El Big Bounce es una hipótesis cosmológica de la formación del Universo , derivada del modelo cíclico , o una interpretación de la teoría del Big Bang , según la cual el surgimiento de nuestro Universo fue el resultado del colapso de algún Universo “anterior” [ 1] .
Los orígenes del concepto "Big Bounce" se remontan al trabajo de Willem de Sitter , Carl von Weizsäcker , George McVitty y Georgy Gamow (este último señaló que "desde el punto de vista de la física, debemos olvidarnos por completo del período anterior a la colapso [del Universo]" [2] ). Sin embargo, el término "Gran Rebote" no apareció en la literatura científica hasta 1987. Apareció por primera vez en los títulos de dos artículos en alemán de Wolfgang Priester y Hans-Joachim Blome en la revista Stern und Weltraum [3] . Luego, el término apareció en la publicación de Joseph Rosenthal de 1988 Big Bang, Big Bounce (una traducción al inglés de un libro ruso publicado con un título diferente), y en un artículo de 1991 (en inglés) de Priester y Blome en Astronomy and Astrophysics .
El término en sí aparentemente se originó a partir del título de la novela de 1969 de Elmore Leonard The Big Bounce (traducida al ruso como "The Big Theft"), después de que la comunidad científica recibiera la confirmación de la hipótesis del Big Bang tras el descubrimiento por parte de Penzias y Wilson en 1965 de microondas. radiación de fondo .
Desde el punto de vista de la teoría del universo oscilante, el Big Bang no fue el comienzo de nuestro universo; podría haberse formado como resultado de una rápida contracción ("rebote"), controlada por los efectos complejos de la gravedad cuántica. , que a su vez dio lugar a una explosión. Esto sugiere que podemos vivir igualmente bien en cualquier punto de la secuencia infinita de Universos emergentes y, a la inversa, en la "primera iteración" del Universo.
La idea principal de la teoría cuántica del Big Bounce es que bajo condiciones en las que la densidad de la materia tiende al infinito, el comportamiento de la espuma cuántica cambia . En condiciones de Big Crunch , todas las llamadas constantes físicas fundamentales , incluida la velocidad de la luz en el vacío , no son constantes, especialmente en un intervalo de tiempo menor que el mínimo disponible para la medición ( tiempo de Planck , aproximadamente ≈ 5.4⋅10 − 44 s ) . De esto se deduce, por analogía con las relaciones de incertidumbre en la mecánica cuántica, que los volúmenes del Universo antes y después del "Gran Rebote" se convierten en un "par indefinido", es decir, es imposible derivar con precisión una cantidad de la otra. .
El modelo del Gran Rebote, sin embargo, no explica cómo la expansión actual del Universo será reemplazada por su contracción.
En 2003, Peter Linds presentó un nuevo modelo cosmológico en el que el tiempo es cíclico. De acuerdo con este modelo, nuestro universo eventualmente debe dejar de expandirse y comenzar a contraerse. Al mismo tiempo, según el punto de vista de Linds, la ocurrencia de una singularidad conducirá a una violación de la segunda ley de la termodinámica , por lo que el Universo no puede "colapsar" al estado de una singularidad. Linds supone que la historia del universo se repetirá exactamente en cada ciclo en el eterno retorno . La comunidad científica no comparte la teoría de Linds debido a que se reemplaza un modelo matemático riguroso por consideraciones filosóficas [4] .
En 2007 Martín Bojowald[5] de la Universidad de Pensilvania publicó un artículo sobre la teoría de la gravedad cuántica de bucles (LQG), en el que proponía un nuevo modelo matemático que describía el concepto de estados cuánticos que existían antes del Big Bang y cambiaban durante el mismo, al contrario de lo que se decía. opinión prevaleciente anteriormente de que estos estados aparecieron junto con nuestro Universo sólo en el proceso de esta explosión [6] .
Para obtener datos sobre el estado antes del Big Bang (es decir, las características del Universo que existía antes del nuestro), Bojowald [7] desarrolló su propio enfoque de TPKG. Bojowald realizó una serie de aproximaciones exitosas y reformuló algunos modelos matemáticos gravitacionales cuánticos, simplificando al máximo las ecuaciones de TPKG para obtener sus soluciones analíticas. Las ecuaciones de Bojowald, a su vez, para derivar las características del Universo "anterior" requieren el conocimiento de una serie de parámetros del Universo "actual" [8] .
En 2008, un artículo de Ashtekar , Korika y Singh fue publicado en la revista Physical Review Letters , desarrollando el enfoque de Bojowald [9] .
En 2011, Nikodem Poplavskymostró que el "Gran Rebote" no singular se deriva de la teoría de la gravedad de Einstein-Cartan-Siama-Kibble [10] . En esta teoría, las ecuaciones resultantes para describir el espacio-tiempo se dividen en dos clases. Una de ellas es similar a las ecuaciones de la relatividad general, con la diferencia de que el tensor de curvatura incluye componentes con torsión afín. La segunda clase de ecuaciones define la relación entre el tensor de torsión y el tensor de espín de la materia y la radiación. El acoplamiento mínimo entre la torsión y el campo espinor da lugar a una interacción repulsiva espín-espín , que juega un papel importante en la materia fermiónica a densidades muy altas. Esta interacción impide la formación de una singularidad gravitacional . En cambio, la materia que colapsa alcanza una densidad enorme pero finita y "rebota", formando el otro lado del puente Einstein-Rosen, que crece como un nuevo universo [11] . Este escenario también explica por qué el universo existente es uniforme e isotrópico a gran escala, proporcionando una alternativa física a la inflación cósmica.
En 2012, Kai, Isson y Robert Brandenberger construyeron con éxito una nueva teoría no singular del "Gran Rebote" dentro de la teoría estándar de la gravedad de Einstein [12] . Esta teoría nos permite combinar los conceptos del Gran Rebote y el escenario ekpirótico y, en particular, nos permite resolver el problema de la inestabilidad de Belinsky-Khalatnikov-Lifshitz .
En 2020, Robert Brandenberger y Zivey Wang de la Universidad McGill (Canadá) calcularon matemáticamente el momento del "Gran Rebote" en el que nuestro universo deja de expandirse y, por el contrario, se reduce a un punto increíblemente pequeño y vuelve al estado de "Big Bang". Por lo tanto, antes del Big Bang, existía el mismo Universo que el nuestro, pero "murió": todo el espacio-tiempo, en el que nada permaneció como resultado de la entropía máxima, creciendo durante 100 centillones de años, comenzó a encogerse en una singularidad con un centro en qué -algo "agujero negro", que se convirtió en un "agujero negro universal" ( teoría de Lee Smolin ). Después de la compresión, la singularidad se calentó a una temperatura crítica y nació nuestro Universo . Pero terminará con su vida de la misma manera que la anterior, como resultado de la "Gran Compresión". Según este modelo, esto ha sucedido y sucederá una infinidad de veces [13] .
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