Desde el Big Bang a los agujeros negros
Buy Book - Una breve historia del tiempo de Stephen Hawking
¿Cuál es el tema del libro una breve historia del tiempo?
Echando un vistazo tanto a la historia de la teoría científica como a los conceptos que dan forma a nuestro conocimiento actual del mundo, una breve historia del tiempo (1988) es una visita obligada para cualquier persona interesada en la historia de la ciencia. En este libro, Hawking proporciona un resumen conciso de la historia del universo y la física complicada que lo sustenta, todos presentados de una manera que incluso los lectores que están expuestos a estos conceptos por primera vez pueden comprender.
¿Quién es el que lee el libro una breve historia del tiempo?
- Cualquiera que tenga curiosidad en los orígenes del cosmos, cualquier persona que tenga curiosidad por qué es la física cuántica y cualquier persona que esté interesada en cómo funcionan los agujeros negros
¿Cuál es el fondo de Stephen Hawking?
El doctorado en Física y Cosmología teórica, Stephen Hawking (1942-2018) fue un físico teórico, cosmólogo y autor que es mejor conocido por su trabajo sobre la radiación de vendedor y los teoremas de asa de Penrose. Entre 1979 y 2009, Hawking celebró la profesión de matemáticas de Lucasian en la Universidad de Cambridge, donde también recibió la Medalla Presidencial de la Libertad. También fue miembro honorario de la Royal Society of Arts y miembro de toda la vida de la Academia Pontificia de Ciencias.
¿Qué hay exactamente para mí? Descubre los misterios del universo.
Ver el cielo lleno de estrellas por la noche es uno de los lugares más impresionantes y estimulantes del planeta. Hay algo en el centelleo del universo que nos ruega que tomemos un momento y consideremos algunos de los misterios más profundos del universo. Una breve historia del tiempo contribuirá a la iluminación de estos misterios al revelar los principios que gobiernan el cosmos. Debido a que está escrito en términos comprensibles, ayudará incluso a aquellos que no tienen una inclinación científica para comprender por qué existe el cosmos, cómo surgió y cómo será el futuro. También aprenderá sobre fenómenos extraños como los agujeros negros, que son una especie de vacío que atrae todo (o casi todo) hacia ellos. Aún más importante, aprenderá los misterios del tiempo en sí mismo, ya que estas notas ofrecen las respuestas a consultas como "¿Qué tan rápido pasa el tiempo?" así como "¿Cómo sabemos que está avanzando?"
Con certeza, nunca volverás a mirar el cielo nocturno de la misma manera después de escuchar estas piezas de literatura.
Desarrollar teorías basadas en lo que ha visto en el pasado puede ayudarlo a predecir el futuro.
La probabilidad es que haya oído hablar de la teoría de la gravedad o la teoría de la relatividad. Pero, ¿alguna vez has tomado un momento para considerar lo que realmente queremos decir cuando hablamos de ideas y conceptos? En pocas palabras, una teoría es un modelo que explica correctamente enormes agrupaciones de datos en el sentido más fundamental. Los científicos recopilan y analizan las observaciones científicas, como las realizadas en los experimentos, que luego utilizan la información para crear hipótesis sobre cómo y por qué ocurren los eventos. Los ejemplos incluyen la idea de la gravedad, que fue establecida por Isaac Newton después de estudiar una variedad de eventos que van desde manzanas que caen desde los árboles hasta el movimiento de los planetas. Se desarrolló una teoría de la gravedad utilizando la evidencia reunida por el investigador. Las teorías ofrecen dos ventajas significativas: en primer lugar, permiten a los científicos hacer predicciones precisas sobre el curso de los eventos en el futuro.
Por ejemplo, la teoría de la gravedad de Newton permitió a los científicos anticipar los movimientos futuros de objetos como los planetas. Si desea saber, por ejemplo, dónde estará Marte en seis meses, puede usar la teoría de la gravedad para pronosticar la ubicación con precisión precisa. En segundo lugar, las teorías siempre son refropiables, lo que significa que pueden revisarse si se descubre una nueva evidencia que contradice la teoría en cuestión. Por ejemplo, la gente solía pensar que la Tierra era el centro del universo y que todo lo demás daba a su alrededor. Como resultado de su descubrimiento de que las lunas de Júpiter orbitaban el planeta, Galileo pudo demostrar que no todo realmente giraba alrededor de la tierra. Como resultado, no importa cuán sólida parece ser una teoría en el momento de su formulación, una sola observación futura siempre puede hacerla incorrecta. Como resultado, las ideas nunca se pueden demostrar que son ciertas, y la ciencia es un proceso que está cambiando continuamente.
Un cambio en la forma en que pensamos en cómo se produjeron las cosas en el siglo XVIII, gracias a Isaac Newton.
Antes de Isaac Newton, se creía que la condición natural de un objeto era de completa quietud. Esto implica que si no hubiera una fuerza externa que actuara sobre el artículo, permanecería totalmente quieto. Newton, en el siglo XVII, demostró de manera concluyente que esta noción de larga data era incorrecta. Se presentó una nueva hipótesis en su lugar, según la cual todo en el cosmos, en lugar de ser estático, siempre estaba en movimiento. Newton llegó a esta conclusión como resultado de su hallazgo de que los planetas y las estrellas en el cosmos se movían continuamente en su relación entre sí. Los ejemplos incluyen el hecho de que la tierra gira continuamente alrededor del sol y que todo el sistema solar está girando alrededor de la galaxia. Como resultado, nada es realmente inmóvil. Newton ideó tres leyes de movimiento para explicar el movimiento de todas las cosas en el universo:
Todos los objetos continuarán viajando en un camino recto si no están actuados por otra fuerza, según el primero de las leyes de movimiento de Newton. Galileo mostró esto en un experimento en el que rodó bolas por una colina para ilustrar su punto. Rodaron en un camino recto ya que no había otra fuerza que actuara sobre ellos que no sea la gravedad. Específicamente, la segunda ley de Newton dice que un objeto se acelerará a una tasa que es proporcional a la fuerza ejercida sobre ella. Considere el siguiente ejemplo: un vehículo con un motor más potente se acelerará más rápidamente que un vehículo con un motor menos potente. Esta regla también dice que cuanto mayor es la masa de un cuerpo, menos efecto tiene una fuerza en su movimiento y viceversa. Un vehículo más grande tardará más en acelerar que un vehículo más ligero si dos vehículos tienen el mismo motor.
La gravedad es descrita por la tercera ley de Newton. Afirma que todos los cuerpos del universo se sienten atraídos por una fuerza que es proporcional a la masa de los objetos que se sienten atraídos. Esto implica que si duplica la masa de un elemento, la fuerza que actúa sobre él será el doble de poderoso. Si duplica la masa de un elemento y triplica la masa de otro, la fuerza será seis veces más fuerte.
El hecho de que la velocidad de la luz sea constante demuestra que no siempre es posible medir la velocidad de algo en relación con la velocidad de otro.
Después de ver cómo la teoría de Newton dejó el descanso absoluto y la reemplazó con la noción de que el movimiento de un objeto es relativo al movimiento de otra cosa, podemos ver cómo todavía está en uso hoy. Sin embargo, la teoría también indicó que la velocidad relativa de un elemento es importante. Considere el siguiente escenario: está sentado en un tren que viaja a 100 millas por hora y lee un libro. Tengo curiosidad por saber qué tan rápido estás viajando. Según un testigo que está mirando el tren pasar, viajas a 100 millas por hora. Sin embargo, en relación con el libro que ahora está leyendo, su velocidad es de 0 millas por hora. Como resultado, su velocidad se mide en relación con otro elemento. Sin embargo, se descubrió un defecto significativo en la teoría de Newton: la velocidad de la luz.
La velocidad de la luz es constante, no relativa, y no se puede medir. Se mueve a una velocidad constante de 186,000 millas por segundo. Cualquier otra cosa se mueve a un ritmo más rápido que la luz, la velocidad de la luz se mantendrá constante independientemente. Por ejemplo, si un tren que viajaba a 100 millas por hora se acercaba a un rayo de luz, la velocidad de la luz sería de 186,000 millas por segundo, según la fórmula. Sin embargo, incluso si ese tren se detuvo en una señal roja, el haz de luz aún viajaría a 186,000 millas por segundo. No hace ninguna diferencia quién está mirando la luz o qué tan rápido se están moviendo; La velocidad de la luz siempre permanecerá constante. La hipótesis de Newton está comprometida como resultado de este hallazgo. Cuando algo se mueve, ¿cómo puede la velocidad del objeto permanecer constante independiente del estado del observador? Afortunadamente, la solución se encontró a principios del siglo XX, cuando Albert Einstein propuso su teoría general de la relatividad.
Según la teoría de la relatividad, el tiempo en sí no es una cantidad fija.
El hecho de que la velocidad de la luz permanezca constante fue un problema para la teoría de Newton, ya que demostró que la velocidad no es necesariamente relativa. Como resultado, los científicos necesitan un modelo actualizado que tenga en cuenta la velocidad de la luz. La teoría de la relatividad, creada por Albert Einstein, es un ejemplo de tal teoría. Según la teoría de la relatividad, las reglas de la ciencia se aplican igualmente a todos los observadores que son libres de moverse. Esto implica que no importa a qué ritmo viaje alguien, siempre experimentará la misma velocidad de luz. Aunque esto parece ser bastante simple a primera vista, una de sus proposiciones fundamentales es realmente extremadamente difícil de comprender para muchas personas: la idea de que el tiempo es relativo es una de las más difíciles de entender.
Debido al hecho de que la luz no varía en la velocidad cuando los observadores que viajan a varias velocidades, los testigos que viajan a diferentes velocidades entre sí, en realidad estimarían diferentes momentos para la misma ocurrencia. Considere el siguiente escenario: se envía un destello de luz a dos testigos, uno de los cuales se mueve hacia la luz y el otro que viaja a una velocidad más rápida en la dirección opuesta de la luz. Ambos espectadores experimentarían la misma velocidad de luz, a pesar del hecho de que se están moviendo a velocidades muy diferentes y en direcciones opuestas. Esto implicaría que ambos ven el evento Flash como si ocurriera en un momento diferente al otro, lo cual es increíble. Esto se debe al hecho de que el tiempo se define por la distancia que algo se ha dividido por la velocidad a la que se ha movido. Aunque la velocidad de la luz es la misma para ambos espectadores, debido a la diferencia en la distancia, el tiempo es relativo a cada observador en este caso.
Si ambos testigos estuvieran equipados con relojes para registrar el momento en que se produjo el pulso de la luz, podrían certificar dos tiempos distintos para la misma ocurrencia. Entonces, ¿quién tiene razón? En ninguna de las opiniones de los observadores; ¡El tiempo es relativo y único para cada una de sus perspectivas!
Debido a que es imposible obtener mediciones precisas de partículas, los científicos confían en un concepto conocido como estado cuántico para hacer predicciones.
Todo en el universo está compuesto por partículas como electrones y fotones. Los científicos buscan medirlos y analizar su velocidad para comprender más sobre el cosmos y sus habitantes. Sin embargo, cuando intentes examinar las partículas, verás que se comportan de manera inusual. Por extraño que parezca, cuanto más precisamente intente medir la ubicación de una partícula, más incierta se vuelve su velocidad; Por el contrario, cuanto más precisamente intente medir su velocidad, menos definitiva se vuelve su posición. El principio de incertidumbre es el nombre dado a este fenómeno, que se identificó originalmente en la década de 1920. Una consecuencia del principio de incertidumbre fue que los científicos se vieron obligados a encontrar otros métodos para mirar las partículas, lo que les llevó a comenzar a mirar el estado cuántico de una partícula. El estado cuántico de una partícula es una combinación de varias ubicaciones potenciales probables y velocidades de la partícula.
Debido a que los científicos no pueden determinar la ubicación o velocidad precisa de una partícula, deben considerar los numerosos lugares posibles y las velocidades que las partículas pueden ocupar. Los investigadores monitorean cada ubicación posible donde podría estar una partícula y luego eligen la más probable entre ellos a medida que la partícula viaja. Los científicos tratan las partículas como si fueran olas para ayudarlos a determinar esto. Debido a que una partícula puede estar en una gran cantidad de varios lugares al mismo tiempo, parecen una secuencia de ondas continuas y oscilantes en su apariencia. Considere la imagen de una pieza de hilo vibrante. Cuando la cadena vibra, se convertirá en un rango de picos y canales. Una partícula actúa de manera similar, pero su ruta potencial se compone de una secuencia de ondas superpuestas que ocurren al mismo tiempo.
Observar partículas de esta manera ayuda a los científicos a determinar dónde es más probable que se encuentre una partícula. La mayoría de las ubicaciones de partículas probables son aquellas en las que los arcos y picos en las numerosas ondas coinciden entre sí, mientras que las ubicaciones de partículas menos probables son aquellas en las que no lo hacen. Esto se conoce como interferencia, y revela qué ubicaciones y velocidades son más probables para que la onda de partículas siga su ruta.
La gravedad es la consecuencia de grandes cosas que doblan el tejido del espacio-tiempo a su voluntad.
Cuando miras a tu alrededor, estás viendo el mundo en tres dimensiones, lo que significa que puedes caracterizar cada elemento por su altura, ancho y mediciones de profundidad. El hecho es que hay una cuarta dimensión, aunque una que no podemos ver: el tiempo, que cuando se combina con las otras tres dimensiones forma un fenómeno conocido como espacio-tiempo. Los científicos utilizan este modelo de espacio-tiempo de cuatro dimensiones para explicar los eventos que tienen lugar en todo el cosmos. En el contexto del tiempo y el espacio, un evento es cualquier cosa que ocurra en cierto punto en el tiempo. Como resultado, al determinar la ubicación de un evento junto con las coordenadas tridimensionales, los científicos incluyen una cuarta coordenada para representar el tiempo de ocurrencia. Para determinar la ubicación de un evento, los científicos deben tener en cuenta el tiempo ya que la teoría de la relatividad dice que el tiempo es relativo. Por lo tanto, es un elemento esencial para definir la naturaleza de un incidente particular.
La combinación de espacio y tiempo ha tenido un efecto notable en nuestra comprensión de la gravedad, que ha evolucionado dramáticamente como resultado. La gravedad es la consecuencia de objetos grandes que doblan el continuo espacio-tiempo, como se describió anteriormente. Cuando una gran masa, como nuestro sol, curvas, tiene el efecto de alterar el espacio-tiempo. Considere el siguiente escenario: considere el concepto de espacio-tiempo como una manta que se extiende y se mantiene en el aire. Si coloca un elemento en el centro de la manta, la manta se curvará y el objeto se hundirá un poco en el medio de la manta. Este es el efecto que tienen enormes cosas en la tela del espacio-tiempo.
Otras cosas seguirán estas curvas en el espacio-tiempo a medida que se muevan por el espacio. Esto se debe al hecho de que un elemento siempre elige el camino más corto entre dos ubicaciones, que es una órbita circular alrededor de un objeto más grande en el universo. Si echas otro vistazo a la manta, verás algo. Poner un elemento grande como una naranja en la manta y luego intentar rodar un objeto más pequeño más allá, dará como resultado el mármol después de la depresión que dejó la naranja. ¡La gravedad funciona de la misma manera!
En el caso de la muerte de una estrella con una gran masa, la estrella se derrumba en una singularidad conocida como un agujero negro.
Para generar calor y luz, las estrellas necesitan grandes cantidades de energía durante toda su vida. Sin embargo, esta energía no perdura indefinidamente; En última instancia, se agota, causando que la estrella muera. Lo que le sucede a una estrella después de que muere está determinado por el tamaño de la estrella. Cuando una estrella masiva agota sus reservas de energía, ocurre algo extraordinario: la formación de un agujero negro. Debido a que el campo gravitacional de la mayoría de las grandes estrellas es tan poderosa, se puede formar un agujero negro. Es posible que la estrella utilice su energía para evitar colapsar mientras aún esté vivo. Después de quedarse sin energía, la estrella ya no puede desafiar la gravedad y su cuerpo en desintegración finalmente se derrumba sobre sí misma. Todo se está atrayendo hacia adentro en una singularidad, que es un punto esférico infinitamente denso que no existe en ningún otro lugar del universo. Esta singularidad se conoce como un agujero negro.
El espacio-tiempo se tuerce tan bruscamente como resultado de la gravedad de un agujero negro que incluso la luz se dobla a lo largo de su camino. Un agujero negro no solo atrae a todo lo cercano, sino que también evita que cualquier cosa que cruce un cierto límite a su alrededor se escape nuevamente: este punto de no retorno se conoce como el horizonte del evento, y nada, ni siquiera luz, que viaja Más rápido que cualquier otra cosa en el universo, puede escapar de nuevo. El horizonte de eventos de un agujero negro se define como el punto más allá del cual nada puede escapar nuevamente. Esto plantea una pregunta interesante: dado que un agujero negro absorbe la luz y todo lo demás que cruza su horizonte de eventos, ¿cómo podemos saber si realmente están allí en el universo? Los astrónomos buscan agujeros negros al observar el impacto gravitacional que tienen en el cosmos, así como en las radiografías emitidas por su interacción con las estrellas en órbita.
Por ejemplo, los astrónomos buscan estrellas que rodean objetos oscuros y enormes que pueden o no ser agujeros negros para aprender más sobre ellas. También están atentos a las radiografías y otras olas que con frecuencia se generan por la materia, ya que se arrastra y se destrozan por un agujero negro. Se ha descubierto una fuente aún más misteriosa de radio y radiación infrarroja en el núcleo de nuestra galaxia; Se cree que esta fuente es un agujero negro supermasivo.
Los agujeros negros producen radiación, lo que puede hacer que se evaporen, lo que finalmente resulta en su muerte.
La atracción gravitacional de un agujero negro es tan potente que ni siquiera la luz puede escapar de ella. Es lógico que nada más podría escapar también. Sin embargo, estarías equivocado. De hecho, los agujeros negros deben emitir algo para evitar violar la segunda regla de la termodinámica. Se establece en la segunda regla universal de la termodinámica que entropía, o la tendencia hacia un mayor desorden, aumenta en todo momento. Y cuando la entropía aumenta, la temperatura también debe aumentar. Una buena ilustración de esto es la forma en que un Fire-Fireboke arde al rojo vivo después de ser colocado en un fuego y emite radiación en forma de calor. Según la segunda regla de la termodinámica, dado que los agujeros negros absorben la energía desordenada del cosmos, la entropía del agujero negro debería aumentar como resultado de esto. Y, como resultado del aumento de la entropía, los agujeros negros deben verse obligados a permitir que el calor escape.
Aunque nada puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, los pares virtuales de partículas y antipartículas cerca del horizonte del evento pueden hacerlo porque la segunda ley de la termodinámica se conserva en las proximidades del horizonte del evento. Las partículas que no se pueden observar pero cuyos impactos pueden cuantificarse se denominan partículas virtuales. Uno de los miembros de la pareja tiene energía positiva, mientras que el otro posee energía cargada negativamente. Debido a la fuerza de la atracción gravitacional en un agujero negro, una partícula negativa puede ser absorbida por el agujero negro y, al hacerlo, proporciona a su pareja de partículas suficiente energía para escapar potencialmente al cosmos y liberarse como calor. Es posible que el agujero negro emita radiación de esta manera, lo que le permite obedecer la segunda ley de la termodinámica.
La cantidad de radiación positiva liberada se ve contrarrestada por la cantidad de radiación negativa tirada en el agujero negro por el agujero negro. Esta afluencia interna de partículas negativas tiene el potencial de disminuir la masa del agujero negro hasta que finalmente evapora y muere. Y, si la masa del agujero negro se reduce a un valor suficientemente mínimo, lo más probable es que finalice una gran explosión final equivalente a millones de bombas H.
A pesar del hecho de que no podemos estar seguros, hay indicios significativos de que el tiempo solo continuará avanzando.
Considere la posibilidad de que el universo comenzó a encogerse y el tiempo comenzó a fluir hacia atrás. ¿Cómo sería estar allí? La posibilidad existe de que los relojes vayan hacia atrás y el camino de la historia se revertirá. Sin embargo, si bien los científicos no han descartado por completo la posibilidad, tres indicaciones significativas indican que el tiempo avanza exclusivamente. La flecha termodinámica del tiempo es la indicación inicial de que el tiempo pasa de un punto en el pasado a otro punto en el futuro. Según la segunda ley de la termodinámica, la entropía, el desorden de un sistema cerrado, tiende a crecer a medida que el tiempo progresa en cada sistema cerrado. Esto implica que la propensión al trastorno a crecer puede usarse para medir el paso del tiempo.
En el caso de una taza que accidentalmente se cae de una mesa y se rompe, la orden ha sido interrumpida y la entropía ha aumentado. Debido a que una copa destrozada nunca se reunirá y mejorará espontáneamente su orden, podemos concluir que el tiempo solo avanza. La copa destrozada y la flecha termodinámica de tiempo son elementos del segundo indicador de tiempo hacia adelante, que está controlado por la memoria y también está representada por la flecha psicológica del tiempo. Cuando pueda recordar que la copa está sobre la mesa después de que se haya roto, no podrá "recordar" su ubicación futura en el piso mientras todavía estaba sobre la mesa antes de que se haya destrozado. La tercera indicación, la flecha cosmológica del tiempo, se refiere a la expansión del cosmos, y corresponde a nuestra experiencia de la flecha termodinámica del tiempo, así como al crecimiento de nuestro conocimiento. Esto se debe al hecho de que la entropía aumenta a medida que se expande el cosmos.
Después de alcanzar un cierto punto en el tiempo, el caos en el cosmos puede hacer que el universo se encoja, invirtiendo así la dirección del tiempo en la flecha cósmica del tiempo. Sin embargo, no seríamos conscientes de ello ya que las criaturas inteligentes solo pueden vivir en un entorno donde el caos está aumentando. La razón de esto es porque los humanos dependen del proceso de entropía para convertir nuestros alimentos en forma utilizable de energía. Debido a esto, continuaremos percibiendo la flecha cósmica de tiempo tan avanzando mientras estemos vivos.
Hay tres fuerzas básicas en el cosmos, además de la gravedad. Estos son: atracción, atracción y atracción.
¿Hay alguna fuerza en particular que opere en el universo? La mayoría de las personas solo estarán familiarizadas con una de estas fuerzas: la gravedad, que es la fuerza que atrae las cosas entre sí y que se siente de la manera en que la gravedad de la Tierra nos lleva a su superficie. La mayoría de las personas, por otro lado, no son conscientes de que realmente hay tres fuerzas más que operan en las partículas más pequeñas. Cuando un imán se aferra a un refrigerador o cuando recarga su teléfono móvil, está experimentando fuerza electromagnética, que es la primera de estas fuerzas. Tiene un efecto en todas las partículas cargadas, incluso como electrones y quarks, así como en sus cargas eléctricas.
Los imanes tienen postes norte y sur que pueden atraer o repeler otros imanes. Las partículas cargadas positivamente atraen partículas negativas y alejan otras partículas positivas, y viceversa. La fuerza electromagnética está representada por los polos norte y sur de un imán. Esta fuerza es considerablemente más fuerte que la gravedad y tiene una influencia mucho mayor a nivel atómico que la gravedad. Por ejemplo, la fuerza electromagnética hace que un electrón se rodee alrededor del núcleo de un átomo en un movimiento circular. El segundo tipo de fuerza nuclear es la fuerza nuclear débil, que opera en todas las partículas que constituyen la materia y es responsable de la producción de radiactividad. Esta fuerza se conoce como "débil" porque las partículas que la transportan solo pueden ejercer fuerza a corta distancia, por lo tanto, obteniendo el nombre. Debido a la intensidad creciente de la fuerza nuclear débil a una energía más alta, eventualmente supera la de la fuerza electromagnética.
Es el tercer tipo de fuerza nuclear que mantiene protones y neutrones juntos en el núcleo de un átomo, así como los quarks más pequeños contenidos dentro de los protones y neutrones. La fuerte fuerza nuclear, en contraste con la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil, se debilita a medida que aumenta la energía de la partícula. Durante un período de energía muy alta, denominada energía de gran unificación, la fuerza electromagnética se vuelve más fuerte y la fuerza nuclear débil se debilita, mientras que la fuerza nuclear fuerte se debilita. En ese momento, las tres fuerzas logran la misma fuerza y se fusionan para formar varias facetas de una sola fuerza: una fuerza que pudo haber tenido una parte en la formación del universo, según ciertas teorías.
A pesar del hecho de que los científicos piensan que el universo comenzó con el Big Bang, no tienen claro las circunstancias precisas de cómo ocurrió esto.
La gran mayoría de los científicos piensan que el tiempo comenzó con el Big Bang, el instante en que el universo pasó de un estado infinitamente denso a una entidad en rápida expansión que todavía se está expandiendo hoy ... aunque se ha sugerido una variedad de hipótesis para explicar cómo Una expansión tan masiva del universo podría haber ocurrido, los científicos aún no están seguros de cómo ocurrió el Big Bang. El modelo Hot Big Bang del origen del universo es la hipótesis más generalmente aceptada del origen del universo. Según esta hipótesis, el cosmos comenzó con un tamaño de cero y era infinitamente caliente y denso para empezar. Durante el Gran Bang, se expandió, y a medida que crecía, la temperatura del universo cayó a medida que el calor se dispersaba en todo el universo. La mayoría de los componentes que existen en el universo hoy se formaron dentro de las primeras horas de expansión cósmica.
Debido a la gravedad, a medida que el universo continuó expandiéndose, las áreas más densas de la materia en expansión comenzaron a rotar, lo que resultó en la formación de galaxias. Las nubes de gases de hidrógeno y helio comprimidos dentro de estas galaxias recién formadas, lo que hace que el universo se expandiera. Sus átomos de enfrentamiento desencadenaron eventos de fusión nuclear, lo que resultó en la formación de estrellas. En los años posteriores, a medida que estas estrellas perecían e implosionaban, desencadenaron explosiones estelares masivas que expulsaron aún más elementos al cosmos. Como resultado, se formaron nuevas estrellas y planetas a partir de las materias primas suministradas por el Big Bang. A pesar del hecho de que este es el modelo ampliamente reconocido del Big Bang y el comienzo de los tiempos, no es el único.
El modelo inflacionario es otra opción a considerar. Se propone en este escenario que la energía del Cosmos temprano era tan tremendamente grande que las fortalezas de la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética eran todas iguales en intensidad. Sin embargo, a medida que el cosmos creció en tamaño, las tres fuerzas comenzaron a variar significativamente en sus intensidades relativas. Se liberó una tremenda cantidad de energía como resultado de la separación de las fuerzas. Un efecto antigravito habría resultado, obligando al cosmos a expandirse rápidamente y a un ritmo cada vez mayor.
La relatividad general y la física cuántica no han podido reconciliarse por los físicos.
El desarrollo de dos ideas principales ha resultado de la búsqueda de los científicos para comprender y explicar mejor el cosmos. Un concepto fundamental en física es la relatividad general, que se refiere a un fenómeno muy grande en el universo: la gravedad. Una de las ramas de la ciencia más fascinantes es la física cuántica, que trata algunas de las cosas más pequeñas del universo conocido por el hombre: partículas subatómicas más pequeñas que los átomos. Si bien ambas teorías ofrecen ideas valiosas, existen discrepancias significativas entre lo que predice las ecuaciones de la física cuántica y lo que predice y se ve por la relatividad general, a pesar de que ambas teorías son correctas. Esto implica que, en este momento, no hay forma de combinarlos todos en una sola teoría unificada integral de todo.
Existe un problema con la combinación de las dos teorías, ya que muchas de las ecuaciones utilizadas en la física cuántica dan como resultado valores infinitos aparentemente imposibles, lo que dificulta la combinación de las dos teorías. Considere el hecho de que las ecuaciones de espacio-tiempo predicen que la curva del espacio-tiempo es interminable, lo que ha demostrado ser incorrecto por las observaciones. Los científicos están haciendo intentos para agregar otros infinitos a la ecuación para cancelar estos infinitos. Es lamentable que esto limite la precisión con la que los científicos pueden pronosticar el futuro. Se deduce como consecuencia que, en lugar de utilizar las ecuaciones de física cuántica para pronosticar ocurrencias, ¡es necesario incluir los eventos mismos y modificar las ecuaciones para que se ajusten! En un segundo tema relacionado, la teoría cuántica propone que todo el espacio vacío en el cosmos está compuesto por pares virtuales de partículas y antipartículas, lo cual es inconsistente con la realidad.
La presencia de estos emparejamientos virtuales, por otro lado, crea problemas para la teoría general de la relatividad. Esto se debe al hecho de que el cosmos tiene una cantidad ilimitada de espacio vacío y, por lo tanto, la energía de estos emparejamientos tendría que tener una cantidad infinita de energía. Esto es problemático ya que la famosa ecuación de Einstein E = MC2 implica que la masa de un elemento es igual a su energía, lo cual es una suposición falsa. Como resultado, la energía ilimitada de estas partículas virtuales implicaría que también poseerían una masa interminable. Si hubiera una masa ilimitada, todo el universo colapsaría bajo la fuerte atracción gravitacional del sol, lo que resultaría en la formación de un solo agujero negro.
Resumen al final
Muchas personas son apagadas por la física porque lo ven como un reino inaccesible de ecuaciones largas e ideas complicadas. Este es el mensaje principal transmitido por estas notas: esto es cierto hasta cierto punto, pero no del todo. Sin embargo, la complejidad de la física no debe disuadir a aquellos de nosotros que no somos especialistas para comprender cómo y por qué funciona el universo. Existen muchas reglas y regulaciones para ayudarnos en nuestra búsqueda para comprender los misterios de nuestro mundo y nuestro lugar dentro de él. Reglas y reglas que son comprensibles para la mayoría de nosotros. Y, una vez que comprendemos su importancia, podemos comenzar a ver el mundo de una manera diferente.
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Escrito por BrookPad Equipo basado en una breve historia de tiempo de Stephen Hawking