Un modelo explica la aparición del Universo desde el vacío

La posibilidad de un Big Bang espontáneo a partir de una fluctuación cuántica en un falso vacío en el que no hay materia ni espacio-tiempo.

Desde hace décadas se ha sugerido que el Universo podría haber aparecido de “la nada” a partir de una fluctuación cuántica del vacío, pero esto que tan bien suena ha recibido pocas pruebas teóricas que lo apoyen, pues no hay o había buenos esquemas matemáticos que lo apuntalasen. El problema principal es que no contamos con una teoría cuántica de gravedad que describa el Universo a esos regímenes. Intentos de cuantificar la Relatividad General y así lograr una teoría cuántica de la gravedad se han realizado en numerosas ocasiones. 

Uno de esos intentos se basa en la ecuación de Wheeler-Dewitt, que es una ecuación diferencial funcional que se puede derivar a partir del concepto de integral de caminos sobre una clase de métricas riemanniana y ciertas condiciones de contorno. Se propuso por primera vez en 1967. El universo es descrito bajo esta ecuación como una función de onda.

Desafortunadamente, trabajos posteriores basados en esta idea no han permitido la obtención de una teoría cuántica de la gravedad completa. Sin embargo, puede usarse esta ecuación como modelo de juguete para poner a prueba ciertas ideas.
Dongshan He y sus colaboradores de Instituto de Matemáticas y Física de Wuhan ha partido de esta ecuación y del principio de incertidumbre de Heisenberg para obtener un modelo que permite la aparición espontánea de un Big Bang desde “la nada”. Aquí “la nada” corresponde a un vacío en el que no hay materia, energía, ni espacio-tiempo. La ventaja es que el problema de la singularidad inicial puede ser evitado de manera natural bajo este esquema.

Como ya sabemos, el principio de incertidumbre permite la creación de pares partícula-antipartícula siempre que se aniquilen entre sí en un tiempo inferior al permitido por este principio. Según esto, el espacio vacío no está realmente vacío, sino que está lleno de un montón de partículas virtuales que aparecen y desaparecen constantemente y que dan al vacío sus propiedades.

Desde que se propuso esta idea de que el Big Bang podría ser el resultado de una fluctuación cuántica se pensó en la existencia de un estado de vacío en el que no hay espacio y que a partir de una fluctuación se creaba el propio espacio de manera espontánea en un proceso al que podemos denominar Big Bang. Plasmarlo matemáticamente es otra cosa.

Estos investigadores dicen demostrar que una vez se crea una burbuja de verdadero vacío tiene cierta probabilidad de que se expanda exponencialmente. En el trabajo se describen estas burbujas de verdadero vacío como esferas y se las estudia en las tres geometrías posibles del espacio-tiempo: abierta (hiperbólica), cerrada (tipo Rienmann) y plana. En todos los casos existe una probabilidad de que esas burbujas se expandan hasta una tamaño lo suficientemente grande como para dar lugar a un Big Bang.

Una vez que una burbuja de vacío verdadero es creada mediante una fluctuación cuántica de un estado de vacío metaestable se puede expandir exponencialmente independientemente de la geometría hasta llegar a un tamaño similar al que se cree tenía el Universo en sus primeros estadios.

Es relativamente sencillo demostrar que estas burbujas pueden aparecer espontáneamente a partir de una fluctuación cuántica, pero si estas burbujas no se expanden exponencialmente una vez creadas desaparecerán al poco tiempo debido a la misma fluctuación. Pero si hay esta expansión entonces es posible que un universo aparezca de forma irreversible. Hace falta, por tanto, un mecanismo que genere esa expansión.

La energía oscura, que es la responsable de la expansión acelerada del Universo, se explica a luz de este modelo como el potencial cuántico de la onda piloto Bohm. Idea que proviene de la interpretación de la onda piloto de la Mecánica Cuántica propuesta en 1952 por David Bohm como una extensión de la onda guía de Louis de Broglie. Proporciona una descripción determinista que permite resolver algunas de las paradojas de la Mecánica Cuántica, como el problema de la medida. Sin embargo, presenta ciertos problemas propios y sus predicciones experimentales son las mismas que predice la Mecánica Cuántica bajo interpretaciones más tradicionales.

Es decir, en este modelo el potencial cuántico jugaría el papel de constante cosmológica y proporciona el empuje para la expansión exponencial de la burbuja de verdadero vacío. Estos investigadores afirman que, por tanto, el nacimiento del Universo depende completamente de la naturaleza cuántica.

Así que el mecanismo descrito permite la creación del espacio-tiempo. Para poder crear materia sólo hace falta considerar el principio de incertidumbre de Heisenberg. La creación constante de pares de partícula-antipartícula también se daba en esas burbujas de vacío verdadero, pero la expansión exponencial evitó su aniquilación mutua y entonces aparecieron como partículas verdaderas.

Aunque el modelo no sea correcto nos proporciona un mecanismo de los posiblemente muchos posibles para que el Universo aparezca de cierto estado de vacío, pero tenemos que tener claro que nunca es desde la nada absoluta, pues siempre hay un estado cuántico (y unas leyes cuánticas) que preceden la Big Bang. En este caso se trata de un estado de vacío metaestable en el que no hay ni materia ni espacio-tiempo.

Si tomamos la palabra “nada” como sinónimo de “vacío” vemos que el concepto de nada ha cambiado a lo largo del tiempo. El propio aire era considerado como la nada hasta que se demostró que el aire era algo. Posteriormente se desarrollaron las bombas de vacío y los distintos conceptos de vacío en los que sucesivamente se iba despojando de algo al anterior vacío. Pero un vacío de espacio-tiempo y materia no es la nada absoluta. Conviene recordarlo para no ir poniendo y quitando dioses por ahí.

Paradójicamente al ser humano le costó mucho llegar al concepto de cero o de nada absoluta.

Fuente: http://neofronteras.com/

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  1. voy a decir y afirmar que de la nada, nada se saca......... coincido con JORGITOFER
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  2. Como el agua y el hielo son también la misma cosa. Einstein nos dice que energía y materia también son una misma cosa, presentada en diferentes estados. Cuando el ser humano alcance y vibre a la velocidad de la luz, se transforma en un sistema metaestable que no tiene espacio y tiempo, porque se sitúa en el momento presente o eternidad. pero debe tener materia, porque materia y energía son lo mismo en diferentes estados, por eso no es la nada absoluta. Cuando el ser humano entra en caos está buscando un nuevo orden u equilibro en forma lenta en sus sistemas metaestables. Para lograr en sus sistemas el equilibrio debe dársele energía de activación, por eso el restablecimiento de la salud debe ser inducido.
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  3. que interesante la teoría... la posibilidad de que existan universos paralelos me fascina... hay un cuento de Bioy Casares muy lindo que se basa en este tema... me gustaría despertarme una mañana y ver en grandes titulares de los diarios algún descubrimiento sorprendente...
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  4. Si imaginas una rueda tiene un centro. En ese centro se pensaba que no había nada, hasta que Einstein demostró que en ese centro que había vacío, está lleno de una energía inagotable, que le llano Energía de Punto Cero. Ese centro está en cada ser humano y se lo conoce como centro de masa, que es donde se representa todo el cuerpo en un punto. Es la síntesis. En ese punto hay mucha energía y es un portal a otro mundo (paralelo), que está lleno de fotones que se representan como luz. El tema explica porque en los estados espirituales se habla de la Luz inagotable. Este es el punto de unión entre fe y ciencia. Esa energía es de abundancia es inagotable y se manifiesta como amor, pero no de persona mental sino de luz fotonica, en contraposición de la escasez que surge de los pensamientos y sentimientos limitados. Einstein demostró que si nos montamos en la velocidad de la luz desaparece el espacio y el tiempo. No llego a descubrir como pero si vislumbro la inmortalidad. Eso es posible y es el camino de la nueva humanidad que vivirá de la abundancia y no de la escasez y el miedo. Ya llegara el tiempo de saber.
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  5. Entonces esto deja abierta muchas puertas, refiriéndome al primer msj, le debería dar la razón que hubo antes??? y quien lo creo, de donde salieron esas "partículas virtuales"?, pero esto por otro lado, también podría explicar los "múltiples universos paralelos" ya que con ese concepto se pueden haber creado muchas "burbujas" por ende múltiples universos. Recuerden también que se dice que el tema de la expansión del universo es un ciclo o sea empieza el big bang,se expande, llega a su limite??, se contrae hasta llegar de nuevo al big bang y así sucesivamente, esta bueno y como siempre digo, en nuestro estado actual de ignorancia (la humanidad no los argentinos entiéndase) es una posible explicación, el día de mañana cuando tengamos mas conocimiento quizás esto nos parezca tonto o ridículo o inclusive podrían pensar de nosotros lo mismo que nosotros pensamos cuando nos cuentan que en el pasado por falta de conocimiento se creía que una eclipse era algo sobrenatural. Esta bueno ir aprendiendo cada vez un poco mas, como mi viejo decía, "el saber no ocupa lugar"
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  6. excelente nota! muy clara y accesible para quienes no tenemos un conocimiento profundo de física y matemáticas
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  7. Así que un modelo explica la aparición del Universo desde el vacío??? Eso para aquellos soberbios o intelectualoides que opinan que todos en el mundo de la Moda solo son frívolos y superficiales y no se ocupan de la ciencia!!!
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  8. Otra manera más de negar la existencia de Dios; se van a romper la cabeza y no van a lograr nada.
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