Se supone que el Big Bang ocurrió hace 13.800 millones de años.
Pregunta: Dado que no existe un tiempo absoluto y que los diferentes observadores no se ponen de acuerdo sobre la cantidad de tiempo transcurrido, ¿cómo podemos decir que el Big Bang ocurrió hace 13.800 millones de años? ¿Por qué este tipo de declaración no sería ambigua?
Por ejemplo, supongamos que Alicia se queda en la Tierra otros mil millones de años. Ahora mide el Big Bang hace (ostensiblemente) 14.800 millones de años. Mientras tanto, Bob va dando vueltas por la galaxia a 0.99c, y cuando regresa, solo han pasado 100 millones de años para él. Su Big Bang es ahora hace 13.900 millones de años. Tanto su afirmación como la de Alice sobre la edad del universo son correctas, lo que hace que cualquier afirmación sobre cuántos años atrás ocurrió el Big Bang sea ambigua.
Siento que me estoy olvidando de algo obvio aquí, pero no puedo ubicarlo. ¿Qué me estoy perdiendo?
En primer lugar, te equivocas bastante acerca de Bob --- cuando regresa, comparte el marco de Alice, por lo que está de acuerdo con Alice en que el universo tiene 14.800 millones de años --- y que una vez pasó mil millones de esos años viajando, durante momento en el que envejeció solo 1000 millones de años, aunque esto no tiene nada que ver con cuánto tiempo hace que ocurrió el Big Bang.
La persona sobre la que quieres preguntar no es Bob, sino Carla, que ha estado viajando a .99c (en relación con la Tierra) durante varios miles de millones de años, y actualmente está pasando por la Tierra. Ella y Alice ciertamente no compartirán una coordenada de tiempo.
Entonces, todavía tiene sentido preguntar ¿ según quién tiene el universo 14.800 millones de años? Aproximadamente la respuesta es: según un observador que ha estado viajando junto con una galaxia. En modelos de relatividad razonablemente simples, no importa qué galaxia elijas. El movimiento de las galaxias (plural) da una coordenada de tiempo global (aunque todavía hay marcos perfectamente legítimos, como el de Carla, que no incorporan esa coordenada de tiempo).
Nadie cree que esos modelos sean exactamente precisos, pero aun así pueden estar lo suficientemente cerca de la verdad como para que uno pueda hablar de la edad del universo calculada en uno de esos modelos y atribuirle algún significado.
Tienes razón, no existe el tiempo absoluto en el universo. Esto es según SR, el tiempo es relativo.
Ahora bien, ¿para quién tiene el universo 13.800 millones de años? A un observador comóvil con velocidad comóvil cero (velocidad peculiar).
La "edad del Universo" de unos 14 Gyr de la que se oye hablar con frecuencia es una buena aproximación para cualquier observador cuya velocidad peculiar no sea relativista en todo momento. En la práctica, estos son los únicos observadores que nos interesan, ya que las velocidades peculiares de cualquier objeto voluminoso (como las galaxias) tienden a no ser relativistas. Si estuviera interesado en el tiempo experimentado por una partícula relativista desde el comienzo del Universo, no sería terriblemente difícil de calcular.
Ahora bien, esto solo es cierto para los observadores no relativistas. Así que tiene razón, no existe un tiempo universal, pero generalmente usamos el CMB (Fondo Cósmico de Microondas) como marco de referencia de fondo.
La relatividad tiene formas de hacer que el tiempo pase arbitrariamente lento, pero no tiene formas de hacerlo arbitrariamente rápido. Entonces, si no se siente cómodo con definir lo que significa "moverse con el universo", hay otra manera. Puede definir la edad del universo como el tiempo más largo posible que cualquier observador puede necesitar para pasar del Big Bang a nuestra posición actual en el espacio-tiempo. (Sin hacer trampa mediante el uso de agujeros de gusano y otras travesuras de viajes en el tiempo) El resultado final, por supuesto, sería efectivamente el mismo.
En el cuadro de la derecha, todas las galaxias están aproximadamente estacionarias. Es decir, la velocidad relativa de las galaxias se debe principalmente a la expansión del espacio. Entonces, la edad del universo se puede calcular consistentemente desde el punto de vista de las galaxias en general, ya que todas comparten el mismo marco de tiempo. Este es un hecho contingente: si la mitad de las galaxias estuvieran a gran velocidad con respecto a la otra, entonces no sería posible definir una edad única del universo.
De https://en.wikipedia.org/wiki/Second#%22Atomic%22_second : "Desde 1967, el segundo se ha definido exactamente como "la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos de el estado fundamental del átomo de cesio-133" (a una temperatura de 0 K)". Asumiendo que el segundo se basa en una medida física y por lo tanto tiene alguna referencia para cuantificarlo, diría que el tiempo no es relativo. Por lo tanto, el segundo es solo una pequeña división de la vida útil calculada del universo. Diferentes medidas de tiempo le darán diferentes tamaños de tiempo. Pero la existencia del universo es absoluta y no depende de una medida de tiempo para seguir existiendo. Si no tuviera vida inteligente, el concepto de tiempo no estaría presente.
Las concentraciones de materia causan la dilatación del tiempo. La hipótesis actual es que antes del Big Bang toda la materia estaba "junta" sin espacio entre ellos. Esta situación significaría que según las leyes de la física el tiempo se detuvo por completo. Por tanto, podríamos decir que el tiempo comenzó con el Big Bang. El tiempo mismo tiene un valor de 13,8 mil millones en términos de nuestros años.
S. Mover