Equivalencia de expansión y curvatura

Rafa
Mensajes: 245
Registrado: 08 Ene 2006, 00:00
Ubicación: Madrid
Contactar:

Equivalencia de expansión y curvatura

Mensajepor Rafa » 02 Sep 2007, 20:25

Hola.

En el libro de divulgación de Bertrand Russell "El ABC de la Relatividad", capítulo XI, se habla de la expansión del Universo.

En este capítulo, Bertrand Russell describe, sin fórmulas, los modelos de universo curvo que propuso Einstein teniendo en cuenta la cantidad de materia que contiene y suponiendo que la distribución de esta materia es uniforme (o suavizada. como él dice). Y dice textualmente:

"El principal efecto de esta curvatura universal es que implica, en algunos de los modelos, que el universo parece estarse expandiendo. Aquí hay cierta libertad de elección, debido a la libertad de elegir sistemas de coordenadas de que disponemos en la teoría de la relatividad. Podemos elegir las coordenadas de modo que la materia suavizada esté inmóvil y el espacio-tiempo tenga cierta curvatura, o podemos elegirlas de modo que el espacio se expanda, y la curvatura parezca reducida. Es una cuestión de elección el emplear una u otra clase de coordenadas, y no tiene importancia para el resultado final, que consiste en la predicción de que -según estos modelos de universo- los espectros distantes se desplazan hacia el rojo. Podemos atribuir este desplazamiento hacia el rojo a la expansión, o a la curvatura; o en parte a ambas. Debido a que la expansión es una noción más fácil de concebir que la curvatura espacio-tiempo, por lo general es más conveniente hablar del universo en expansión, que del universo curvo, pero en términos matemáticos, los dos conceptos son idénticos."


No soy experto en el tema, pero esta equivalencia de expansión y curvatura me ha sorprendido mucho. Nunca la había visto descrita en ningún otro libro sobre relatividad o cosmología.

Me gustaría saber vuestra opinión sobre los siguientes puntos:

1)
¿Puede la curvatura del espacio-tiempo explicar el origen puntual del universo en el momento de tiempo cero? Es decir, es compatible con la teoría del Big Bang?

2)
¿Cómo se explica el desplazamiento al rojo mediante la curvatura del espacio-tiempo?

Me interesan vuestros comentarios.

Un saludo
Rafael

Avatar de Usuario
alshain
Mensajes: 747
Registrado: 11 Dic 2004, 00:00
Contactar:

Re: Equivalencia de expansión y curvatura

Mensajepor alshain » 03 Sep 2007, 13:55

Creo que lo que menciona Russell es correcto, pero no veo forma de explicar la razón de ello salvo entrándoles a saco a las ecuaciones. La cuestión es ¿hay interés?

Rafa
Mensajes: 245
Registrado: 08 Ene 2006, 00:00
Ubicación: Madrid
Contactar:

Mensajepor Rafa » 03 Sep 2007, 19:07

Gracias, alshain.

De momento no deseo entrar en las ecuaciones. Antes necesito estudiar a fondo el concepto de espacio-tiempo, que no lo tengo claro. Después trataré de profundizar en el tema propuesto y entonces te pediré ayuda.

Por lo que me conformo con tu comentario general.

Gracias y un saludo
Rafael

Avatar de Usuario
alshain
Mensajes: 747
Registrado: 11 Dic 2004, 00:00
Contactar:

Mensajepor alshain » 20 Oct 2007, 20:35

Aprovechando que he descubierto cómo hacer fórmulas LaTeX de forma rápida y económica en el blog, he escrito una entrada explicando con ecuaciones las razones que me llevan a dar mi respuesta anterior. Para el que tenga interés:

El desplazamiento al rojo como resultado de la curvatura del espacio-tiempo

Un saludo.

Rafa
Mensajes: 245
Registrado: 08 Ene 2006, 00:00
Ubicación: Madrid
Contactar:

Mensajepor Rafa » 22 Oct 2007, 17:22

Gracias, alshain por la ampliación de tu respuesta anterior.

He mirado tu apunte en el blog y he visto cómo se puede justificar la equivalencia entre la expansión y la curvatura en lo que respecta al fenómeno del desplazamiento al rojo (si bien soy incapaz de seguir completamente los conceptos y las fórmulas utilizados allí). Esta equivalencia está muy bien, y ampía nuestra representación del Universo.

Sin embargo, no veo cómo se puede representar el Big Bang mediante un modelo de universo curvo, sin acudir a una expansión. Es decir, si un universo curvo (y estático) puede verse como un universo en expansión, ¿cómo explicamos la singularidad inicial mediante la curvatura?

Saludos
Rafa

Avatar de Usuario
alshain
Mensajes: 747
Registrado: 11 Dic 2004, 00:00
Contactar:

Mensajepor alshain » 23 Oct 2007, 20:33

El universo expande igual, o digamos que su espacio-tiempo es dinámico. En un caso, el estándar, son secciones espaciales que expanden. En el otro sistema coordenado, el conforme, es el espacio-tiempo entero el que expande. Es en este segundo caso en el cual el desplazamiento al rojo puede verse como consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. No obstante, hay que tener cuidado aquí que no se trata de un efecto estático, sino que "consecuencia de la curvatura" refiere aquí a que hay un determinado elemento de la métrica del espacio-tiempo que está actuando sobre diferentes tiempos propios de diferentes observadores.

Un saludo.

Rafa
Mensajes: 245
Registrado: 08 Ene 2006, 00:00
Ubicación: Madrid
Contactar:

Mensajepor Rafa » 24 Oct 2007, 20:02

Gracias, alshain, pero no estoy seguro de entender tu última respuesta.

Yo entiendo que aunque la expansión del espacio-tiempo pueda considerarse como una curvatura, esto no implica que el espacio-tiempo sea estático.

La verdad es que no tengo nada claro el concepto de espacio-tiempo. Pero seguiré investigando.

Un saludo
Rafa

Volver a “Cosmología y Universo”