¿Los “universos que rebotan” tienen un comienzo? – UBNow: noticias y opiniones para el profesorado y el personal de la UB

Al tratar de comprender la naturaleza del cosmos, algunos teóricos proponen que el universo se expande y contrae en ciclos interminables.

Debido a que se supone que este comportamiento es perpetuo, el universo no debería tener principio ni fin, solo ciclos eternos de aumento y disminución que se extienden para siempre hacia el futuro y para siempre hacia el pasado.

Es un concepto atractivo, en parte porque elimina la necesidad de un estado llamado singularidad que corresponde al “comienzo del tiempo” en otros modelos.

Pero un nuevo estudio realizado por los físicos de la UB Will Kinney y Nina Stein destaca una forma en que las cosmologías cíclicas o “rebotantes” fracasan.

La investigación muestra que la última versión de esta teoría, un modelo cíclico que resuelve antiguas preocupaciones sobre la entropía, introduce un nuevo problema (o más bien, vuelve a uno antiguo). Los universos cíclicos descritos bajo este modelo deben tener un comienzo, concluyen Kinney y Stein.

“A la gente se le ocurrieron universos que rebotan para hacer que el universo sea infinito en el pasado, pero lo que estamos mostrando es que uno de los tipos más nuevos de esos modelos no funciona”, dice el profesor de física Kinney, de la Facultad de Artes y Ciencias. Ciencias. “En este nuevo tipo de modelo, que se ocupa de cuestiones de entropía, aunque el universo tiene ciclos, todavía tiene que tener un comienzo”.

“Hay muchas razones para tener curiosidad sobre el universo primitivo, pero creo que mi favorita es la tendencia humana natural de querer saber qué sucedió antes”, dice Stein, estudiante de doctorado en Física en la UB, sobre la importancia de este tipo de investigación. . . “A través de culturas e historias, los humanos han contado historias sobre la creación, sobre ‘en el principio’. Siempre queremos saber de dónde venimos.

El estudio, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, se publicó en junio en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. El documento se titula “Cosmología cíclica y completitud geodésica.”

Kinney es el autor de un libro de 2022, “Una infinidad de mundos,” este cuenta la épica historia de la inflación cósmica, una teoría en competencia sobre los orígenes del universo. Según este modelo, el universo primitivo se caracterizó por un período de rápida expansión a partir de una singularidad, seguido por el Big Bang supercaliente, que forjó los elementos primordiales que luego formaron galaxias, estrellas y planetas, y los átomos de nuestro cuerpo y de todos los demás seres vivos.

La inflación cósmica es una teoría líder. Pero se enfoca en lo que sucede durante y después de la era de rápida expansión. No explica lo que precedió a eso, y no describe las condiciones de la singularidad inicial.

Un universo verdaderamente cíclico sortearía estos problemas: si el universo está involucrado en ciclos interminables de expansión y contracción, no necesita tener un comienzo en absoluto. Pero como señala Kinney, estos patrones de rebote plantean su propio conjunto de preguntas insostenibles.

“Desafortunadamente, se sabe desde hace casi 100 años que estos patrones cíclicos no funcionan porque el desorden o la entropía se acumula en el universo con el tiempo, por lo que cada ciclo es diferente del anterior. No es realmente cíclico”, dice Kinney. “Un modelo cíclico reciente soluciona este problema de la acumulación de entropía al proponer que el universo se expande con cada ciclo, diluyendo la entropía. Estiras todo para deshacerte de estructuras cósmicas como los agujeros negros, que devuelven el universo a su estado homogéneo original antes de que comience otro rebote.

“Pero”, agrega, “en resumen, mostramos que al resolver el problema de la entropía, se crea una situación en la que el universo tuvo que tener un comienzo. Nuestra prueba muestra en general que cualquier modelo cíclico que elimine la entropía por expansión debe tener un comienzo.

“La idea de que hubo un momento antes del cual no había nada, no había tiempo, nos molesta, y queremos saber qué fue antes de eso, incluidos los científicos”, dice Stein. “Pero por lo que sabemos, en los modelos que se ocupan de la entropía, debe haber un ‘comienzo’. Hay un punto para el que no hay respuesta a la pregunta: ‘¿Qué vino antes de eso?’

Y, por supuesto, hay otras preguntas de investigación, dice Kinney. “Nuestra prueba no se aplica a un modelo cíclico propuesto por Roger Penrose en el que el universo se expande infinitamente con cada ciclo. Estamos trabajando en eso.