Francis en Aparici en Órbita (Más de uno, Onda Cero Radio): El universo cíclico de Penrose

He participado en la sección “Aparici en Órbita” de Alberto Aparici @CienciaBrujula en el programa “Más de Uno” @MasDeUno de Carlos Alsina @Carlos_Alsina en Onda Cero Radio @OndaCero_es. Te recomiendo disfrutar del podcast “¿Qué significa que el universo es cíclico?” iVoox, 07 Nov 2018.

Alberto y Carlos empiezan hablando de ‘Oumuamua como vela solar (Daniel Marín, “¿Es ‘Oumuamua una vela estelar alienígena?” Eureka, 07 Nov 2018), luego “se montan en un tren espacial de la Agencia Cosmológica de Métricas y Relojes que les lleva al pasado del universo; viaje de mentirijilla, claro”. Pasan por el recalentamiento, tras la inflación cósmica, y llegan hasta el universo preinflacionario. Así nos adentramos en los puntos de Hawking (“La cosmología cíclica conforme de Penrose y los puntos de Hawking en el fondo cósmico de microondas”, LCMF, 29 Ago 2018). Tras mi intervención, Carlos y Alberto retornan a ‘Oumuamua.

¿Qué significa esto de que el universo es cíclico? La idea del universo cíclico que todo el mundo imagina es que tras el big bang el universo crece en tamaño, alcanza un tamaño máximo, luego decrece en tamaño y acaba en un big crunch que de lugar a un nuevo big bang. Esta idea tiene un gran problema, la segunda ley de la termodinámica, como descubrió el físico Richard Tolman en 1931. Las leyes de la termodinámica afirman que la entropía no puede decrecer, luego en el big bang inicio de cada ciclo del universo la entropía tuvo un valor mínimo y en la muerte térmica al final de cada ciclo la entropía alcanza un valor máximo. Como resultado, cada ciclo es más largo; o visto al revés, en el pasado cada ciclo fue más corto, y llega un momento remoto en que su duración es cero y tenemos un big bang inicial de todos los ciclos. Así que para prescindir del big bang en una universo cíclico hay que usar un mecanismo que destruya la entropía del universo en el tránsito de un ciclo al siguiente. Penrose recurre a Hawking y afirma que la pérdida de información en los agujeros negros reduce la entropía. En su cosmología cíclica conforme (CCC), en la muerte térmica, el universo está dominado por agujeros negros supermasivos cuya su evaporación por radiación de Hawking vendrá acompañada de una destrucción masiva de entropía.

¿Cómo puede ser el final de un universo el principio de otro? Para que el big bang y el universo tras su muerte térmica sean muy parecidos entre sí, Penrose propone que la física que los describe es invariante a cambios en la escala (tiene simetría conforme). Si no hay ningún reloj para medir el tiempo, ni ninguna regla para medir distancias, no se puede decir que el universo en inicio es pequeño y en su final es grande. No hay ninguna noción de tamaño, luego ambos son muy parecidos entre sí. Por supuesto, la teoría de Einstein para la gravitación no es una teoría invariante de escala por culpa de la masa de las partículas; la masa no es un problema en el big bang ya que entonces ninguna partícula tenía masa. Pero al final de cada ciclo (tras un googol (10100) de años) el universo está dominado por partículas sin masa, fotones y gravitones, resultado de la evaporación de los agujeros negros supermasivos, luego parece tener simetría conforme. Así el final y el principio son ambos invariantes de escala y por tanto muy parecidos entre sí.

¿Qué son los puntos de Hawking y dónde deberíamos buscarlos? Al final del universo habrá agujeros negros supermasivos que se evaporarán emitiendo radiación de Hawking. En la fase final de esta evaporación también se emiten partículas con masa de forma explosiva. Estas partículas son el origen de los puntos de Hawking tras ser amplificadas por la inflación cósmica se observarán como círculos concéntricos en los mapas de la radiación del fondo cósmico de microondas que Penrose ha bautizado como puntos de Hawking. Se trata de un punto caliente rodeado de un círculo más frío de unos 2 grados en el cielo (unas cuatro veces más grandes que el tamaño de la Luna o el Sol en el cielo).

Entonces ¿se han observado estos puntos de Hawking? ¿Se ha demostrado que el universo es cíclico? Roger Penrose y dos físicos más jóvenes (Daniel An y Krzysztof A. Meissner) han buscado estos puntos de Hawking en el fondo cósmico de microondas y han encontrado 10 puntos claros y otros 10 que no están tan claros (uno de ellos en la ventana observacional de BICEP 2, donde se observaron modos B cuyo origen era la emisión del polvo galáctico). ¿Cuántos puntos de Hawking predice el modelo CCC? Hay miles de millones de agujeros negros supermasivos en el universo visible, ¿cuántos habrán dejado puntos de Hawking? No lo sabemos, pero Penrose estima que serían entre miles y millones. Solo se han observado decenas de puntos de Hawking, luego para la mayoría de los cosmólogos se trata de una simple pareidolia. En el CMB están las siglas SH, una mula, un loro y otras más, porque el CMB es ruido gaussiano (amplificado a gran escala por la inflación cósmica). En el ruido se pueden reconocer señales reconocibles. Todos los cosmólogos expertos en el análisis detallado de los mapas del CMB afirman que no hay puntos de Hawking (más allá de los que podría haber en el ruido).

¿Cómo de bien entendemos las primeras etapas del universo? La inflación, el recalentamiento… Ignoramos muchas cosas. Conocemos muy bien la física que hemos explorado en detalle, hasta un nanosegundo tras el big bang, pero en instantes más cortos todo son especulaciones. Poco a poco estamos avanzando en nuestro conocimiento pero hay muchas incógnitas. La inflación y el recalentamiento (el bang del big bang) son especulaciones científicas, razonables, pero aún siguen siendo especulaciones. Algunas de sus predicciones genéricas aún no han sido confirmadas.

¿Qué podemos hacer para conocerlas mejor y así entender no sólo el pasado, sino también el futuro del universo? Necesitamos seguir estudiando el universo con nuevos ojos. Telescopios espaciales y telescopios en Tierra específicos para estudiar la polarización del CMB y profundizar en nuestro conocimiento sobre la inflación cósmica. Así podemos sesgar todas las teorías propuestas en la actualidad y transformar nuestras especulaciones actuales en ciencia asentada.

5 comentarios

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Aulig Aulig

No conocía la CCC hasta que escuché el podcast 179 de CB S&R. Y me parece una teoría muy interesante, en especial la “desaparición” de espacio y tiempo al no haber partículas con masa.

Había pensado que la sucesión de eones y el cambio de escala eliminan el problema de la entropía pues el máximo de un eón es el mínimo del siguiente. Ahora, leyendo este post entiendo que eso provocaría que hubiese un eón primero porque hacia el pasado cada eón sería más corto. Y por eso sería necesario que los agujeros negros supermasivos destruyan entropía. Bueno, en realidad entiendo lo que se dice de la duración de los eones, pero no comprendo por qué. Hubiese esperado que la “desaparición” del tiempo y el espacio “pusiera todo a cero”.

Ramiro Hum-Sah Ramiro Hum-Sah

Aulig:

Yo te recomendaría que te alejarás sin miramientos de estas cosas, el “mecanismo” que propone Penrose para evadir el “problema” de la “muerte térmica” de los eones en el “modelo” cíclico de Tolman es una especulación disparatada que contradice la unitareidad de la mecánica cuántica y con ello la totalidad de la física (no gravitacional) de lo que va de este y todo el siglo pasado.

Además, nótese que todo lo que puse en el párrafo anterior entre comillas es muy vago, Penrose no propone un “mecanismo” sólo dice que los agujeros destruyen información simplemente porque le gusta pensar eso. Y todo lo demás son problemas sobre ideas metafísicas (cosmología de Tolman) asumiendo definiciones erróneas (entropía) reparados en contextos implausibles (pérdida de información) guiados por gustos filosóficos (principio cosmológico perfecto) que contradicen física sólida (inflación) sin ninguna matemática ni pseudo- física precisa.

Además alarma la inmensa arrogancia con la que Penrose escribe el prólogo, habla de que todo el mundo está en un error sobre todo en física fundamental actual pero hay un solitario hombre (una chica en la historia de mal gusto que cuenta) que piensa activamente en la segunda ley y que es él quien está por iniciar “la revolución” ¿Quién será si no él?, usar lo que escribí en el párrafo anterior para hacer una afirmación tan escandalosa y arrogante es definitivamente la actitud más anti científica, tóxica y repugnante que haya visto jamás en un texto que pretende ser divulgativo. Estás son las cosas que no deben llegar jamás a las manos de los jóvenes.

Lo único serio que se puede hacer con “Los ciclos del tiempo” es tomar como ejercicio refutar los malentendidos elementales que tiene Penrose al respecto de conceptos como “entropía”, “equilibrio térmico” y demás cosas.

Mejor usa el tiempo para leer buena divulgación y no hace falta buscar más, el blog de Francis es el lugar perfecto para cultivar vuestro entusiasmo por la ciencia de verdad 🙂

Edson J Vargas Edson J Vargas

Hola Francisco! que buenos tus contenidos, disfruto de cada correo que me llega con tus noticias. Tienes algún podcast sobre esta en particular. Saludos

Eduardo Quintana Argiroffi Eduardo Quintana Argiroffi

A Ramiro Hum-Sah, no creo que sea tan disparatada la Teoria de Penrose, mucho menos que el mismo No tenga bien asumido conceptos como la entropia o equilibrio Termico.
Años atras le restaba importancia a los trabajos de Penrose, actualmente, sin dedicarme a la termodinamica del Universo ni a la investigacion de los agujeros negros, creo que es uno de los mas brillantes Matematicos y a ido a lugares que nadie se atreve a ir. Celebro mucho este trabajo de Roger. Un saludo

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