Hawking en Breve historia del tiempo: Sin principio ni fin del Universo

Estoy leyendo el libro de Stephen Hawking - Una breve historia del tiempo . No he estudiado cosmología y las ciencias afines. Sin embargo, me interesa saber algunas cosas sobre el extracto tomado de su libro:

En el lado de la observación, el desarrollo más importante con diferencia ha sido la medición de las fluctuaciones en la radiación de fondo cósmico de microondas por parte de COBE (el satélite Cosmic Background Explorer) y otras colaboraciones. Estas fluctuaciones son las huellas dactilares de la creación, pequeñas irregularidades iniciales en el universo primitivo, por lo demás suave y uniforme, que luego se convirtió en galaxias, estrellas y todas las estructuras que vemos a nuestro alrededor. Su forma concuerda con las predicciones de la propuesta de que el universo no tiene límites ni bordes en la dirección del tiempo imaginario; pero serán necesarias más observaciones para distinguir esta propuesta de otras posibles explicaciones de las fluctuaciones de fondo. Sin embargo,

  1. Una de las propuestas mencionadas es que el universo no tiene límites ni bordes en la dirección del tiempo imaginario. ¿Hasta qué punto es esto cierto hasta ahora? ¿Vivimos en un espacio abierto sin fronteras?

  2. En segundo lugar, quiero saber si el universo en el que vivo está cerrado o no.

  3. ¿Qué quiere decir el autor cuando dice que

    vivimos en un universo que es completamente autónomo y sin principio ni fin.

Por favor aclare presentando algunas analogías.

Stephen Hawking es bastante dramático en sus declaraciones allí. Por un lado, el big bang no tiene nada que ver con la "creación". No había teoría/evidencia en 1988 de lo que sucedió antes de T_cosmological = 0 y todavía no hay teoría/evidencia de ello ahora. Son bastantes años según el calendario de cualquiera. Más importante aún, no tengo conocimiento de que nadie tenga alguna idea viable de cómo podríamos encontrar tal evidencia. Medir el fondo de ondas gravitacionales cósmicas podría ser un buen paso adelante, pero eso lleva años y depende del modelo.
Aclare presentando algunas analogías : tenga en cuenta que las analogías cosmológicas y GR suelen ser defectuosas de forma inherente, por lo que pedir analogías puede no ser la mejor idea.
@KyleKanos esto funciona bien: xkcd.com/895
@CuriousOne: Como de costumbre, repetiría que los libros escritos para laicos son totalmente falsos (dejando Uno, Dos, Tres,..., Infinito de Gammow ); sí, me refiero a las obras de Hawking y Kaku; la mayoría de las veces presentan a los profanos una basura de ciencia pop, entretenida pero sin valor. Si bien no digo que su iniciativa sea incorrecta, pero en aras de un lenguaje fácil, realmente presentan más confusión y nada más. Puedo recordar que Kaku escribió una vez en su libro que los electrones pueden estar en muchos lugares alrededor del núcleo. ¡Los electrones son partículas y existen en varios lugares al mismo tiempo! Falso.
@user36790: Triste, pero cierto. Tengo que estar de acuerdo con esa declaración. Los "Primeros tres minutos" de Weinberg fueron, si mal no recuerdo, todavía honestos sobre la diferencia entre lo que sabemos y lo que simplemente inferimos de la teoría. Después de eso, el arte de escribir un libro para profanos parece haber sucumbido al sensacionalismo.

Respuestas (2)

Hawking fue un gran físico pero en sus libros populares no se cuidó y así terminó engañando a mucha gente.

Q1. "Una de las propuestas mencionadas es que el universo no tiene límites ni bordes en la dirección del tiempo imaginario. ¿Hasta qué punto es esto cierto hasta ahora? ¿Vivimos en un espacio abierto sin límites?"

Es difícil responder a esto porque es difícil saber qué quiere decir con "la dirección del tiempo imaginario", o qué quiso decir Hawking con la frase. En matemáticas, a menudo es útil introducir la raíz cuadrada de menos uno para convertir una ecuación en otra ecuación con un cambio de signo; esta es una buena manera de simplificar algunos cálculos, o utilizar un resultado obtenido previamente. Pero eso no resuelve ningún rompecabezas metafísico en absoluto. Muestra cómo las ecuaciones de la física pueden verse en más de una forma; no explica por qué tenemos esas ecuaciones y no algún otro conjunto.

Nuestra comprensión de la cosmología del Big Bang se enfrenta a un período temprano en el que las energías alcanzan la escala de Planck; sobre ese período temprano no tenemos un conocimiento cierto, e incluso las estimaciones aproximadas son casi imposibles. Tal vez el concepto de tiempo en sí mismo ya no sea válido en una etapa tan temprana. Pero incluso si aprendiéramos más sobre eso, todavía no sabríamos cómo o por qué esos componentes particulares del cosmos (cualesquiera que sean) surgieron, en oposición a alguna otra posibilidad.

Q2. "En segundo lugar, quiero saber si el universo en el que vivo está cerrado o no".

Si te refieres a un volumen total finito (sin estar acotado), entonces no se sabe, pero sigue siendo una posibilidad. Si el universo tiene una ligera curvatura positiva en general, entonces es finito. Si es de curvatura plana o negativa, entonces podría ser infinito o finito y con una topología no trivial. Puede elegir a cuál estaría dispuesto a apostar. No apostaría mucho en tu apuesta si fuera tú.

Q3. "¿Qué quiere decir el autor cuando dice que 'vivimos en un universo que es completamente autónomo y sin principio ni fin'?"

Pensé en esto por un tiempo, y mi reacción es como la tuya: es difícil saber qué quiso decir Hawking con esto. Parece estar diciendo que pensó que el mundo físico de alguna manera se explica a sí mismo, o algo así. Pero aquí entra en las áreas de la filosofía llamadas metafísica y epistemología, y en lugar de presentar una introducción útil a las sutilezas de esas áreas, ofrece esta opinión. Lo principal a tener en cuenta es que esta opinión de Hawking es solo una conjetura; no puede derivarse de ningún estudio científico porque es metacientífico. por ejemplo, decir "el universo no tiene principio" es hacer una afirmación metacientífica o metafísica. Decir que "el universo no tiene fin" es igualmente metacientífico o metafísico, porque sugiere que todavía se puede aplicar algún modelo físico en condiciones infinitamente alejadas de aquellas en las que se ha probado, pero eso no es algo científico. No significa que uno no esté autorizado a tener opiniones y corazonadas sobre tales cuestiones. Significa que uno debe saber que son solo eso: opiniones, no conclusiones científicas.

Una de las propuestas mencionadas es que el universo no tiene límites ni bordes en la dirección del tiempo imaginario. ¿Hasta qué punto es esto cierto hasta ahora? ¿Vivimos en un espacio abierto sin fronteras?

¿Hasta qué punto es esto cierto hasta ahora? Es cierto hasta ahora, ya que el tiempo continúa fluyendo mientras lee esto y no tenemos evidencia falsa para demostrar que no sucederá de otra manera en el futuro. ¿Vivimos en un espacio abierto sin límites? Bueno, los científicos han debatido durante mucho tiempo sobre esto y hasta ahora no tenemos evidencia experimental concreta para demostrar que el espacio está limitado.

En segundo lugar, quiero saber si el universo en el que vivo está cerrado o no.

Mira el párrafo anterior.

vivimos en un universo que es completamente autónomo y sin principio ni fin.

Esto necesita una pequeña explicación. Asumiendo que tienes una exposición a la física básica y has leído el libro con mucho entusiasmo, te invito a pensar en esto. Si el universo tiene un comienzo ¿qué existió antes? ¿Acaso toda la materia, el espacio y el tiempo brotaron espontáneamente?

¿Si el Universo tiene un final? ¿Adónde irán todas las cosas que amamos? ¿Solo se vaporizan? Para ser honesto, estas preguntas son muy inquietantes, si no interesantes para una mente lógica, al menos para mí.

Citando a Richard Feynman

A los físicos les gusta pensar que todo lo que tienes que hacer es decir: 'Estas son las condiciones, ¿ahora qué pasa después?'

Para ser muy honesto contigo, Stephen Hawking hizo muchas afirmaciones en este libro que, desde una perspectiva científica, son completamente erróneas. Las verdaderas respuestas no se pueden encontrar en sus libros para profanos, sino en libros de texto de cosmología competentes. Por cierto, no creo que Hawking haya escrito nunca uno de esos.
@CuriousOne ¿Esto hace que la respuesta sea incorrecta? No hay ninguna referencia a Hawking en ninguna parte de la respuesta, pero sí una explicación para una mente entusiasta. Ni siquiera responde la pregunta, pero invita al profano a pensar en algunas preguntas que pueden ser interesantes. Y por cierto, Richard Feynman en realidad los escribió y está documentado . Aclare la instancia específica en la respuesta que no es incompatible si cree que hay alguna.
Sí, hace que la respuesta sea incorrecta. El entusiasmo viene con el trabajo, pero no dicta las respuestas. Sólo la naturaleza puede dictar las respuestas. El problema con la física moderna para el profano es que casi todo lo que encontrará en los libros que están escritos específicamente para ganar grandes cantidades de dinero es incorrecto. Los físicos no piensan en estos temas de la forma en que ustedes piensan basándose en estos libros.
@CuriousOne Sea específico y tenga en cuenta que las generalizaciones subjetivas o basadas en opiniones son difíciles, si no imposibles, de argumentar dado el concepto de este sitio. Se supone que el laico es relativo. La pregunta inspira respuestas que explican "por qué" y "cómo" y son más que una diversión social sin sentido .
No sabemos cuál es la geometría global del universo. Lambda-CDM es simplemente un modelo de concordancia basado en los datos del año pasado y tiene grandes agujeros para los principales efectos físicos como la energía oscura y la materia oscura. "Por qué" no es una pregunta científica y "cómo" es un trabajo de tiempo completo si realmente quieres asumirlo. Eso no es tu culpa, pero siguen siendo los hechos. Hawking sabe estas cosas... que no escribe sobre ellas apropiadamente, eso es su culpa.
@CuriousOne Ahora que descubrimos que es su culpa y usted está de acuerdo con mi primer punto en mi respuesta al señalar que no sabemos cuál es la geometría global del universo. La última línea de mi comentario anterior es en realidad de Physics.SE help . ¿Podemos dirigir nuestra atención al lado lógico de la pregunta ahora? Para ser honesto, yo mismo me convertí en un lego cuando leí el modelo Lambda-CDM , siéntase libre de incluir eso en la respuesta si lo considera relevante.