Iluminando a la Energía oscura

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Iluminando a la Energía oscura

Mensajepor Guest » 27 Mar 2007, 11:32

Desde aquí, pido a alshain, que nos incluya su redaccción facilitada en respuesta a Tomcat, el día 2-03-07, en el foro de Hispaseti, sobre "Energía oscura-masa y gravedad".

El detalle, ya sin ecuaciones que realiza para entender el concepto de Energía oscura y la aparición de las partículas virtuales, y su correspondencia con otras denominaciones que pudieran expresar lo mismo, me han dado algo más de luz, que todo lo hasta ahora por mí leído.

Creo que si alshain, nos transcribe este fragmento al que me refiero, en nuestro Foro, nos otorgará un valioso favor para todos aquellos que como yo y a la par que el tal Tomcat,(me siento identificado con él) estamos ávidos de ampliar conocimientos a pesar de nuestra falta de base para estas lides.

(No pido más que el fragmento suyo,dado que yo no sé, ni debo copiarlo de allí para pegarlo aquí).

Saludos del Abuelo. :D

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alshain
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Mensajepor alshain » 27 Mar 2007, 12:06

Las aportaciones se refieren por un lado al comportamiento de la expansión del espacio frente a la acción de la energía oscura y por otro a la naturaleza de la constante cosmológica que es el candidato a energía oscura. No tengo problema en ponerlas aquí. Las he modificado un poco para darle algo de perspectiva al asunto.

El comportamiento de la expansión frente a la energía oscura

Todo contenido del universo se modela como un fluido perfecto, y, como tal, genera una presión que viene dada por una ecuación de estado p = w c²d, siendo w un número real y d la densidad energética. La presión de la materia no-relativista ordinaria es nula, la presión de la radiación es p = c²d/3. Para la energía oscura p < - c²d. Si -1 < w < 0 con w usualmente variable, se habla de una quintesencia. Si w = -1 se habla de una constante cosmológica y si w < -1 se habla de energía fantasma.

¿Qué significa esto a efectos de la aceleración del espacio? Pues resulta que la presión cuenta tres veces más que la densidad a tal efecto. Un componente con densidad positiva pero presión negativa está claramente contribuyendo a la repulsión y por tanto aceleración del espacio.

En la relatividad general no solo la densidad genera gravitación, sino también la presión. Esto lo muestra la segunda ecuación de Friedmann, que modela parte del comportamiento de un espacio homogeneo e isótropo:

a'' / a = - 4/3 pi G (d + 3p/c²)

El signo de la derivada temporal segunda del factor de escala a'' nos dice si la expansión acelera (a'' > 0) o decelera (a'' < 0). El factor de escala a (que da la relación entre distancias de una épocas cosmológica pasada respecto de hoy) es siempre positivo (y menor o igual a uno, aunque esto no viene a cuento). El resto, salvo p y d, son constantes. Por tanto, a'' > 0, si:

d + 3p/c² < 0

Que es lo mismo que:

p < - c²d/3

Como para un 73% del contenido del universo se cumple que p = - c²d, la condición se cumple en general, por lo que la expansión acelera.

Para consultar las ecuaciones de Friedmann pasar por aquí.

La naturaleza de la constante cosmológica

En la mecánica existe un principio variacional en el cual partiendo de una acción física y buscando sus extremos se pasa a obtener las ecuaciones de movimiento. Esto vale para la mecánica clásica, pero también para la relatividad general. En la relatividad general las ecuaciones de movimiento se conocen con el nombre de ecuaciones de Einstein, que describen cómo la geometría del espacio-tiempo reacciona frente a la existencia y configuración de materia. Por un lado las ecuaciones contienen un término geométrico (usualmente el lado izquierdo de las ecuaciones de Einstein) función de la métrica y sus derivadas, y por otro lado un término describiendo la masa (usualmente el lado derecho de las ecuaciones de Einstein) función de densidades, presiones, etc. La acción que da lugar a las ecuaciones de Einstein se conoce con el nombre de acción de Einstein-Hilbert. Por ejemplo, las ecuaciones de Friedmann no son mas que un caso particulas de las ecuaciones de Einstein y se siguen de ellas en casos de homogeneidad e isotropía.

Uno puede modificar la acción de Einstein-Hilbert añadiendo un término escalar puramente geométrico, de forma que, tras aplicar el principio variacional, el lado izquierdo de las ecuaciones de Einstein queda ligéramente modificado con una constante cosmológica. En su orígen, por tanto, la constante cosmológica es geometría. No obstante, uno puede pasar la constante cosmológica al lado derecho de las ecuaciones y definirla o mejor dicho postularla como algo material, de densidad energética constante. En general, cualquier cosa que se comporte como un campo escalar encaja para modelar la constante cosmológica como algo material.

La energía oscura es básicamente eso, de hecho se cree que es una constante cosmológica. La otra opción es que sea un campo que no es constante en el tiempo, en cuyo caso se suele hablar de quintesencia en vez de constante cosmológica. La idea es que cualquier cosa equivalente a un campo escalar homogeneo e isótropo se comporta, en determinadas condiciones, con una ecuación de estado p = - c²d que la requerida para explicar la aceleración de la expansión como muestra la segunda ecuación de Friedmann. Con cualquier cosa equivalente me refiero a: por ejemplo, un campo escalar como el inflatón o quizás el campo de Higgs durante el periodo inflacionario, o, por ejemplo, la constante cosmológica, que siendo pura geometría resulta ser equivalente a un campo escalar si a uno se le ocurre el truco de pasarla al otro lado de las ecuaciones de Einstein, o, por ejemplo, la suma del estado de mínima energía de varios campos, bosónicos y fermiónicos, cuya acción conjunta podría resultar en el equivalente de un campo escalar.

Tan pronto uno asume que la constante cosmológica puede ser algo material y no pura geometría, la relatividad general ya no nos dice nada sobre su naturaleza. Una idea es ciertamente que sea un efecto de todos los campos juntos, en cuyo caso aparecen los problemas mencionados para calcular su valor. En general, la mínima energía de un campo, un estado que se conoce con el nombre de "vacío", resulta del hecho que todo campo se modela como una colección de osciladores armónicos en todos los puntos del espacio a frecuencias posibles, y no es posible que en la cuántica un oscilador armónico esté en reposo anulando su energía potencial y cinética simultaneamente (violaría el principio de incertidumbre). La teoría cuántica de campos predice un valor infinito para esta energía. Para efectos de cálculos de física de partículas esta energía se toma igual a cero y lo que importa son diferencias respecto de ese valor, pero esto deja de tener sentido si se considera la gravitación. No obstante, en la acción conjunta de varios campos existen infinitos que se anulan. Aquí es cuando empieza a tener sentido hablar de partículas virtuales.

Las partículas virtuales no existen para campos libres. Sólo aparecen cuando existen interacciones entre campos. De hecho, son un artilugio matemático para modelar interacciones en la mecánica cuántica. Cuando uno considera campos en interacción, como ocurre en nuestro universo real, el vacío sí es un enjambre de partículas virtuales. La razón de esto es que al igual que no se pueden determinar posición y momento lineal de una partícula en la cuántica, en la teoría cuántica de campos con campos en interacción no se puede determinar simultaneamente la cantidad de partículas y la energía. Recurrir aquí al principio de incertidumbre entre tiempo y energía es en mi opinión incorrecto, entre otras cosas porque un solo campo sin interacción no presenta partículas virtuales. Las partículas virtuales representan una corrección cuántica al nivel de energía mínimo del que hemos hablado antes (el oscilador armónico).

Juntando cálculos por aquí y por allá y haciendo alguna que otra salvaje hipótesis se llega a un número finito exagerado, sesenta o hasta cientoveinte órdenes de magnitud (dependiendo del modelo que se use para realizar el cálculo; GUT, supersimetría, etc.) mayor de lo que requerirían las observaciones cosmológicas en caso de que la causa de estas fuese realmente una constante cosmológica creada por los campos en el universo, tal y como se cree que puede ser.

A esa discrepancia se lo conoce como el primer problema de la energía oscura. Existe también un segundo problema, pero esa es otra historia.

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Iluminando a la Energía Oscura

Mensajepor Guest » 20 Nov 2007, 11:29

Queda patente alshain, que este tema, nadie se atreve a tratarlo en profundidad. En ocho meses, nadie objetó.

Tu pormenorizada relación, intentando compaginar resultados empíricos con las diversas teorías, personalmente me ha complacido. Por lo menos, no me hallo en disposición de discutir nada. Y asimilado a mi modo, con gran dosis filosófica, ahora te pido que orientes mis pensamientos, exentos de cálculos, esperando que no sean del todo rechazables.

Me baso en que, incluso los más conocedores de Cosmología, no pueden dictaminar sentencia consensuada. Conjeturas de unos y otros.

Los físicos, estudian las manifestaciones de la Naturaleza, a partir de la Era de la Luz. Y se obvia lo Metafísico, considerando su posibilidad, pero rendidos ante la evidencia de inalcanzable por sus métodos científicos.

Para explicar esta Energía oscura, introduzco esta parte obviada, con la cual, obtendríamos una nueva explicación de la expansión acelerada del Cosmos.

La singularidad del BB, pudiera disponer de :

1) - Esencia absoluta.(Metafísica) . Con energía para 2) y 3).

2) - Energía concentrada.(Física).

3) - Vida latente, en la energía.(Metafísica). Causa del poder activo organizativo de la materia.

El instante del BB, se debería por la causa 1), al liberar a 2). De aquí seguiría todo lo conocido por la Física, Cosmología y Astronomía.

La energía liberada 2), dispondría de dos tipos de impulso. El de la expulsión inicial, permanente.(Posible energía oscura). Y el intrínseco, en su organización cuántica, 3). Movimiento continuo de lo elemental, trascendiendo a todos los estadios naturales.

Si de alguna manera mi síntesis, resultara razonable, deduciríamos que por la Física, no llegaremos a entender, o cuantificar ni a la Vida, ni a la Energía oscura. Ambas pertenecerían a la Metafísica.

Tal Energía oscura, distinta de la luminosa (es un decir), permanece incólume desde su origen, en que impulsaba a la materia muy concentrada, con su inercia importante. Una vez alcanzados los valores exponenciales de volumen, por los millones de años de expansión, tal resistencia se hace menos intensa al distribuirse por superficie máxima, la misma cantidad de materia original.

Sería una forma de entender su aceleración expansiva.

Ya digo, alshain, si te parece, expón los inconvenientes de tales razonamientos, dimanantes de escasa profundidad en la materia.

Saludos del Abuelo. :D

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Iluminando a la Energía Oscura.

Mensajepor Guest » 21 Nov 2007, 11:31

Ahora caigo, que mi supuesto de Energía oscura, pudiera equipararse a la constante cósmica postulada por Einstein. No ceso en inventar la sopa de ajo. :lol: :lol: :lol:

Saludos del Abuelo. :D

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Mensajepor franc » 01 Dic 2007, 02:02

Carlos, permíteme retomar este hilo para decir que es un razonamiento según mi parecer, bastante acertado, solamente que cambiaría la palabra esencia, por densidad infinita y vida latente por reacciones nucleares y posteriormente procesos físico-químicos. saludos

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alshain
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Mensajepor alshain » 01 Dic 2007, 08:36

¿Qué significan 1) y 3)?

carlos escribió:Si de alguna manera mi síntesis, resultara razonable, deduciríamos que por la Física, no llegaremos a entender, o cuantificar ni a la Vida, ni a la Energía oscura. Ambas pertenecerían a la Metafísica.

Este es un universo físico, en el cuál todo lo que hay se manifiesta de una u otra forma como fenómeno físico. Si la energía oscura tiene un efecto físico, que lo tiene por necesidad, entonces debemos poder entenderla.

Un saludo.

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Iluminando a la Energía Oscura.

Mensajepor Guest » 01 Dic 2007, 13:33

[quote="alshain"]¿Qué significan 1) y 3)?

Es mi forma de interpretar la Singularidad. Según manifiestas, pretendes que algún día tal estado, actualmente fuera de las leyes físicas, anterior al BB, sea explicado. No tengo tal optimismo y quizá para amoldarme con cierta comodidad a lo conocido, le concedo a tal Singularidad, una esencia, que ordena lo conocido a partir de Plank.

Por un lado, permite una liberación de energía que se muestra en el BB y por otro le infunde otra inherente a las partículas, con leyes organizativas, para producir reacciones químicas y Vida.

Así, en el caso de que se logre hallar la Energía oscura, es probable que tenga algo que ver con la propia impulsión original del BB y por ello, pensé que más o menos es lo que Einstein con su pretendida constante cosmológica quería significar.

Permíteme que mientras no se nos explique físicamente la Singularidad, se otorgue a la idea por mí expuesta, la misma atención, que asimismo no se explica físicamente.

Se podrán explicar físicamente, ¿ los sentimientos del alma?

Saludos del Abuelo. :D

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Mensajepor franc » 01 Dic 2007, 14:54

Sí carlos, tienen una explicación química, que produce unos estados, que tienen como punto de partida, situaciones, experiencias y momentos, por las cuales se ven afectados los seres vivos, cada uno en su status, y en una medida en proporción a aquéllos, y a la naturaleza de cada individuo. :)

Y estoy de acuerdo con Alsahín:

Este es un universo físico, en el cuál todo lo que hay se manifiesta de una u otra forma como fenómeno físico. Si la energía oscura tiene un efecto físico, que lo tiene por necesidad, entonces debemos poder entenderla. Y la entenderemos.
saludos

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Iluminando a la Energía Oscura

Mensajepor Guest » 01 Dic 2007, 17:04

Ya veo: el etarra que sacudía la mampara de aislamiento mientras le juzgaban, reaccionó así, por la peculiar posición de la cabeza del Juez, en el instante en que las moléculas de los ojos del etarra, eran interaccionadas por los fotones filtrados por la mampara.

El momento creado por tal energía, desencadenó una serie de carambolas, que al ser físicas tendrán su explicación y ello exculpa por tanto la manifestación de rabia y odio.

No hay Justicia. :(
No había pensado en eso. :o

Saludos del Abuelo. :D

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alshain
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Re: Iluminando a la Energía Oscura.

Mensajepor alshain » 01 Dic 2007, 18:02

carlos escribió:Permíteme que mientras no se nos explique físicamente la Singularidad, se otorgue a la idea por mí expuesta, la misma atención, que asimismo no se explica físicamente.

Se podrán explicar físicamente, ¿ los sentimientos del alma?

Tal idea, reflejada en esa pregunta, rebota contra mi interlecto como una pelota de goma. No obstante, estoy de acuerdo que si quieres ser consistente con ella debes remontarte atrás en el tiempo no sólo hasta la singularidad inicial, sino hasta donde haga falta. Porque si algo no puede ser explicado de forma física, entonces no está ligado a la cadena de causa y efecto del mundo físico y, con ello, requiere de la existencia eterna y atemporal de cierto ente desconocido (alma o como quieras llamarlo) que se escapa a la dinámica de lo físico. Por mi parte no veo forma razonable de hablar con propiedad sobre algo así y creo que las discusiones sobre algo así acabarían tocando creencias personales. Me separo conscientemente de tal discusión, pero con gusto entraré a hablar sobre la energía oscura y la singularidad inicial cuando encuentre tiempo.

Un saludo.

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