¿Qué se ha probado sobre el Big Bang y qué no?

Ok, entonces el universo está en constante expansión, eso ha sido probado, ¿verdad? Y eso significa que era más pequeño en el pasado. Pero, ¿cuál es el tamaño más pequeño que podemos estar seguros de que el universo haya tenido alguna vez?

Sólo quiero saber cuál es la cosa más antigua de la que estamos seguros.

"Probado" es una palabra peligrosa para usar aquí...

Respuestas (3)

El comentario de Spencer es correcto: nunca "probamos" nada en la ciencia. Esto puede sonar como un punto menor, pero vale la pena tener cuidado.

Podría reformular la pregunta de esta manera: ¿Cuál es el tamaño más pequeño del Universo para el cual tenemos evidencia observacional sustancial que respalda la imagen estándar del Big Bang?

Las personas pueden estar en desacuerdo sobre lo que constituye evidencia sustancial, pero nombraré la época de la nucleosíntesis como respuesta a esta pregunta. Este es el momento en que los núcleos de deuterio, helio y litio se formaron a través de la fusión en el Universo primitivo. Las abundancias observadas de esos elementos coinciden con las predicciones de la teoría, lo que es evidencia de que la teoría funciona desde ese momento.

La época de la nucleosíntesis corresponde a un desplazamiento hacia el rojo de aproximadamente z = 10 9 . El corrimiento al rojo (en realidad 1 + z ) es solo el factor por el cual el Universo se ha expandido en escala lineal desde el momento en cuestión, por lo que la nucleosíntesis ocurrió cuando el Universo era aproximadamente mil millones de veces más pequeño de lo que es hoy. La edad del Universo (según el modelo estándar) en ese momento era de aproximadamente un minuto.

Otras personas pueden nominar épocas diferentes para el título de "época más temprana de la que estamos razonablemente seguros". Incluso un escéptico empedernido no debería ir más allá del tiempo de formación del fondo de microondas ( z = 1100 , t = 400 , 000 años). En la otra dirección, incluso la persona más crédula no debería ir antes del momento de la ruptura de la simetría electrodébil ( z = 10 15 , t = 10 − 12 s.)

Voto por la época de la nucleosíntesis porque creo que es el período más temprano del que tenemos evidencia astrofísica confiable.

La evidencia de la nucleosíntesis fue controvertida hace unos 10 o 15 años, pero no creo que lo sea más. Una forma de pensarlo es que la teoría de la nucleosíntesis del big-bang depende esencialmente de un parámetro, a saber, la densidad bariónica. Si usa las observaciones de la nucleosíntesis para "medir" ese parámetro, obtiene la misma respuesta que se obtiene con una gran variedad de otras técnicas.

El argumento a favor de una época anterior como la ruptura de la simetría electrodébil es que creemos que tenemos una buena comprensión de las leyes físicas fundamentales hasta esa escala de energía. Eso es cierto, pero no tenemos pruebas de observación directas de la aplicación cosmológica de esas leyes. Me sorprendería mucho si nuestra teoría estándar resulta ser incorrecta en esas escalas, pero no la hemos probado hasta esos tiempos tan directamente como lo hemos hecho hasta la nucleosíntesis.

La fase inflacionaria tiene evidencia observacional y es anterior a la ruptura de la simetría electrodébil. No iría antes de eso, pero es mucho antes en términos de escalas de energía, algo así como 10 órdenes de magnitud por lo menos.
La abundancia de litio sigue siendo un problema; pero no se sabe si con el BBM o con la física estelar.
¿A qué te refieres con el tamaño del universo aquí? Parece que existen puntos de vista de que el universo era infinito desde el principio.

Para una respuesta alternativa, considere el universo inflacionario. (Busque Inflación (Cosmolgia) en Wikipedia.) Los
cosmólogos dicen que tenemos pruebas sustanciales de la inflación. El momento de la inflación es algo incierto, pero es muy probable que sea muy temprano, si es que ocurrió. Wikipedia dice 10^-36 a 10^-32 segundos.

PD El tamaño, en oposición a la edad, del universo era mucho mayor que 10^-36 segundos luz y puede haber sido incluso infinito.
datos sobre la evidencia, o la falta de ella al 90 % CL, consulte Anomalías de gran ángulo en el CMB por Copi et al (2010/11) "La característica sorprendente de la función de correlación angular de dos puntos, como se ve en la Fig. 5, es no es que no esté de acuerdo con CDM (aunque lo hace a > 90 % CL), sino que en ángulos grandes es casi cero. Esta falta de correlaciones de ángulos grandes es inesperada en los modelos inflacionarios".
Aquí algunos argumentos a favor y en contra de la inflación: physics.princeton.edu/~steinh/0411036.pdf
@JimGraber: lo mejor es medir el tamaño por la distancia al horizonte cosmológico, no el tamaño de un parche de "ahora", y luego la era inflacionaria del universo es pequeña.

BBT no está probado y no puede probarse, y señalo en esta respuesta un nuevo modelo que lo derribará.
Si bien una ley física nunca se rompió y se espera que sea inquebrantable; una teoría va y viene con el paso del tiempo.

En los comienzos de BBT (Big Bang Theory) se esperaba que la gravedad, a su debido tiempo, haría que el universo colapsara. Hace unos años, contra las expectativas, se midió una aceleración de la expansión.
Debido a que el contenido de materia del Universo no está funcionando para poner fin a la expansión, podemos deducir que la Bariogénesis no puede ser un argumento a favor de BBT (la materia juega un papel menor).

La constante cosmológica y la Energía Oscura aparecieron mágicamente para explicar la característica, sin explicar. Es solo un parámetro insertado en las ecuaciones, y proceda como de costumbre.

Para explicar la expansión del espacio observada, es decir medida, tenemos que considerar qué hay detrás de 'hacer una medida', qué referencial podemos elegir, etc,... y hay que buscar más que la explicación ingenua que sabes de.

El modelo ΛCDM (BBT) tiene 6 parámetros: H0, w, ΩΛ, ΩM, ΩR y ΩK

Puedes encontrar aquí una teoría de matar con un solo parámetro (H0) ; este documento fue fechado el 1 de julio de 2011 y presentado a PRX; es de fácil lectura y cualquier estudiante de pregrado puede entenderlo. Espero que los maestros sigan. Estoy muy orgulloso de ver mi nombre en este documento fundacional y me levantaré para defenderlo.

Un modelo autosimilar del Universo revela la naturaleza de la energía oscura

El abstracto

Este trabajo presenta una propiedad crítica pero previamente desapercibida de las unidades de algunas constantes, capaces de sustentar un nuevo modelo autosimilar del universo. Este modelo muestra una variación de escala con invariancia de parámetros adimensionales, una característica de los fenómenos autosimilares que muestran los datos cósmicos. El modelo se deduce de dos resultados observacionales (expansión del espacio e invariancia de constantes) y tiene un solo parámetro, el parámetro de Hubble. Sorprendentemente, las leyes físicas clásicas se cumplen tanto en unidades estándar como en unidades comóviles, excepto por un pequeño término nuevo en la ley del momento angular que está más allá de las posibilidades actuales de medición directa. A pesar de tener un solo parámetro, el modelo es tan exitoso como el modelo ΛCDM en las pruebas cósmicas clásicas, y se obtiene un valor de H0 = 64 km s−1 Mpc−1 del ajuste con datos de supernovas Ia de la compilación Union. Se muestra que en unidades estándar el modelo corresponde a las cosmologías del Big Bang, es decir, al modelo ΛCDM, revelando lo que significa energía oscura. Este modelo de escala (dilatación) es un modelo de un parámetro que parece capaz de ajustarse a los datos cósmicos, que no entra en conflicto con las leyes físicas fundamentales y que no depende de hipótesis, deduciéndose directamente de los dos resultados observacionales mencionados anteriormente.

Intentaré explicar esta novedosa teoría en pocas palabras:
Todos los sistemas de unidades que usamos son 'unidades atómicas' porque se basan en las propiedades de los átomos que nos rodean. Y solo sabíamos aplicar las leyes de la naturaleza si usamos esas unidades.
Somos 'antropocéntricos' y solo podemos imaginar que el átomo es absoluto, invariable en el tiempo. Sí, estamos usando una 'referencia absoluta' y también negando que pueda existir una 'referencia absoluta'.

Una medida es una cantidad adimensional, una relación de dos cantidades: por ejemplo, si estamos midiendo una distancia, en el numerador está la cantidad de longitud y en el divisor está la cantidad correspondiente a la unidad de medida.
Como estamos midiendo una expansión, tenemos que considerar: el espacio se expande, la unidad de medida está disminuyendo (nuestro átomo) o una combinación de ambos.

En el artículo se muestra que las leyes de la naturaleza pueden respaldar una propiedad de escala del universo, donde el átomo ya no es invariable. Se muestra que al elegir un referencial propio, uno comoviente, la energía oscura y la constante cosmológica son artefactos de BBT. El BB ya no es necesario; la era de la inflación ya no es necesaria, etc.

Lo inesperado: (cita)

Las medidas atómicas son conteos numéricos
Ahora veremos que las medidas de las propiedades de los cuerpos usando unidades atómicas son independientes de las cantidades base y dependen del número de partículas o átomos.

No he leído el periódico, y no he estado votando. Sería un servicio para todos nosotros si las personas que votan negativamente documentaran sus objeciones, además de "el big bang es la cosmología consensuada" que, por falta de explicación, asumo. Sin embargo, sería más útil por parte de los votantes negativos documentar dónde creen que esta propuesta está violando las leyes de conservación, o algo por el estilo.
@anna: No creo que valga la pena pasar ni un minuto de discusión sobre esta física obviamente chiflada... El punto sobre el big bang no es que sea un consenso, sino que explica todo bastante bien (es decir, no ha habido falsificación de la teoría todavía). Por supuesto, buscar una teoría alternativa que pueda tener menos parámetros está completamente bien, pero si alguien dice "nuevo modelo que lo derribará". no tiene sentido seguir leyendo. Imagínese que Planck y Einstein dirían "QM derribará la física clásica". Por supuesto, eran inteligentes, así que no habían...
Además, proponer sus teorías (o las de sus amigos) no responde en absoluto a la pregunta que hacía el cartel. Él/ella estaba preguntando qué sabía la comunidad científica sobre el big bang, la comunidad científica ≠ teorías no revisadas por pares. (En general, desaprobé un poco cómo Helder Vélez ha utilizado este sitio como punto de partida para este tipo de "teorías", respondiendo las preguntas más relacionadas tangencialmente con referencias a ellas)
@Marek Soy libre de ser un evangelista (usando el énfasis como lo hace, pero cortésmente) de una nueva teoría que no tiene "almuerzos gratis" ("expansión espacial" y "energía oscura" siempre están creciendo sin causa conocida) y no uno sabe cómo aplicarlo localmente. Eres libre de ser un evangelista de la BBTheory de larga vida. Su comentario implica que obviamente sabe cómo refutar la evidencia formal (y bastante simple) de que la masa NO es invariante (PSE-post) . Con su permiso.
@Helder: No soy un evangelista. Más bien, me gusta considerarme un científico: cualquier teoría que haya pasado la prueba del tiempo (como lo ha hecho BB en las últimas décadas y aún más con las observaciones recientes) es una buena teoría y vale la pena defenderla contra "una teoría" (por falta de de una palabra mejor) que presentas. Por cierto, ¿qué tiene que ver la invariancia de la masa con algo? Es una observación QFT estándar que se conoce al menos desde la década de 1940...
@Marek Cuando era niño, necesitaba 40 pasos para cruzar la calle frente a mi casa. Ahora mido que son 20 pasos y tenemos un consenso, entre todos los que crecieron conmigo, de que el camino se está acortando, respaldado con medidas cuidadosas. Mi mundo especial está hecho de niños iguales y cuando me dijeron que nuestra altura y peso habían cambiado, no podía creerlo. La invariancia atómica de masa/longitud es una afirmación oculta de BBT (no explícita, pero es inevitable y nunca se probó). La unidad de distancia se logra con un átomo local. Si adjuntas el referencial al átomo no puedes ver cómo pueden variar.
@Helder: no existe tal suposición en BBT. BBT se trata solo de modelos cosmológicos en relatividad general. Ahora, para obtener modelos razonables del "comienzo del universo", también se necesita agregar la física de partículas (lo más importante, la nucleogénesis de la que habla Ted). Si uno hace esto, descubre que, basándose en unos pocos parámetros, el modelo concuerda con todas las observaciones que se hayan hecho. Nuevamente, uno puede tratar de encontrar un modelo mejor, pero BBT es correcto en el mismo sentido que lo es la física clásica: ¡cualquier teoría más fundamental tiene que estar de acuerdo con él y explicarlo, no derribarlo!
@Marek Un problema complicado, en cualquier dominio, solo puede resolverse por partes y BBTheory tardó décadas en construirse, capa tras capa. Creo que en el futuro, por ser joven, tendrás la oportunidad de ver la evolución de nuevas teorías. Las leyes físicas nunca fueron refutadas, pero las teorías van y vienen, y esto es bueno para los jóvenes científicos como tú. Tómese su tiempo para leer el periódico. (olvídate de la expresión 'knock it down')
@HelderVelez: ¿entiendes bien la abundancia de H/He? Si no lo hace, su teoría se descarta como inferior a BBT.
@Jerry buscando fechas en [WP-Baryogenesis] ( en.wikipedia.org/wiki/Baryogenesis ) encontró un documento de 1997 titulado ("Baryogenesis, 30 Years After). 1967 es muchos años después del inicio de BBT es suficiente respuesta para tu comentario. La bariogénesis es independiente de BBT y figura en en.wikipedia.org/wiki/Category : Unsolved_problems_in_physics y el 'problema del litio' sigue siendo un problema.La asimetría de materia-antimateria no está resuelta.
@HelderVelez: entonces, ¿por qué diferentes modelos de contenido de materia dan respuestas diferentes para el problema? El problema del litio es real, pero igual de real es el hecho de que la relación H/He es una restricción estricta en los modelos Big Bang.
@Jerry con el BBT, tenemos un comienzo caliente con átomos iguales todo el tiempo. Con este nuevo modelo, el origen está en 0ºK con un escenario posible: neutrones más grandes y de larga vida, decayendo progresivamente en H, y dando lugar a todo tipo de proporciones de isótopos (ver [Webb-1998] ( arxiv.org/pdf/astro -ph/9803165 ) cuando obtuvo una proporción variable de Mg24/Mg26 como una forma posible de explicar la constante alfa variable medida (pg4 1st §)). ¿Cuándo abordará la comunidad el problema de un alfa variable?. (La desintegración nuclear también es función de la variación de (masa nuclear)/(volumen nuclear)) a través del tiempo.
Después de un análisis más detallado, descarté la idea de que había una 'deriva' en la proporción de los nucleidos (ver comentario anterior).
¿Qué se ha probado sobre el Big Bang y qué no?
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