Roger Penrose: La frialdad del universo durante los primeros instantes de la gran explosión

Por Francisco R. Villatoro, el 27 octubre, 2010. Categoría(s): Ciencia • Física • Libros • Personajes • Physics • Relatividad • Science ✎ 20

El universo en los primeros instantes de la gran explosión era muy caliente y muy frío a la vez. Muy caliente porque la temperatura de la materia y de la radiación electromagnética tienden a infinito cuando nos acercamos a la singularidad inicial. Muy frío porque no hay ondas gravitatorias ni agujeros negros cuando nos acercamos a ella. La “temperatura gravitatoria” del espaciotiempo se acerca a cero en el inicio del tiempo. Una paradoja que nos trata de explicar Roger Penrose, físico matemático de la Universidad de Oxford, Reino Unido, en su último libro “Cycles of Time.” Penrose es uno de los científicos más creativos y fértiles de nuestro tiempo, además de uno de los grandes divulgadores científicos. ¿Por qué el futuro es tan diferente del pasado? ¿Por qué un huevo roto en mil pedazos nunca vuelve a recomponerse? Según Penrose esta diferencia es ficticia. En un futuro muy lejano el universo volverá a alcanzar un estado muy similar al que tuvo en sus primeros instantes. Un estado uniforme altamente improbable que el universo volverá a alcanzar cuando todos los agujeros negros se hayan evaporado y el espaciotiempo en expansión se haya vuelto plano e isótropo sin ninguna irregularidad. Nos lo cuenta Lee Smolin, “Cosmology: Space‐time turn around,” Autumn Books, Nature 467: 1034–1035, 28 October 2010.

Penrose afirma que la flecha del tiempo se explica por la evolución del universo a partir de un estado muy especial, simple, homogéneo, isótropo y muy poco probable. Según la segunda ley de la termodinámica, la entropía (el azar) tienden a aumentar y aparece la flecha del tiempo. En un futuro muy lejano el universo estará dominado por una “energía oscura” asociada al espaciotiempo vacío que alcanza un valor constante (al menos en los modelos más simples de la energía oscura). La energía oscura acelera la expansión, diluyendo la materia y la radiación. Todos los agujeros negros se evaporarán y toda la materia (partículas elementales) decaerán en fotones y otras partículas sin masa. Si estas hipótesis son ciertas, el universo volverá a alcanzar un estado muy similar al que tuvo en los primeros instantes tras la singularidad inicial: un espaciotiempo plano, homogéneo, isótropo y repleto de un gas de fotones. La única diferencia es que la temperatura y la densidad del universo primitivo son muchos órdenes de magnitud mayores que las de su futuro más lejano. Penrose opina que esta diferencia tiene su origen en un cambio de escala y cual mago se saca un truco de su chistera: la física temprana y tardía del universo no depende de la escala. En pocas palabras, las partículas sin masa, que se mueven a la velocidad de la luz, no tienen asociada ninguna escala de longitud o de tiempo, se mueven como si el tiempo no existiera y como si el universo no tuviera tamaño definido. Para Penrose la identidad del universo temprano y tardío apunta a un espaciotiempo cíclico: el universo temprano es el universo tardío de un época anterior al inicio del tiempo. Según Smolin, “una idea deliciosamente absurda, pero, la verdad, perfectamente posible.” Una idea que no requiere de la inflación cósmica para explicar la gran homogenidad e isotropía de la radiación de fondo cósmico de microondas. Los problemas asociados a cómo parar la inflación (que produce un multiverso en lugar de un único universo) se evitan gracias al toque de la varita mágica de Penrose. No es necesario recurrir a principio antrópico alguno y el tiempo como una rueda tiene su inicio en su propio final.



20 Comentarios

  1. Hablo de memoria, pero me parece recordar que Ilya Prigogine ya proponía algo parecido en su día basándose en la termodinámica, es más, incluso se sacó de la chistera una energía negativa mucho antes del descubrimiento de esta (creo que era en “El fin de las certidumbres”).

  2. Eso es lo mismo que una sola partícula generadora?

    Pregunta simple: ¿Para qué tenemos centro de gravedad?

    Idea descabellada: ¿Para poder desaparecer por un parpadeo?

    No entiendo mucho de casi nada, pero me parece fascinante todo lo que se publica en este sitio.

  3. “la identidad del universo temprano y tardío apunta a un espaciotiempo cíclico: el universo temprano es el universo tardío de un época anterior al inicio del tiempo” pero con menos energia, es decir “la temperatura y la densidad del universo primitivo son muchos órdenes de magnitud mayores que las de su futuro más lejano” y por lo tanto “no es necesario recurrir a principio antrópico alguno y el tiempo como una rueda tiene su inicio en su propio final”.

    ¿ Porqué un final ? ¿Porqué no se inicia otro ciclo ? ¿Acaso porque “esta diferencia tiene su origen en un cambio de escala y cual mago se saca un truco de su chistera: la física temprana y tardía del universo no depende de la escala”? Hmmm…me repita pfv.

    En fin me gustó “Road to Reality” y este tiene buena pinta. Gracias por el resumen.

  4. Sin duda, Penrose gana muchos enteros cuando habla de lo suyo, la física; incluso cuando lanza ideas e hipótesis varias. Si hace lo mismo en otros temas ( Vg: las ideas que plasmó en “La nueva Mente del emperador”), suele acabar en piscinazo rotundo.

    En definitiva, un libro más pare leer.

    Saludos.

    1. ups… me he votado en contra por error… Bueno, aclaro: lo que quise sugerir es que si eliminamos la preconclusión de que la mente no es algorítmica, al menos el libro aporta la idea de que el comportamiento cuántico de muchos elementos biológicos es fundamental para comprender algunas funciones celulares complejas, y llamó la atención sobre el papel de los microtúbulos. Lo de que sean una computadora cuántica ya son pequeños delirios, pero lo del colapso de la función de onda creo que cada vez es más tenido en cuenta en la enzimología. Sería más explícito, pero perdonad el rollo. Saludos. Me encanta este blog y también Penrose.

  5. Sin duda tiene mucha mejor pinta que el libro de Hawking, trata cuestiones más interesantes, y siendo Penrose mejor argumentadas.

    Este tipo de modelos heterodoxos siempre vienen muy bien para escapar de la presión de las modas. Aunque la idea de un universo cíclico no es nueva precisamente.

  6. Desde luego no creo que haya habido una singularidad inicial en la historia del universo: esta idea nace de las ecuaciones de la relatividad general llevadas a los primeros instantes. En mi opinión lo apropiado es aplicar la mecánica cuántica en estos instantes iniciales y no la relatividad general (no es aplicable). Roger Penrose es más matemático que físico, siendo muy bueno en ambos campos. Por otra parte yo creeo que la inflación inicial del universo es inevitable, plausible tanto desde un punto de vista físico como matemático.

    Francis: del 20 al 22 de Febrero de 2011 hay un congreso internacional en la Universidad de Cambridge, Inglaterra, patrocinado por la WSEAS que ya conoces. Voy a dar la conferencia plenaria [1] y, como quizá sepas, puedo llevar a 5 científicos para que presenten cada uno un trabajo, sin coste de inscripciones. Ya tengo a cuatro y me gustaria invitarte. El plazo de presentación termina el 30 de Noviembre próximo. Ya me dirás.

    Antonio Alfonso-Faus

    [1] “Cosmology, Holography, the Brain and the Quantum Vacuum.”

  7. Desde que la New Age ha invadido la física todos quieren escapar del “creacionismo” cosmológico occidentalista rancio hacia el eterno retorno “ciclista” oriental topeguay. Y esto es magnífico. No podemos aplicar al universo conceptos como ‘comienzo’ y ‘final’ por la sencilla razón de que para que un cambio sea registrado necesita un sistema que no cambie y almacene el registro físicamente y en el caso del universo no hay “referente” ni espacial ni temporal, que registre su movimiento o su cambio. Podríamos decir que no hay reloj ni regla posible para medir el universo en su totalidad. ¿Serán ‘eternidad’, ‘ciclicidad’, etc., propiedades “emergentes” del universo y no de sus componetes?
    Saludos

  8. en mi libro TESTAMENTO DEL COSMOS expongo una nueva teoria completa de como funciona la creacion en su unicidad, desde la 4ta y 9na dimension, alli expongo del por que todo es frio y oscuro y que nunca se podia sucederse el big bang, ni exisitr el infinito, la frialdad dentro de millones de globos universales comunicantes debe de existir porque es la unica forma posible de mantener las zonas criticas y de la relatividad, y el infinito es inaceptable por logica, ya que debemos valorar a las energias de todo lo creado, que no podemos pensar en un inflacionario despliegue de espacio, en una carrera loca hacia un infinito, sin valorar a las energias necesarias y a la creatividad de formas de vidas y mecanismos necesarios en una armonizacion tan capaz y perfecta, el big bang, quizas pudiera sucederse en algunas zonas aisladas, pero no llegaria mas alla, porque un big bang invita a que todo desaparezca, y no a como se expone de que daria un genesis a todo, un big bang es un sistema de explosion auto sostenida, donde todo se extinguiria hasta su total consumo, y la creacion es inteligente, aunque no querramos admitirlo, aun estamos aqui, viendo como se comporta la creacion con su perfecta maquinaria y el mas grande laboratorio, jamas visto por ningun ser humano, ni aun se ha podido comprender su forma de trabajo, en el libro tambien explico que la tierra, siempre la han visto tal como nos lo han ensenado en las escuelas, pero estamos totalmente erroneos, ella esta alrrevez, es por eso que se suceden los ciclones llendo a una misma direccion, esto lo sabian los egipcios, los huecos de la capa de ozono nos lo indica, las formas que tienen los continentes tambien, el tsunami, que sucede solamente en un lugar de la tierra, los mayas no supieron explicar el por que del 2012, pero todo esto tiene que ver mas el sol, (tambien alrrevez) y su orbita, la Via Lactea y su gravitacion, hay 9 puntos que lo indican, hay mas globos universales comunicados que arenas en el universo

  9. jose, tienes bastante razon, hay una explosion de teorias, pero todo eso tiene que suceder, porque si no existieran esas teorias no hubieran criticas y expeculaciones, hasta que el ser humano no elija estudiarlas y compararlas, no podran aprender a vivir dentro de la creacion, ni a aceptarse a si mismo y a los que los acompanan en esta nave espacial que es nuestro planeta.
    Rolando Hernandez Rivero.
    Fisico Teorico Cuantico y Humanista.
    autor de TESTAMENTO DEL COSMOS, localizable en google.com.

  10. Lo de la ausencia de escala espacio-temporal para el universo desprovisto de materia no es descabellada. De hecho, es la mejor interpretación posible de la “paradoja” EPR. En ausencia de gravedad todo está solapado, como en los grabados de Escher. Otra cuestión es si esto tiene algo que ver con la conciencia o, en general con la vida.

  11. Nivel 12 + 16 = 28 Borde
    Nivel 7 + 21 = 28 medio
    Nivel 1 + 27 = 28 fondo

    28 ÷ 2 = 14 al centro gravedad

    Fuera del cono tiempo 13 + 14 Centro + 15 = 42
    14 ÷ 42= 0.33

  12. gracias por lo deglobo universal, en verdad, si no lees el libro, no podras comentarlo, ya que aun no sabes como explico el unverso en su maxima expresion, pero ya algun dia me daran la razon, aunque solo lo que necesito es que la humanidad lo comprenda, es mi interes mayor, lo que no se puede es especular, sin haberse informado uno, el libro testamento del cosmos esta escrito durante 23a, y desde el 2006 tiene copyright, mas fue editado en el 2008, alli se explican 6 puntos que corroboran la teoria del tsunami, pero en realidad son 9 puntos comprobables, y la teoria es completa, pero al ser teoria, no necesito exponer ecuaciones, solo explicarlo bien y basta, alli explico el por que no puede sucederse el big bang, ni puede existir el infinito, de como es la 4ta dimension y como son hasta la 9na dimension, y si lo lees tendras la oportunidad de entenderlo, es muy facil, la 4ta diemsnion es una realidad y esta en todo lo que existe.gracias.

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