Física me esto:
El principio de equivalencia tiene definiciones físicas rigurosas que dicen, por un lado, que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales. Esto quiere decir que el comportamiento del universo es el mismo para cualquier sistema independientemente de la velocidad. y posición según la relatividad especial. La relatividad general incluso establece algunos tipos de paralelos para la aceleración. y la curvatura del espacio-tiempo, aunque todavía deja algunos marcos de referencia con una geometría del espacio-tiempo obviamente más complicada.
El principio copernicano es la "noción" o "filosofía" de que ni los humanos ni ningún grupo determinado que examina el universo tiene una visión privilegiada. La idea se ha generalizado para extenderse desde la intención original que se aplica a la Tierra para extenderse hacia adentro hasta un individuo humano, o hacia afuera hasta nuestro grupo local de galaxias. En la escala más grande, hemos encontrado que la distribución y las características de la materia en todo el universo son aproximadamente homogéneas, como el último ejemplo de este principio, sin dejar ninguna ubicación o colección de materia privilegiada.
Correlatos constantes de Hubble y entre dos puntos cualquiera en el espacio, lo que define las coordenadas comóviles, lo que identifica un punto dentro de la malla de materia que se hincha y acelera constantemente y que llena el universo. Sin pérdida de generalidad diré que es verdaderamente independiente y no privilegiado, pero tiene un valor claramente preferido, que es el que coincide con el flujo promedio de materia alrededor . Reflexiona por un segundo para notar que es una visión privilegiada del universo aunque no es privilegiada con respecto a las leyes físicas del universo. ¡¿Por qué por qué por qué?!
Espero desestimaciones rápidas del "problema" debido al hecho de que el principio copernicano no es un principio físico y, por lo tanto, puede estar cómodamente equivocado. Pero todavía parece que las implicaciones no serían triviales y mantendrían a los físicos despiertos por la noche. En última instancia, si realmente encontramos la "Teoría unificada de Grant", debería permitir completamente la Invariancia de Lorentz Y proporcionar alguna forma para que el big bang cree materia que es aproximadamente estacionaria con respecto a otra materia (cercana). Si no, ¿por qué el Big Bang no creó materia con y el impulso que abarca para una dada ? Obviamente, eso no tendría sentido, ya que las colisiones liberarían energía infinita. Pero, ¿no sería más consistente con el principio copernicano y al mismo tiempo permitido por leyes físicas consistentes tener galaxias volando a , permitido por algún tipo de probabilidad reducida de interacción? Entonces la materia podría ocupar uniformemente ambos y . Nunca he oído que esto se mencione como un problema.
¿Por qué el Big Bang creó materia a lo largo del tapiz de las coordenadas comóviles? ¿Se puede decir que alguna teoría física prediga o niegue esto?
El universo de hoy no se parece en nada al universo justo después del Big Bang. Lo que en realidad fue "creado por" el big bang (o más bien, lo que nuestras teorías físicas actuales predicen que existió muy poco después del big bang) fue un plasma de partículas elementales a una temperatura extremadamente alta (miles de millones, trillones, etc. de Kelvin dependiendo de qué tan atrás vas). Este mar de partículas de alta temperatura habría llenado el espacio de fase, tal como sugiere: las partículas estarían en posiciones aleatorias experimentando movimientos aleatorios, y muchas de ellas se estarían pasando entre sí a altas velocidades.
Pero a medida que el espacio se expandió, las partículas se dispersaron y la densidad de energía del universo disminuyó. Una vez que la densidad de energía cayó lo suficiente, las partículas comenzaron a interactuar, primero a través de la fuerza fuerte, luego la fuerza electromagnética y luego la gravedad. Estas interacciones, que son necesarias para la formación de grandes estructuras como las galaxias, tienden a ralentizar las partículas masivas de alta velocidad y transfieren su energía a fotones (el CMB) y gravitones. Para decirlo de otra manera, es básicamente imposible reunir la cantidad de partículas requeridas para formar algo como una galaxia (o un cúmulo o un universo) si todas se cruzan a gran velocidad.
Para ganar más especificidad en esta discusión, quiero considerar un caso determinado, y con la esperanza de que pueda proporcionar "parte" de la respuesta, lo pondré aquí. Digamos que somos una partícula en la época electrodébil, donde las temperaturas eran . Es posible que lo hayas adivinado, pero esto pondría las velocidades de las partículas cerca de la velocidad de la luz. ¿Pero qué tan cerca? Lo intentaré aquí. En primer lugar, por la simple definición de temperatura encontramos lo siguiente para la energía cinética.
con un alto tendremos velocidades relativistas y bastará con fijar el valor anterior, encontrado para la época electrodébil, en sólo .
Sí, estas son unidades de Joules... para una sola partícula. Somos bastante completamente relativistas. Ahora encontremos la velocidad, asumiendo que es un electrón.
Para partículas altamente relativistas encontrarás:
numéricamente, solo puedo escribir esto ligeramente indirectamente.
Ahora, esto es solo para demostrar que las partículas en la sopa de alta energía del universo primitivo iban tan rápido que eran efectivamente indistinguibles de la velocidad de la luz, aunque pequeñas diferencias en la velocidad hacen una gran diferencia en la energía de una colisión. a esta velocidad
Por supuesto, lo gracioso de esto es que el universo primitivo en realidad encaja bastante bien con mi concepto de la materia viajando a casi todas las velocidades posibles en todos los lugares (casi). En un plasma del universo tan primitivo, sería difícil distinguir qué partícula estaba más cerca del vector de impulso neto cero. La gran pregunta filosófica, sin embargo, parece ser qué dinámica podría crear tal equilibrio de impulso. ¿Podría el universo de alguna manera encontrar una manera de crear un universo donde no se prefería, y luego las cosas se equilibran para que así sea? Si consideramos que el universo proviene de una verdadera singularidad, entonces tal vez podría ser que originalmente todo lo posible existió y esto luego evolucionó en todos los posibles existente. Tengo tantos problemas para imaginar eso como para imaginar un universo infinito en primer lugar.
La expansión cosmológica es completamente "copernicana" en este sentido: cualquier observador en cualquier galaxia lejana verá que nuestra galaxia se mueve en dirección opuesta. aproximadamente simétrico (no exacto porque el modelo y el universo real tienen discrepancias de falta de homogeneidad) pero a escala cosmológica la ley es completamente covariante en diferentes puntos del espacio
cualquier variación aproximada en una densidad de momento presumiblemente completamente covariante de la materia cerca de la era de Planck debería haber podido termalizarse después de que terminó la etapa de inflación, aunque ciertamente no sabemos cómo se distribuyó la materia y la energía cerca de esta era de Planck.
Espero haber aclarado la confusión, o tal vez no entendí bien tu pregunta.
Usted pregunta: ¿por qué no hay estrellas o galaxias que se muevan entre sí a velocidades cercanas a la velocidad de la luz?
La respuesta es simple: si tales estrellas y galaxias existieran ahora, la presión de la luz del CMB, la luz de las estrellas y la viscosidad del medio interestelar las ralentizarían con bastante rapidez. Esto iría acompañado de un enorme calentamiento.
Pero aún queda una pregunta, ¿por qué no podría haber materia moviéndose a velocidades cercanas a la velocidad de la luz antes, justo después del Big Bang?
La respuesta también es simple: tal materia realmente existió . La velocidad a la que las partículas de materia se mueven entre sí determina la temperatura. La temperatura es solo una característica estadística de la energía cinética y la velocidad. Cuanto más cercano sea el momento del Big Bang que consideremos, mayor será la temperatura y mayor será la energía cinética de las partículas y sus velocidades relativas entre sí.
Las coordenadas de movimiento son relativas a un universo donde la materia se encoge.
Cualquier medida que hacemos es una relación entre una cantidad y un estándar elegido.
Cualquier medida es una cantidad adimensional. Si medimos una expansión puede indicar que la unidad de medida se está acortando.
Todos los sistemas de unidades que utilizamos son unidades atómicas .
Pero no solo podemos exprimir la longitud del átomo, también su masa tiene que disminuir a medida que pasa el tiempo. También la unidad de tiempo varía con el tamaño del átomo, siempre que c, G,
, las propiedades del espacio (y los campos) son realmente constantes.
Ahora tenemos que decidir: ¿el espacio se expande o la materia se encoge?
Sucede que somos antropocéntricos y pensamos que el átomo es invariante.
¿Preferimos admitir que el 'espacio' se expande o, como yo, que la 'materia se encoge'?
No tenemos base, a priori, para afirmar lo uno o lo otro.
Se debe hacer un estudio para estudiar cómo las leyes de la física se cumplen en un sistema de unidades, el comoviente, que no se derivan de 'nuestros' estándares atómicos donde se cumplen las leyes.
Se realizó un estudio preliminar que muestra que las leyes de la física son válidas en ese escenario:
una variación temporal relativista de la materia/espacio se ajusta tanto a los datos locales como cósmicos.
Nadie se atrevió a decir un solo argumento (hasta ahora) en contra de esa nueva teoría. En mi punto de vista no hay argumentos para negar la corrección del estudio.
En un futuro muy cercano se publicará un estudio definitivo que revelará un universo escalable , autosimilar.
Pero el marco de referencia 'preferido' es fuerte, como absoluto, y a la física no le gusta esta noción. De manera sorprendente, nadie se dio cuenta de que la noción de un átomo invariante es también una referencia absoluta.
El Sol y las estrellas son los faros (referencias) de los navegantes. Ahora supongamos que se borran todas las estrellas del cielo. ¿Estamos perdidos? NO.
Afortunadamente aún existe una referencia disponible, como ninguna otra, común a todos los observadores, que es: El Referencial de la Luz, el CMB . No es un referencial de Einstein porque no se adhirió a ningún observador. Solo con este referencial podemos decir: la Tierra se mueve a 1 rev/día (sideral, hora local, es decir definida con nuestros átomos) ya 369Km/s (+- ver WP) en dirección a la constelación de Leo. ¿Por qué este referencial CMB es tan especial, tan absoluto? Es el único donde un fotón liberado se propaga isotrópicamente. El CMB puede proporcionar una unidad de longitud y tiempo común a todos los observadores. Incluso si no nos gusta la palabra absoluto, es un marco de referencia preferido. No tengo ninguna duda.
Alan Romero