¿Cómo era el mundo antes de la singularidad?
El Origen del Universo
El universo es el término general para designar el vasto espacio y los diversos cuerpos celestes y materia difusa que en él existen. El universo es un mundo material que está en constante movimiento y desarrollo.
"Huainanzi. Taoísmo original" señala: "Las cuatro direcciones arriba y abajo se llaman Yu, y a lo largo de los siglos, se les llama Universo para describir el cielo y la tierra". es el término general para todas las cosas en el cielo y la tierra.
Durante miles de años, los científicos han estado explorando cuándo y cómo se formó el universo. Hasta hoy, los científicos están convencidos de que el universo se formó a partir de un Big Bang que ocurrió hace unos 15 mil millones de años.
Antes de la explosión, toda la materia y energía del universo se reunieron y se condensaron en un pequeño volumen. La temperatura era extremadamente alta y la densidad era extremadamente alta. Luego ocurrió el Big Bang.
El Big Bang provocó que la materia se dispersara en todas direcciones. El universo continuó expandiéndose, y la temperatura también bajó en consecuencia. Todas las galaxias, estrellas, planetas e incluso la vida que apareció posteriormente en el universo estuvieron en este proceso. de expansión y enfriamiento continuos se formaron gradualmente.
Sin embargo, la teoría de la creación del universo a partir del Big Bang aún no puede explicar exactamente qué existía antes de que "toda la materia y la energía se reunieran en un punto".
La "Teoría del Big Bang" fue creada por Gamow en 1946. Es la teoría más influyente en el universo moderno, también conocida como cosmología del Big Bang. En comparación con otros modelos cosmológicos, puede explicar más hechos observacionales. Su idea principal es que nuestro universo alguna vez tuvo una historia de evolución de calor a frío. Durante este período, el sistema cósmico no era estático, sino que se expandía constantemente, provocando que la densidad de la materia evolucionara de densa a delgada. Este proceso de calor a frío, de denso a fino es como una gran explosión.
Según la perspectiva de la cosmología del Big Bang, todo el proceso del Big Bang es: en los primeros días del universo, la temperatura era extremadamente alta, por encima de los 10 mil millones de grados. La densidad de la materia también es bastante grande y todo el sistema cósmico alcanza el equilibrio. En el universo sólo existen sustancias en forma de algunas partículas básicas como neutrones, protones, electrones, fotones y neutrinos. Pero como todo el sistema está en constante expansión, la temperatura desciende rápidamente. Cuando la temperatura desciende a aproximadamente mil millones de grados, los neutrones comienzan a perder las condiciones para la existencia libre. Durante este período, se descomponen o se combinan con los protones para formar hidrógeno pesado, helio y otros elementos químicos; Después de que la temperatura desciende aún más hasta 1 millón de grados, finaliza el proceso inicial de formación de elementos químicos.
La materia del universo está formada principalmente por protones, electrones, fotones y algunos núcleos atómicos más ligeros. Cuando la temperatura desciende a unos pocos miles de grados, la radiación disminuye y el universo es principalmente materia gaseosa. El gas se condensa gradualmente en nubes de gas y luego forma varios sistemas estelares, convirtiéndose en el universo que vemos hoy.
Cosmología del Big Bang
La cosmología del Big Bang es la teoría más influyente en la cosmología moderna. En comparación con otros modelos del universo, puede explicar más hechos observacionales. Su idea principal es que nuestro universo alguna vez tuvo una historia de evolución de calor a frío. Durante este período, el sistema cósmico no era estático, sino que se expandía constantemente, provocando que la densidad de la materia evolucionara de densa a delgada. Este proceso de frío a calor, de denso a fino es como una explosión a gran escala.
Según la perspectiva de la cosmología del Big Bang, todo el proceso del Big Bang es: en los primeros días del universo, la temperatura era extremadamente alta, por encima de los 10 mil millones de grados. La densidad de la materia también es bastante grande y todo el sistema cósmico alcanza el equilibrio. En el universo sólo existe materia en forma de algunas partículas básicas como neutrones, protones, electrones, fotones y neutrinos. Pero como todo el sistema está en constante expansión, la temperatura desciende rápidamente. Cuando la temperatura desciende a aproximadamente mil millones de grados, los neutrones comienzan a perder las condiciones para la existencia libre. Durante este período, se descomponen o se combinan con los protones para formar hidrógeno pesado, helio y otros elementos químicos;
Después de que la temperatura desciende aún más hasta 1 millón de grados, finaliza el proceso inicial de formación de elementos químicos. La materia del universo está formada principalmente por protones, electrones, fotones y algunos núcleos atómicos más ligeros. Cuando la temperatura desciende a unos pocos miles de grados, la radiación disminuye y el universo es principalmente materia gaseosa. El gas se condensa gradualmente en nubes de gas y luego forma varios sistemas estelares, convirtiéndose en el universo que vemos hoy.
El modelo del Big Bang puede explicar uniformemente los siguientes hechos observacionales:
1. La teoría del Big Bang sostiene que todas las estrellas se producen después de que la temperatura desciende, por lo que la edad de cualquier cuerpo celeste. Debería ser más corto que el período desde la temperatura hasta hoy, es decir, debería ser menos de 20 mil millones de años. Las mediciones de las edades de varios cuerpos celestes lo demuestran.
2. Se ha observado que los objetos extragalácticos tienen un desplazamiento sistemático hacia el rojo de las líneas espectrales, y el desplazamiento hacia el rojo es aproximadamente proporcional a la distancia. Si se explica por el efecto Doppler, entonces el corrimiento al rojo es un reflejo de la expansión del universo.
3. En varios cuerpos celestes, la abundancia de helio es bastante grande, y la mayoría de ellos es del 30%. El mecanismo de las reacciones nucleares estelares no basta para explicar por qué hay tanto helio. Según la teoría del Big Bang, la temperatura inicial era muy alta y la eficiencia de producción de helio también era muy alta, lo que puede explicar este hecho.
4. A partir de la tasa de expansión del universo y la abundancia de helio, se puede calcular específicamente la temperatura del universo en cada período histórico. Gamow, uno de los fundadores de la teoría del Big Bang, predijo una vez que el universo actual es muy frío, con una temperatura absoluta de sólo unos pocos grados. En 1965, se detectó radiación de fondo de microondas con un espectro de radiación térmica en la banda de microondas, con una temperatura de aproximadamente 3K. Este resultado es consistente con las predicciones de la teoría del Big Bang, tanto cualitativa como cuantitativamente. Sin embargo, todavía quedan algunos problemas difíciles sin resolver en la cosmología del Big Bang en términos del origen y la distribución isotrópica de las galaxias.
Introducción a la teoría de la selección natural del universo
¿Por qué el universo se parece a lo que observamos? ¿Por qué tiene los valores de esas constantes fundamentales que se han medido hasta ahora? A principios de la década de 1980, el modelo de universo inflacionario más popular se desarrolló bajo el marco del Big Bang en la creación del universo: el universo se expandió entre 10 y 30 veces en menos de 1 segundo después del Big Bang, aproximadamente del tamaño de una naranja, y luego comenzó a expandirse a un ritmo más estable hasta ahora, hace unos 15 mil millones de años, cuando se convirtió en lo que es ahora. En este proceso, los "nudos" de materia formaron gradualmente galaxias, estrellas y vida. La duración del período de inflación en este modelo es clave. Si es un poco más corto, la materia no estará completamente dispersa y el universo original colapsará nuevamente como punto de partida; si es un poco más largo, la materia del universo original estará demasiado dispersa y las galaxias y estrellas no lo estarán; formado, y naturalmente la vida y los humanos no aparecerán. Por lo tanto, surge la pregunta de por qué la inflación es tan precisa. Según las leyes básicas actuales de la física, el "tamaño natural" del universo producido por el Big Bang debería ser sólo un tamaño subatómico, es decir, la longitud de Pucron es del orden. de 10^-35, y un universo así tiene una vida corta. El ex científico soviético Linde propuso el concepto de "universo autoproliferante": "Lo más probable es que el universo que estamos estudiando se haya formado a partir de varios universos primitivos". En 1987, Hawking propuso además el modelo de "universo infantil" que son dos grandes universos. conectado a través de un "tubo" delgado, llamado "agujero de gusano". El universo grande es el universo padre, y puede haber un agujero de gusano libre que se ramifica desde el universo padre en el otro extremo. , un universo bebé. Es decir, además del universo en el que vivimos, puede haber muchos otros universos conectados por agujeros de gusano. En 1992, Zamorin propuso la teoría de la selección natural del universo basándose en sus predecesores. El universo padre está cerrado en el espacio, como un agujero negro. Después de sobrevivir durante un período de tiempo, el agujero negro colapsa en una singularidad que rebotará, explotará y se expandirá hacia un nuevo universo de próxima generación. El punto clave de esta teoría es que las constantes físicas en el universo niño tendrán variaciones aleatorias pequeñas, fuertes o débiles en comparación con las constantes físicas del universo padre. El universo bebé recién nacido puede expandirse a varias veces el número de Pucrons antes de colapsar. En una singularidad nuevamente, el tamaño de la longitud, la variación aleatoria de las constantes físicas puede permitir una pequeña inflación, el subuniverso puede ser más grande y, cuando es lo suficientemente grande, se puede dividir en dos o más regiones diferentes, y cada región colapsa en una nueva. La singularidad desencadena la próxima generación de subuniversos. A medida que pasa el tiempo, algunos universos pequeños colapsan nuevamente. Algunos universos con ciertos valores constantes básicos pueden producir muchos agujeros negros de manera más eficiente y, por lo tanto, son más eficientes que aquellos con otros universos determinados. El universo con el valor constante básico deja más descendientes. Para tomar prestada la terminología de la teoría de la evolución biológica, son "seleccionados naturalmente". Después de la "selección", se producen cada vez más agujeros negros y se forman más universos. Si el universo fue realmente creado por este tipo de "selección natural" en generaciones cósmicas anteriores, entonces deberíamos esperar que el universo en el que vivimos tenga la apariencia observada y tenga exactamente los valores medidos actualmente de las constantes fundamentales. Otro punto importante de esta doctrina se refiere a la existencia de estrellas. En muchos casos, las estrellas son las precursoras de los agujeros negros. En las nubes de gas y polvo todavía se están formando estrellas. Las reacciones químicas que tienen lugar en las superficies de las partículas de polvo de carbono enfrían el gas y provocan el colapso de la nube.
Pero, ¿de dónde proceden las partículas de polvo de carbono? Smolin señaló que el carbono se produce mediante reacciones de fusión nuclear sólo cuando la masa del protón es ligeramente mayor que la masa del neutrón. Si la diferencia de masa entre los dos es mucho mayor que la energía de enlace del núcleo de helio, el protón. Es imposible unirse con neutrones para formar núcleos de helio. Sin helio, la cadena de reacción de fusión se interrumpiría en la primera etapa y no se formarían elementos más pesados. Como resultado, habría muchas menos estrellas. Naturalmente, no habría muchos agujeros negros. Por lo tanto, en cualquier universo, si la diferencia de masa entre protones y neutrones es grande, sólo se crearán unos pocos universos y no habrá lugar para la "elección".