FLECHA DEL TIEMPO

                                           ¿Qué es la flecha del tiempo?

El concepto de flecha del tiempo se refiere popularmente a la dirección que el mismo registra y que discurre sin interrupción desde el pasado hasta el futuro, pasando por el presente, con la importante característica de su irreversibilidad, es decir, que futuro y pasado, sobre el eje del presente, muestran entre sí una neta asimetría. La expresión en sí, flecha del tiempo, fue acuñada en el año 1927 por el astrónomo británico Arthur Eddington, quien la usó para distinguir una dirección en el tiempo en un universo relativista de cuatro dimensiones, el cual, de acuerdo con este autor, puede ser determinado por un estudio de los distintos sistemas de átomos,moléculas y cuerpos.En 1928, Eddington publicó su libro The Nature of the Physical World, que contribuyó a popularizar la flecha del tiempo. En él, el autor escribió:

Dibujemos una flecha del tiempo arbitrariamente. Si al seguir su curso encontramos más y más elementos aleatorios en el estado del universo, en tal caso la flecha está apuntando al futuro; si, por el contrario, el elemento aleatorio disminuye, la flecha apuntará al pasado. He aquí la única distinción admitida por la física. Esto se sigue necesariamente de nuestra argumentación principal: la introducción de aleatoriedad es la única cosa que no puede ser deshecha. Emplearé la expresión “flecha del tiempo” para describir esta propiedad unidireccional del tiempo que no tiene su par en el espacio

 Eddington, por lo tanto, señala tres puntos distintivos de esta flecha:

• Es vívidamente reconocida por la conciencia.

• Es igualmente exigida por la razón, que nos informa de que una flecha reversible sería un absurdo (como veremos en el ejemplo del vaso).

• La flecha del tiempo no viene recogida en la ciencia física, salvo en el estudio de la organización de fenómenos determinados.

Así pues, de acuerdo con Eddington, la flecha del tiempo indica la dirección del incremento progresivo del elemento aleatorio.

La Teoría del Estado Estacionario

Es una teoría cosmológica formulada en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y sucesivamente ampliada por Fred Hoyle, según la cual el Universo siempre ha existito y siempre existirá

Aquellos que rehúsan aceptar que el Universo tuvo un principio, pueden encontrar una opción satisfactoria en la teoría del estado estacionario. Según ésta, el Universo no sólo es uniforme en el espacio, sino también en el tiempo; así como, a gran escala, una región del Universo es semejante a otra, del mismo modo su apariencia ha sido la misma en cualquier época, ya que el Universo existe desde tiempos infinitos.

El Universo era eterno y, aunque se hallaba en expansión, siempre había permanecido igual, fuera cual fuera la región del espacio que observáramos. Esto era así porque se creaba materia continuamente, de manera que la nueva materia creada iba ocupando el espacio dejado por las galaxias en expansión. Esta propuesta recibió el nombre de “Teoría del Estado Estacionario” y afirma la existencia de un Universo homogéneo, es decir, que tiene el mismo aspecto sea cual sea la región del espacio que observemos y el tiempo en el que lo hagamos. Estas dos características, homogeneidad e isotropía, son conocidas con el nombre de Principio Cosmológico Perfecto. 

La Teoría del Estado Estacionario rechazaba totalmente la hipótesis de que existiera una radiación cósmica de fondo, puesto que, según ellos, no había habido ninguna explosión inicial, lo que significaba que en caso de descubrirse su existencia esta teoría se vería seriamente comprometida.

Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas.

La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. 

Es asi como esta teoría perdió su popularidad cuando se descubrió la radiación de fondo, ya que no la explica de manera natural, en contraste con la teoría de la Gran Explosión. Además, la suposición de que se crea masa, y justamente en la proporción necesaria para mantener constante la densidad del Universo, no es totalmente sustentada en ninguna teoría física o hecho observado.

La Inflación resuelve los Problemas del Big Bang

La Inflación resuelve los Problemas del Big Bang

A continuación se enumeran los fundamentos y las consecuencias del marco teórico inflacionario desarrollado por Guth, Starobinsky y Linde:

• El universo que observamos es apenas una fracción del universo entero. Con la inflación el espacio se expande aceleradamente, la parte del universo que podemos observar está limitada por la velocidad finita de la luz. Estamos en el centro de una esfera (de radio = edad del universo * velocidad de la luz) más allá de la cual no podemos saber nada. Este límite se llama el horizonte.
   
• La inflación explica el origen del universo a partir de la nada (vacío). Si consideramos la naturaleza cuántica de la materia y los campos el vacío no es una entidad carente absolutamente de energía. El principio de incertidumbre de Heisemberg permite la aparición repentina de pares partícula-antipartícula que rápidamente desaparecen. La existencia de estos pares virtuales forma una presión negativa (esta posibilidad se llama el efecto Casimir y ha sido verificada experimentalmente).
   
• En la teoría de la Relatividad General no solamente la densidad de  masa es fuente de atracción gravitacional. La gravedad resulta de la suma de la densidad de masa (energía) y la presión. Si esta suma es positiva la gravedad es atractiva (como lo decía Newton), y si la suma es negativa la gravedad es repulsiva.
   
• En el modelo inflacionario el universo al comienzo del tiempo pasa por una época en la que el vacío provee suficiente presión negativa para provocar una expansión acelerada del espacio. Esta burbuja puede brotar espontáneamente a partir del vacío por un proceso que en mecánica cuántica se llama efecto “túnel”.
   
• El problema del horizonte desaparece con la inflación ya que toda la región del universo a la que tenemos acceso proviene de una región muy pequeña antes de la inflación dentro de la cual todas sus partes estaban en contacto causal.
   
• El problema de la planitud también queda resuelto con la inflación. El proceso de la expansión acelerada hace que la curvatura del espacio tienda siempre hacia una geometría plana (W = 1). Este proceso es similar a lo que ocurre cuando inflamos un globo hasta alcanzar un tamaño muy grande, por ejemplo si nos imaginamos que la Tierra es el globo inflado podemos apreciar que a escalas humanas la curvatura de la Tierra es imperceptible (la Tierra parece plana).
   
• El modelo explica el espectro de perturbaciones primordiales en la distribución de materia. Estas fluctuaciones crecen por acción de la gravedad y dan origen a la formación de galaxias y estructura en el universo. En el modelo inflacionario las perturbaciones en la densidad son producidas por fluctuaciones cuánticas del vacío. Las predicciones del modelo indican que la amplitud de las fluctuaciones es la misma para todas las escalas (por escala se entiende el tamaño de las regiones afectadas por la fluctuación en densidad). Esta predicción es consistente con las observaciones de anisotropias en la radiaccion cosmica del fondo.

COSMOLOGIA

origen del universo

Evidencias que apoyan la teoria del Big Bang

Las evidencias que apoyan la teoría de la gran explosión formulada por Lemaitre son:


La ley de Hubble: Según Hubble, las distancias y velocidades de las galaxias, presentan una relación muy sencilla:mayor distancia de nosotros hay una mayor velocidad de alejanmiento, esto indica que las galaxias muy remotas se alejan hasta unos 60.00 kilometros cada segundo.

La radiación de fondo o eco cósmico del Universo:En 1965, los fisicos Arno Penzias y Robert Wilson probaron un detector de microondas muy sensible y descubrieron accidentalmente una radiación de microondas provenientes de todas las regiones del cielo.


La paradoja de Olbers: Esta paradoja señala que si el Universo tuviera una extensión infinitiva y estuviese ocupado de manera uniforme por estrellas, el cielo nocturno debería resplandecer con una luminosidad semejante al sol.En otras palabras , el Universo no tienen tanta tanta energía para producir un cielo brillante

la teoría del Big Bang

La teoría del Big Bang es una teoría que dice que el universo nació hace aproximadamente 14 mil millones años de un único punto que estaba contenido en el espacio, y que a partir de ahí el universo se expande continuamente. A esta conclusión llegó Edwin Hubble en 1929, al observar que la Vía Láctea se alejaba de nosotros a una velocidad proporcional a la distancia que mantenía con la Tierra.

¿Cómo nació el universo?

Los astrónomos combinan modelos matemáticos y observaciones para hacer teorías que expliquen cómo fue que surgió el universo. En la teoría del Big Bang se incluyen otras teorías, como la de la relatividad de Einstein y teorías estándar de partículas fundamentales.

Uno de los objetivos actuales de la investigación es saber si el universo seguirá creciendo o algún día parará y colapsará, algo que se le conoce como el Big Crunch.

Si miráramos el universo un segundo después del Big Bang, veríamos un mar de neutrones, protones, electrones, positrones, fotones y neutrinos a alta temperatura. A medida que pasa el tiempo, el universo se va enfriando hasta conseguir que se formen átomos neutros. El universo pasó de opaco a transparente debido a la acción de los fotones.

Otro dato curioso es que se ha observado recientemente, que no solo el universo no está desacelerando su crecimiento, sino que lo está acelerando.

¿El Big Bang es la única teoría?

La teoría del Big Bang no es la única teoría del origen del universo, sino más bien la más popular. Uno de las más conocidas es la creada por el físico Robert Gentry, en el que explica su modelo basándose en los defectos de la teoría del Big Bang.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que en la cosmogonía, la ciencia y Dios parecen encontrarse: dado que la creación fue un evento sobrenatural, vale la pena preguntarse si existe algo más allá de los natural.

La teoría del Big Bang sigue siendo una de las más aceptadas, pero aún quedan varias interrogantes por responder.