curva? Yo lo llamaría curvo. Pensemos en una sartén. Yo llamaría a su superficie plana.

Tanto la superficie de una pelota como la de una sartén tienen dos dimensiones. La pelota en sí tiene tres dimensiones obviamente, pero su superficie tiene dos dimensiones. Espero que esto sea sencillo.

Ahora bien, todo lo descrito anteriormente sobre las superficies también se aplica a los volúmenes. Los volúmenes pueden ser planos y pueden ser curvos. El problema es que los humanos no pueden visualizar cosas con flexión tridimensional, por lo que no pueden visualizar un volumen curvo. Pero esto está bien: todavía podemos comprender el significado de plano y curvo, simplemente viéndolo en las superficies, y entender que se puede extender a los volúmenes.

Sin embargo, no se trata solo de visualización y comprensión: los volúmenes planos y curvos (es decir, los espacios) tienen propiedades físicas y matemáticas muy diferentes. Un ejemplo habitual es que en un espacio curvo la suma de los ángulos de un triángulo no es 180 grados. También hay otras propiedades que permiten a los astrofísicos medir la curvatura real del universo. Espero que esto haya sido útil.

“El problema es que los humanos no pueden visualizar cosas con flexión tridimensional, por lo que no pueden visualizar un volumen curvo”. Entonces, ¿cómo lo entendió tu mente? ¿Algún ejemplo alternativo mejor para que la mente humana lo comprenda?

Plano aquí significa "tiene geometría euclidiana" (a gran escala), como se explica en la respuesta de Helen. Observacionalmente, el universo parece plano, es decir, cualquier desviación está dentro de las incertidumbres. Por supuesto, si el universo es infinito, nunca se pueden hacer afirmaciones sobre la totalidad del universo, sino solo sobre nuestra porción observable local de él.

¿Los ángulos de un triángulo hecho de luz, formado en 1D espacio + 1D tiempo suman 180 grados? (considerando la aproximación y la abstracción, la expansión del Universo, las faltas de homogeneidad de la curvatura de la gravitación y el uso de láseres en lugar de mover partículas que interactúan como los quarks o los electrones). Una nota sobre los quarks: los átomos no se traducen mientras se mueven relativamente entre sí: los quarks permanecen en el pasado , desapareciendo en los puntos de interacción en sus posiciones pasadas, intercambiándose con gluones para que permanezcan atrapados dentro de los átomos: así es como ocurre realmente el movimiento relativo de la materia ordinaria observable...
No pude hacer un triángulo en el diagrama de espacio-tiempo de Minkowski con seguridad. Pero si la coordenada de "tiempo" del supuesto espacio-tiempo riemanniano 4D puede ser cualquier dirección arbitraria (al igual que no hay nada especial entre "izquierda" y "arriba", por ejemplo...)

El aspecto del universo descrito como "plano" es la curvatura del espacio-tiempo. En la Relatividad General, la gravedad no se trata como una fuerza, sino como una curvatura de la variedad del espacio-tiempo. A gran escala, el universo se está expandiendo: curvatura negativa como la cima de una colina, donde las cosas ruedan cuesta abajo alejándose unas de otras. Pero la masa provoca una curvatura positiva como un cuenco, donde las cosas ruedan juntas, hacia el fondo del cuenco. En promedio, los dos regímenes de curvatura parecen estar equilibrados, es decir, el universo es, en promedio, plano.

Tu analogía de la curvatura negativa no es del todo correcta. Tanto una colina como un cuenco tienen curvatura positiva, como una pelota. En los tres ejemplos, un triángulo tendría una suma de ángulos >180º y las líneas paralelas se encontrarían, lo cual es característico de la curvatura positiva. Un ejemplo mejor (aunque no perfecto) es el de una silla de montar, donde un triángulo tiene <180º y las líneas paralelas divergen.