¿La datación del universo no viola el concepto de la inseparabilidad del espacio-tiempo?

Parecería que medir la edad del universo desde el big bang requiere separar el espacio-tiempo en un sistema de coordenadas 3D y una línea de tiempo. No entiendo por qué es apropiado tomar la referencia de un observador comóvil como estacionario en el fondo cósmico de microondas cuando esto parece ser una elección basada en nuestra posterior detección de esa entidad.

Bienvenido a Physics Stack Exchange. Creo que a esta pregunta le vendría bien un poco más de detalle. ¿Puedes explicar por qué crees que medir el tiempo desde el Big Bang separa el espacio-tiempo en una singularidad y una línea de tiempo?
¿Qué singularidad sería esa? No hay singularidad en el modelo cosmológico actual.
Espera, retrocede. No entiendo la naturaleza de su queja expresada en la última oración. Detectamos el CMB, nos dimos cuenta de que no estábamos en reposo con respecto a él, descubrimos un marco que no tiene una velocidad particular con respecto al CMB, luego lo llamamos "comomoviéndose". ¿Por qué le resulta confuso que llamemos al marco comóvil en reposo con el CMB cuando fue un marco diseñado para ser así? Y solo pudimos diseñar el marco para que fuera así después de haber descubierto el CMB, ¿verdad?
Aparte del uso de sistemas de coordenadas, es posible que el origen del universo no esté fechado físicamente en modelos cosmológicos que son eternos tanto para el pasado como para el futuro: esos modelos incluyen "Inflación eterna en estado estacionario" de Aguirre & Gratton de 2003, Nikodem Poplawski de 2010 "Cosmología con torsión" y "Cosmología cíclica conforme" de 2010 de Roger Penrose, ganador del Premio Nobel de física 2020 por su trabajo sobre los agujeros negros, que son un factor importante en su modelo CCC. Los modelos de universo dual y multiverso de AG y Poplawski pueden permitir una relación de orígenes entre localidades causalmente separadas.
Con respecto al comentario de 2015 de CurisousOne, ha habido un gran y creciente no. de problemas de observación en el "Modelo Estándar de Cosmología", a veces descrito como el modelo "Lambda/Materia Oscura Fría": Estos problemas son descritos por la física Sabine Hossenfelder, en backreaction.blogspot.com/2021/09/… . (El modelo de Penrose incluye una singularidad en cada una de sus iteraciones temporales).

Respuestas (1)

Tiene toda la razón en que medir el tiempo del Big Bang separa el espacio-tiempo en un bit de tiempo y un bit de espacio, pero esto no es arbitrario.

Cuando queremos describir el universo que nos rodea, debemos elegir algún sistema de coordenadas que podamos usar para registrar cantidades físicas. Cualquiera que sea el sistema de coordenadas que elijamos, tendrá una coordenada que se comportará como el tiempo y tres que se comportarán como el espacio. La relatividad general nos dice que se puede usar cualquier sistema de coordenadas , por lo que no existe una forma única de dividir nuestras coordenadas entre el tiempo y el espacio. Sin embargo, algunos sistemas de coordenadas son más convenientes que otros y, a menudo, es más fácil trabajar con un sistema de coordenadas que con otros.

Otro principio básico de la relatividad es que el espacio-tiempo local siempre se parece al espacio de Minkowski, es decir, el espacio-tiempo plano regular. Y una opción obvia de coordenadas para el espacio-tiempo plano son las coordenadas cartesianas ( t , X , y , z ) con el origen centrado en nosotros mismos. Al elegir estas coordenadas, estamos eligiendo dividir el espacio-tiempo en un t coordinar con una familia de hipersuperficies espaciales para cada valor de t , pero esta es una división natural que es intuitivamente fácil de entender. Incluso esta simple división no es única. Los efectos como la dilatación del tiempo ocurren porque los observadores que se mueven con respecto a nosotros dividen sus coordenadas de una manera diferente y su coordenada de tiempo no coincide con la nuestra.

De todos modos, resulta que para describir el universo en expansión podemos hacer una elección de coordenadas que está muy cerca de las coordenadas simples utilizadas en el espacio-tiempo plano. Llamamos a estas coordenadas comomóviles . La métrica para el espacio-tiempo plano en coordenadas cartesianas es:

d s 2 = − C 2 d t 2 + d X 2 + d y 2 + d z 2

y la métrica para un universo en expansión en coordenadas comóviles es :

d s 2 = − C 2 d t 2 + a 2 ( t ) ( d X 2 + d y 2 + d z 2 )

Así que la única diferencia es ese factor de a ( t ) , que llamamos el factor de escala . Esta división entre el tiempo y el espacio es muy similar a la división que usamos en el espacio-tiempo plano, y elige una coordenada de tiempo que llamamos tiempo comomóvil. La buena característica del tiempo comóvil es que todos los observadores comóviles comparten esta coordenada de tiempo, es decir, todos están de acuerdo en su valor. Como guía aproximada, un observador comóvil es aquel que está estacionario con respecto al fondo cósmico de microondas , y la mayoría de los objetos en el universo están aproximadamente estacionarios con respecto al CMB. Eso significa que la mayoría de los observadores en el universo se están moviendo y, por lo tanto, comparten la misma coordenada de tiempo. Por eso es tan conveniente elegir dividir el espacio-tiempo en espacio y tiempo comóvil.

Entonces, para volver a su pregunta, sí, estamos dividiendo el espacio-tiempo en bits separados de tiempo y espacio. Sin embargo, esta es una división natural que resulta muy útil para describir el universo que nos rodea, por lo que está lejos de ser arbitraria.

Gracias por tu útil respuesta. He editado la pregunta en base a su entrada
@AlanMonroe: al editar la pregunta, ha hecho que mi respuesta no tenga sentido. Idealmente, debe revertir la pregunta a su forma original y luego publicar una nueva pregunta como seguimiento.
No estoy de acuerdo con el término "tiempo de movimiento". Tienes una referencia para eso? Nunca lo he oído usar, yo mismo. Escuché que se usa el tiempo conforme , pero eso no es lo que definiste. Parece que ha definido el tiempo adecuado en el marco comóvil. Llamarlo tiempo de comovimiento, creo, es algo engañoso.
Bueno, es el componente de tiempo de las coordenadas comóviles . ¿Abreviar esto a comomoviendo el tiempo es un pecado? Por supuesto, tiene razón en que también es el momento adecuado de un observador en movimiento.
@JimsBond FWIW, en mi experiencia, el tiempo compartido es parte de la jerga habitual.
@JimsBond: en realidad, acabo de ver que el artículo de Wikipedia que vinculé usa el término "tiempo de movimiento". Así que yar boo apesta!!! :-)
¿La datación del universo no viola el concepto de la inseparabilidad del espacio-tiempo?
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