¿Qué evidencia hay de que el Big Bang no fue solo un fenómeno local?

Esta publicación es la segunda de una serie de publicaciones que se encontraron (cada vez menos) con cierta controversia de la comunidad de física, debido a mi condición de matemático puro al comienzo de tratar de discutir las aplicaciones de mi campo de estudio (hiperbólica 3 -variedades), sobre la cual yo era bastante ignorante. La anterior era: ¿ Podemos ver suficiente parte del universo para tener una opinión válida sobre si se está expandiendo? y los dos siguientes son Con respecto al universo, ¿"casi plano" no significa "no plano"? y ¿ Cuáles son las aplicaciones de la hiperbólica? 3 -Teoría múltiple a la cosmología? Espero que otros puedan apreciar mi elección de evocar una conversación potencialmente molesta en lugar de permanecer ignorante. Por favor ten paciencia conmigo y si digo algo estúpido, házmelo saber y dime por qué.

Cuando decimos "el universo", hay un problema de definición incorporado, ya que si realmente supiéramos qué es, estaríamos acabados. A menudo evitamos esto diciendo "el universo observable", lo que significa vagamente la porción de espacio que está lo suficientemente cerca de nosotros como para ser "teóricamente" medible. De hecho, la definición misma de universo observable incluye la suposición de que se está expandiendo porque, según la teoría, esa expansión es lo que limita la mensurabilidad teórica.

La idea ingenua del Big Bang es que, dado que las cosas se están alejando unas de otras, podemos rastrear su trayectoria hasta un solo objeto más denso, desde el cual deben haber explotado. Dado que solo podemos estar a la altura de una determinada esfera que nos rodea, ¿no es un poco presuntuoso decir que esto caracteriza a toda la creación del universo? (Después de todo, nosotros, como humanos, tenemos una larga historia de sobrestimar el alcance de nuestras observaciones).

Concedamos que el universo observable 4 fue el resultado de tal explosión (tal vez deberíamos llamarlo "un" Big Bang). Mi pregunta específica es, ¿qué evidencia tenemos de que los objetos en el universo en general, más allá de la parte observable, también se originaron a partir de esta misma explosión? Por ejemplo, ¿qué propiedades de la materia podemos estudiar localmente que impliquen esto globalmente, en el sentido matemático? [Como señalé en mi otra publicación (vinculada en la parte superior), un sistema dinámico homogéneo puede muy bien tener múltiples puntos de repulsión y atracción y podríamos estar cerca de un gran punto de repulsión]. Por último, si no tenemos razones para extrapolar tal una cosa, ¿no deberíamos advertir a la comunidad en general sobre confundir "El Universo" con la parte que estamos estudiando, de esta manera?

Lectura obligatoria sobre "objeto denso único": ¿ Ocurrió el Big Bang en un punto?
@ACuriousMind Bien, he mirado la publicación que vinculaste. No creo que responda a mi pregunta. El concepto de un espacio sin centro o límite son topológicamente elementales. Mi pregunta es cómo descartamos que la expansión que observamos pueda ser un fenómeno local. ¿Cómo sabemos que no es solo nuestro cuello del universo el que explotó de la explosión que estamos estudiando? ¿Cómo llegamos a una solución tan global a partir de medidas tan locales?
La mayor parte de la cosmología se basa en la suposición de que el universo es homogéneo e isotrópico a gran escala (y eso es cierto para la parte del universo que podemos observar). Suena como si sus dos preguntas estuvieran esencialmente diciendo. "¿Qué pasa si el universo no es homogéneo e isotrópico fuera de lo que observamos?", y la "respuesta" a eso es simplemente que bien puede ser, pero no tenemos motivos para creerlo. ¡No puede haber ninguna evidencia de eso sobre el universo más allá de la parte observable porque entonces sería observable ya que hay evidencia sobre sus características!
Supongo que debería aprender lo que los físicos quieren decir con estos términos y cómo se relaciona con su uso en matemáticas. Ciertamente existen sistemas dinámicos que tienen regiones que se expanden y se contraen, que se encuentran fácilmente en la naturaleza (por ejemplo, el océano), por lo que no contradicen las leyes del universo. No estoy convencido de que hayamos descartado algo de esta naturaleza a mayor escala.
@ j0equ1nn: Supongo que debería aprender lo que los físicos quieren decir con estos términos... Proporcioné dos enlaces en este comentario en su otro hilo sobre este mismo asunto.
@KyleKanos Los vi y los aprecio, pero no creo que expliquen lo que me falta. En las publicaciones, se presentan básicamente como lo que necesitamos si queremos asumir que nuestras conclusiones se aplican a todo el universo, momento en el que hemos cerrado el círculo. Puedo pensar en otras interpretaciones que harían parecer que las cosas se están expandiendo cerca de nosotros. Por ejemplo, el flujo geodésico en una hiperbólica 3 -múltiples (y, por cierto, hay infinitas estructuras geométricas de este tipo que son tanto isométricas como homogéneas, si eso importa).
Creo que explican lo que te falta, pero parece que eres demasiado inflexible sobre tu propia posición para apreciar las respuestas allí. Tampoco estoy de acuerdo con su evaluación de las respuestas allí, no se asume P, luego Q, por lo tanto, P , pero encontramos Q, que probablemente se explica por P
Con respecto a que el universo no es homogéneo e isotrópico, puede haber solo un poco de evidencia para ello, quizás más reciente que la publicación de esta pregunta y el comentario de ACuriousMind al respecto: Un vacío, hipotetizado por Laura Mersini-Houghton, tiene (supuestamente ) se ha encontrado en el CMB, y tendería a apoyar la falta de homogeneidad como una alternativa a la energía oscura.

Respuestas (1)

Solo puedo responder definitivamente a su última pregunta.

Por último, si no tenemos razones para extrapolar tal cosa, ¿no deberíamos advertir a la comunidad en general acerca de confundir "El Universo" con la parte que estamos estudiando, de esta manera?

¡Hacemos! Esa advertencia se encuentra en muchas respuestas en este sitio. Entre los que no son físicos, según mi experiencia, existe un gran interés en las cuestiones fundamentales relacionadas con el universo (es la necesidad humana básica de saber, que, curiosamente, generalmente desaparece cuando se introducen las matemáticas :) El enlace al que se hace referencia anteriormente debe ser entre las referencias más comunes para ciertas clases de preguntas, como "¿en qué se está expandiendo el universo?".

Esta es realmente la única comunidad general a la que podemos llegar, aparte del raro matemático que vaga por...

Mi pregunta específica es, ¿qué evidencia tenemos de que los objetos en el universo en general, más allá de la parte observable, también se originaron a partir de esta misma explosión? Por ejemplo, ¿qué propiedades de la materia podemos estudiar localmente que impliquen esto globalmente, en el sentido matemático?

¿Cómo podemos responder a esta pregunta, excepto en el balance de probabilidades? Una forma posible de comprobar que la parte oculta es muy parecida a la parte observable es comprobar si hay anomalías gravitatorias. ¿Es una parte de la región observable afectada por una distribución no homogénea de las "cosas" que se encuentran en la parte oculta y, según mi conocimiento extremadamente limitado, no hemos detectado nada en ese sentido?

Hay un sinfín de posibilidades de lo que está más allá de la parte observable, y es inútil siquiera poner una de ellas como ejemplo, ya que todas son indemostrables.

Debido a que no considero esto como una respuesta, creo que es aceptable devolverle la pregunta. ¿Por qué debería haber una diferencia de alguna manera entre la parte observable y la oculta, cuando tenemos evidencia de un comienzo inicial, tenemos una buena idea de por qué tenemos esta división entre observable y oculta, incluso si no tenemos idea de su mecanismo real? Sí, aprecio que esto solo se aplica a la parte observable, pero eso solo resalta la dificultad o imposibilidad de dar una respuesta.

Finalmente, debo decir, como es obvio de todos modos, que esta respuesta simplista e ingenua a su pregunta la da alguien que tiene un conocimiento cosmológico muy limitado, pero me sorprendería, y también me encantaría, si cualquier otra respuesta, por sofisticada y detallada que sea. , alterará significativamente todo lo que he escrito aquí.

Realmente aprecio esta respuesta a la luz del hecho de que mis preguntas pueden ser molestas para muchos físicos. Creo que parte de mi problema es que necesito comprender mejor la diferencia entre la cosmología real y cómo se presenta en la ciencia popular. La gente parece pensar que los físicos creen que tienen una buena suposición sobre cómo comenzó el Universo. Tal vez sea la simplificación excesiva lo que verdaderamente está en juego. Pero... no es difícil encontrar palabras como "demuestra" e "implica" en, digamos Wikipedia, que te da acidez estomacal si eres matemático. Y siento que se debe tener más cuidado con este tema.
Bueno, ningún productor de televisión que quiera mantener su trabajo JAMÁS sugerirá una serie popular sobre grupos de representación, pero uno de cada dos productores usa esa estúpida imagen de una pelota sentada en una cuadrícula de coordenadas para representar la gravedad y el espacio-tiempo deformado, así que tú tener una ventaja allí. La mayoría de las personas que hacen preguntas basadas en la cosmología no pueden escapar de esas caricaturas. Creo que los físicos no confían tanto en la prueba como en la falsificación, porque mientras que una prueba matemática es atemporal (aparte de los axiomas de Godel re y los infinitos de Cantor, ejem...), una teoría física no es necesariamente atemporal y sabemos eso.
Creo que parte de mi problema es que necesito comprender mejor la diferencia entre la cosmología real y cómo se presenta en la ciencia popular. Esto, en mi opinión, es un gran problema. La física es más fácil que las matemáticas para parecer dramática, pero la semana pasada tiré el 50 por ciento de mis libros de divulgación científica (yo estudio por mi cuenta), a pesar de que estaban escritos por pesos pesados, porque el drama superaba los detalles. Si pagaran mejor a los académicos, estas tonterías nunca se escribirían :)
Tocar el asunto exacto. Sin embargo, es interesante traer a colación a Cantor y Gödel porque donde terminaron esas cosas es cuando tenemos que aceptar la incompletitud (Cohen). Con esto aprendemos que no necesariamente se puede probar algo refutando (lo que pensamos que es) su opuesto. Siento que eso arruina mucho la ciencia experimental... tal vez no en la mayoría de las áreas, pero bueno, ¡estamos hablando de "el universo!" Puedo vivir con grupos de representación que no están en la televisión. Pero tal vez los televidentes podrían tragarse un poco más de "esa pregunta es demasiado grande y no sabemos, pero lo que sí sabemos es..."
Bueno, la física no es lógica. Si fuera como dices de Godel y Cantor no podría estar completo. La física está sacando las mejores conclusiones posibles de las observaciones y la manipulación racional de las teorías que pueden explicarlas. Se corrige a sí mismo, en lugar de probar, pero de hecho es capaz de mostrar que bajo ciertas observaciones ciertas conclusiones no son posibles, otras sí, y luego predices otras y llegas a una teoría consistente con algunos límites de aplicabilidad. No es axiomático, pero es racional. En cuanto al universo, ver el siguiente comentario.
En cuanto al universo, no es la probabilidad de que el resto que no podemos ver sea igual a lo que observamos, es que gran parte de lo que observamos es igual (homogéneo e isotrópico, parece seguir las mismas leyes que nosotros). vemos aquí alejándose decenas de miles de millones de años luz y retrocediendo casi 13.700 millones de años. Vemos luz emitida 380.000 años después del BIG BANG, y refuerza lo que vemos de otra manera, con las mismas simetrías y perturbaciones suficientes para causar las galaxias que conocemos. observar. Predecimos un espacio loco no euclidiano, y 100 años después observamos sus ondulaciones. Siguiente comentario por favor
No son los físicos diciendo con arrogancia que saben algo, dentro de ciertos límites y con muchas advertencias, es un matemático que dice con arrogancia que, debido a que conoce los casos en los que hay atractores y repulsores (o lo que sea), puede argumentar que lo que hacemos saber no significa nada. Sabemos que, a partir de todas nuestras observaciones, es probable que el universo sea plano o ligeramente abierto (con cierta incertidumbre, creo que alrededor del 1 o 2 por ciento), y no hemos observado atractores ni big bangs ni lo que sea en ningún otro lugar. Y seguimos buscando. No molesto, sin educación.
@BobBee: esa podría ser una buena base para una respuesta
@BobBee Bob, los comentarios se eliminan, así que creo que si pudieras ponerlos en una respuesta, como dice Kyle, entonces deberías hacerlo. Y si desea incluir algunas definiciones que el OP puede necesitar para seguir sus argumentos y extractos de los enlaces pertinentes mencionados anteriormente, eso podría ayudar. Como digo en mis dos centavos, estaría encantado de obtener otra vista.
@BobBee Donde me pierdes es donde dices "Sabemos que, a partir de todas nuestras observaciones, es probable que el universo sea plano", etc. Si asumimos que el universo es infinito, entonces lo que estás diciendo es que tenemos una confianza mensurable sobre algo basado en haber muestreado el 0% de él. 13,7 años luz fuera del infinito sigue siendo 0. No hemos observado ningún otro big bang, pero este explica el fenómeno hasta nuestros límites de observación, ¿verdad? También creo que la respuesta sería más profesional sin los insultos. Vine aquí admitiendo ignorancia del tema y respetuosamente pidiendo ser educado.
También, por favor, perdóname si parezco arrogante o estoy exagerando mi propio conocimiento. No fue mi intencion. Lo que quise enfatizar es que estoy entrenado en una rama de las matemáticas que tiene aplicaciones a la cosmología, y que estoy al comienzo de explorar esta aplicación. Siento que debería haber una mejor bienvenida para las personas que ingresan desde esta perspectiva y que podemos contribuir. Por ejemplo, mi experiencia en variedades cerradas conduce a una corrección significativa de la lectura recomendada physics.stackexchange.com/questions/136860/…
¿Podría pedirles a todos los involucrados que cuenten hasta 10? No hay necesidad de faltar el respeto de ninguna de las partes. Gracias.
@j0equ1nn. Personalmente, no tuve ningún problema con su publicación, excepto cuando dice que los matemáticos eligen no hablar sobre física, tal vez eso podría interpretarse mal y no creo que los físicos afirmen saber tanto como usted insinúa (con respecto a las presunciones). Pero soy un aficionado total, así que tengo la suerte de no fijarme en frases como esa: ). Tal vez puedas verlo desde la perspectiva de un físico a tiempo completo.
@ CountTo10 Con mucho gusto reformularé eso para que sea menos probable que ofenda a alguien. Lo que realmente quise decir es que mi perspectiva es compartida por otros matemáticos específicos que conozco, que tienden a evitar hablar de física, ¡no que los matemáticos no puedan ser físicos o algo así! Déjame pensar en esto mientras hago algunos mandados y luego intento editar con un enfoque más diplomático.
No te preocupes por ser diplomático, no por el tema. Considero presuntivo el uso de estudios de X para evaluar Y sobre la base de si tiene sentido en el lenguaje/metodología/enfoque/etc. de X, sin estudiar Y. Dudo que ningún físico se sienta insultado por puntos de vista ingenuos. Tal vez molesto si obtienen el Nobel. En cuanto al universo, hay tres aspectos: límites (infinito o finito), curvatura (abierto, cerrado o plano) y topología (simplemente conectado, multiplicado, etc.). Cerrado implica finito pero plano/abierto no implica infinito. Lectura: comience en en.m.wikipedia.org/wiki/Shape_of_the_universe .
Y realmente no puedo publicar una respuesta porque no sé cuál es la pregunta. Si es si solo hubo un Big Bang, está el MWH de universos inflacionarios infinitos y alguna otra hipótesis de multiverso. En su mayoría, es un pensamiento especulativo en física, lo que significa que no se ha probado ni medido, pero que tampoco puede refutarlo. En ese momento, uno tiene que decidir si vale la pena el tiempo. Entonces, la cuestión de los Big Bangs múltiples parece plantearse en ese contexto y, SIN EMBARGO, se argumenta con referencia a las posibilidades de los modelos matemáticos. sí, mucho es posible, pero la verdad científica no es tan fácil
@BobBee Recomiendo ver esta pregunta como un intento temprano, entre muchos a seguir, de un matemático para comprender las posibles aplicaciones de su campo de estudio. A menudo me han dicho que la cosmología es un área natural para aplicar la teoría hiperbólica de 3 variedades, pero tal vez mi primer intento de cruzar la brecha fue demasiado general porque me sorprende sobre todo una disparidad más amplia entre las metodologías de las matemáticas y la física. Desde mi perspectiva, la pregunta es directa (ver título). Si no merece una respuesta, esto me sorprende, pero sobre todo parece indicar una mayor necesidad de comunicación con el paciente.
No, este no es un sitio educativo para convertir matemáticos en físicos. Lea libros, tome cursos, lea documentos profesionales y use este sitio para hacer preguntas sobre algo en lo que haya pensado e investigado por su cuenta. Esa es mi opinión. Sé que hay una intersección, pero de manera similar, los físicos no irían al intercambio de matemáticas para aprender geometría diferencial: pueden tener preguntas específicas, pero no es incorrecto el desarrollo axiomático de la geometría diferencial porque no tiene en cuenta los espacios topológicos. Espero que entiendas mi punto, no es personal o para desanimarte.
¿Qué evidencia hay de que el Big Bang no fue solo un fenómeno local?
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