En un video de Sabine Hossenfelder, se menciona que en un universo en expansión, la energía no se conserva. La razón de esto es que no hay simetría de traducción de tiempo, un experimento realizado en un momento no necesariamente dará el mismo resultado que otro idéntico realizado en otro momento, por lo que el teorema de Noether no se aplicará.
Luego continúa afirmando que, estrictamente hablando, esa energía no se puede definir en un universo en expansión, pero si preguntamos cuál sería la energía si el universo no se estuviera expandiendo, y luego vemos qué sucede si comienza a expandirse, tendríamos ver que esta energía no se conserva.
El ejemplo dado es para la luz que se desplaza hacia el rojo a medida que el universo se expande. Ella pregunta a dónde va su energía cuando se desplaza hacia el rojo. Luego responde a su propia pregunta diciendo que "simplemente no se conserva".
¿Es esto cierto? ¿O hay algunos subtítulos que se me han escapado en la explicación? Para aclarar, estoy hablando de la energía total del universo, no de algún sistema particular dentro de él.
Recibí una notificación pidiéndome que edite mi pregunta explicando por qué es diferente de la vinculada . Así que estoy colocando mi comentario sobre el asunto aquí:
La pregunta vinculada pregunta si la energía total es cero, y las respuestas lo reflejan. 3 de 6 igualan el tensor de tensión-energía del universo a cero, pero esto no es lo que tenía en mente cuando hice la pregunta. 1 de las respuestas habla de una región particular del espacio dentro del universo. 1 de las respuestas simplemente reafirma lo que escribí en mi pregunta, sobre la dificultad de definir la energía, y la última simplemente establece que la energía total en el universo no es cero, pero no habla de otros valores constantes.
Además, la única respuesta que recibió esta pregunta está en contradicción con las respuestas de las preguntas vinculadas. Afirma que la simetría de traducción del tiempo es válida para todo el universo en el contexto de GR, mientras que las respuestas a la pregunta vinculada afirman que no es así.
en un universo en expansión, la energía no se conserva. La razón de esto es que no hay simetría de traducción de tiempo, un experimento realizado en un momento no necesariamente dará el mismo resultado que otro idéntico realizado en otro momento, por lo que el teorema de Noether no se aplicará.
Esto es incorrecto. La simetría de traducción del tiempo es lo que conduce a la conservación de la energía. Es decir, la conservación de la energía es una consecuencia del Teorema de Noether donde las ecuaciones que describen la dinámica no cambian con respecto a la traslación del tiempo. El teorema de Noether se aplica claramente. Las ecuaciones de la relatividad general y la cosmología dan soluciones a gran escala y considerando diferentes condiciones y puntos en el universo en expansión. Creo que la confusión surge cuando asumes que solo porque las ecuaciones te dan resultados diferentes de un lugar/tiempo/condiciones a otro, entonces las ecuaciones en sí mismas son incorrectas y, por lo tanto, inaplicables. Este no es el caso.
la energía no se puede definir en un universo en expansión, pero si preguntamos cuál sería la energía si el universo no se estuviera expandiendo, y luego vemos qué sucede si comienza a expandirse, veríamos que esta energía no se conserva. El ejemplo dado es para la luz que se desplaza hacia el rojo a medida que el universo se expande. Ella pregunta a dónde va su energía cuando se desplaza hacia el rojo. Luego responde a su propia pregunta diciendo que "simplemente no se conserva".
Esto nuevamente no es correcto. Si bien es cierto que mientras los fotones viajan a través del Universo en expansión, experimentan longitudes de onda extendidas y las longitudes de onda más largas implican una disminución de la energía. Pero esta disminución de energía no implica que la energía se pierda. La energía debe ir a otro lugar.
De la relatividad general, esta energía (en forma de trabajo) va a provocar la expansión del Universo. Es decir, si pudiéramos invertir la expansión del Universo y el Universo se contrae, ese trabajo se realizará a la inversa y la energía volverá directamente a los fotones.
Kindaichi joven
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