Domanda:
Perché alcune persone affermano che il Big Bang non è mai avvenuto?
Janus Boffin
2015-02-11 14:50:13 UTC
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Una notizia sta diventando virale sui social media sostenendo che due fisici hanno trovato un modo per eliminare la singolarità del Big Bang, oppure in parole povere (come affermato da molti articoli di notizie sensazionaliste): il Big Bang non è mai accaduto affatto.

Il giornale è stato pubblicato in Phys. Lett. B, e mi sembra che l'idea di base dell'articolo sia che prende l ' equazione di Raychaudhuri e sostituisce le geodetiche con le traiettorie di Bohmian (dall'analogo quantistico di Bohm dell'Hamilton -Equazione di Jacobi).

Non ho alcuna competenza in questo settore, ma da quel poco che ho capito (e come spiegato da un mio amico, che potrebbe benissimo sbagliarsi), se facciamo alcune sostituzioni su questa equazione quantistica di Raychaudhuri, otterremmo le equazioni di Friedmann con alcuni termini in più, uno dei quali sembra una costante cosmologica e un altro dei quali elimina la singolarità del Big Bang.

Ora la mia domanda è: quanto legittime sono le affermazioni degli autori di questo articolo? E se ha qualche merito, elimina davvero la singolarità del Big Bang?

Image Courtesy: Wikimedia Commons

@lemon: Se non ti dispiace, posso aggiungere il follow-up (la tua domanda) con la mia domanda come appendice?
In realtà, penso che il CMB (R) potrebbe benissimo essere presente anche se la singolarità del big bang viene rimossa.
Per coloro che desiderano leggere i registri della chat, [ho posto la stessa domanda in chat] (http://chat.stackexchange.com/transcript/message/19983964#19983964) lunedì.Il sentimento in chat è che la carta non è molto affidabile.
Lubos Motl ha scritto del documento [in un recente post sul blog] (http://motls.blogspot.com/2015/02/has-big-bang-theory-been-disproved.html).
@KyleKanos: Grazie mille per il collegamento.Ieri ho controllato il suo blog e non ho trovato alcun post a riguardo, ecco perché ho pensato che forse avrei dovuto porre la domanda qui.Immagino che dovrei leggere il suo post sul blog, ora!:)
Vorrei poter offrire una migliore valutazione di questo documento.Oltre a dire che hanno usato supposizioni che non difendevano e avevano più ondate di mano di quanto generalmente mi piacerebbe accettare, non posso offrire ulteriori informazioni.Il fatto è che se ciò che hanno fatto è corretto, le loro interpretazioni * potrebbero * essere corrette.Ma non vedo alcun motivo per credere che ciò che hanno fatto sia corretto se non perché dicono che è valido e affermano che in precedenza sono stati utilizzati approcci diversi ma simili a problemi leggermente diversi.
@Jim ha riassunto efficacemente la trascrizione della chat per coloro che non l'hanno letta.La sua versione è molto più compatta!
@tpg2114 Sì, ho visto la trascrizione della chat dopo aver posto questa domanda (e aver ottenuto alcuni privilegi).Non sapevo che avessi la stessa domanda in chat e nemmeno io avevo il privilegio (o crediti sufficienti) per visualizzare il registro della chat.
Si prega di notare che il documento è pubblicato in PRL ed è stato sottoposto a revisione paritaria ed è in lavorazione da aprile 2014. La revisione tra pari dovrebbe garantire che la matematica e le ipotesi siano corrette
La revisione tra pari di @annav garantirebbe che la matematica e le ipotesi presentate siano corrette.Ma questo lavoro è fortemente dipendente da matematica e presupposti che non sono stati presentati esplicitamente.Capisco anche che sia stato rifiutato da PRD, per qualunque cosa valga
@Jim sì, è in PLB, non PRL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269314009381
Non riesco a immaginare quale sia la loro idea del funzionamento dell'universo se negano il big bang.
Tre risposte:
Jim
2015-02-11 22:44:47 UTC
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Non sono un cosmologo quantistico, ma sono un cosmologo dell'universo primordiale, quindi posso darti la mia opinione dopo aver letto questo articolo.

L'articolo afferma che le traiettorie di Bohmian sono un valido sostituto per geodetiche. Questo è stato affermato all'inizio del documento e non viene offerto molto in difesa di questa ipotesi. Questo non vuol dire che sia un presupposto non valido, è solo che le mani sono state agitate e hanno detto "Le geodetiche non sono le traiettorie che stai cercando. Puoi usare le traiettorie bohmiane. Muoviti."

Avanti quello che fanno è rimandarci ad altri documenti in cui sono stati affrontati problemi leggermente diversi usando metodi simili ma leggermente diversi e dicono (non una citazione effettiva) "usando un risultato simile a questi lavori, e facendo sostituzioni arbitrarie ma non illegali, noi recuperare le equazioni di Friedman con correzioni di ordine superiore "Va tutto bene, ma hai effettivamente svolto il lavoro o hai ricavato il risultato da problemi simili ma diversi. E le sostituzioni che hai fornito non hanno senso.

Da qui, le interpretazioni che offrono sono abbastanza evidenti. L'utilizzo di traiettorie bohmiane ha reso necessario che non vi sia alcuna singolarità iniziale. Trovano anche la grandezza corretta per una costante cosmologica in una delle correzioni a causa del modo in cui la avvicinano. C'è un termine complicato che implica funzioni a valori reali non specificate e lo sostituiscono con cose corrispondenti alla massa del gravitone che dovrebbe fornire il valore corrente della costante cosmologica . Quindi, trovano un po 'di fantasia e sostituzioni più "convenienti" che il termine risulterebbe in una costante cosmologica correlata a $ c ^ 2 / H_0 ^ 2 $, che risulta nel corretto ordine di grandezza.

Mostrano anche che con le traiettorie bohmiane, l'età dell'universo tende verso l'infinito. Ciò che mi ha confuso qui è che hanno usato il metodo standard per calcolare l'età dell'universo; il metodo progettato per essere utilizzato con il modello Big Bang. In sostanza, cercano di trovare il tempo dalla singolarità, ma hanno rimosso automaticamente la singolarità utilizzando le traiettorie bohmiane. Quindi è ovvio che dovrebbero trovare l'infinito.

Tuttavia, tutta la scienza presentata nel documento è valida. Il problema è che si basa molto sulla scienza non presentata nel documento. Se quello che hanno fatto è corretto, anche le interpretazioni sono corrette. Tuttavia, ci sono troppe supposizioni ondeggianti e non intuitive per me per accettarle senza ulteriori studi. E come detto prima, molto sembra fare affidamento su approcci simili ma diversi che sono stati utilizzati per affrontare problemi simili ma diversi da altri fisici.

Questo è probabilmente il motivo per cui i media sono stati in grado di impazzire con esso. Non c'è abbastanza in questo documento per dire che è sbagliato o per screditarlo esplicitamente. Non c'è nemmeno abbastanza per accettarlo o usarlo per screditare altre teorie. I media vedono che ha la possibilità di avere ragione e che ha interpretazioni che non includono un Big Bang e ne hanno sciamato sopra. Ma questo documento non dice che non c'era un Big Bang; dice che il Big Bang non era necessario. Nella migliore delle ipotesi, questo articolo rende la possibilità che nessun Big Bang sia altrettanto probabile di un Big Bang.

Ma non voglio sembrare eccessivamente pessimista. La mia posizione rimane che se le ipotesi che hanno fatto sono corrette e se il lavoro che hanno svolto al di fuori dei loro scritti è corretto, anche le interpretazioni che presentano potrebbero essere corrette.

+1, quindi sembra che avrebbero svolto un lavoro molto più utile se si fossero concentrati solo sul sostenere che le loro traiettorie di Bohm sono geodetiche migliori nell'universo primordiale meglio, piuttosto che presumere che tutti sarebbero d'accordo con esso
O meglio, il giornale avrebbe dovuto iniziare con l'affermazione: "*** Se *** possiamo sostituire i goedesics con traiettorie bohémien ..".È perfettamente valido fare un lavoro basato su presupposti (questo è fatto molto in matematica) a condizione che si riconosca che l'assunto rimane da dimostrare.(Questo è il motivo per cui i matematici si entusiasmano quando viene dimostrata una vecchia congettura, perché è stato fatto molto lavoro sulla base di supposizioni che quelle congetture siano vere)
Puoi spiegare cosa c'era, se non c'era la singolarità?C'era inflazione o anche questo diventerà inutile?Se ci fosse l'inflazione, non sarebbe ancora "Big Bang" a tutti gli effetti pratici?
@hyde Questo è il punto: calcolano l'età dell'universo come infinita.* Non possiamo * "spiegare cosa c'era lì", perché con "lì" ti riferisci a "all'inizio dell'universo", e con questa interpretazione * non c'era * inizio.Significa essenzialmente che la teoria dello stato stazionario potrebbe essere stata corretta e che l'universo è sempre stato qui.
Naturalmente, la mano che agitava in quel modo avvenne molto tempo fa in un proto-universo molto, molto lontano.
Ti sento @slebetman.Ora speriamo che anche la maggior parte delle persone che scrivono articoli sulla fisica lo faccia un giorno.
@anaximander L'universo dello stato stazionario e l'universo del grande rimbalzo non sono la stessa cosa.Un universo stazionario non ha inflazione o cambiamenti significativi di alcun tipo.Questo articolo propone un grande universo di rimbalzo in cui c'è qualcosa di simile all'inflazione, ma è stato preceduto da un universo che collassa, non da una singolarità di curvatura
@JimdalftheGrey Così fa: avrei solo l'abstract e i riassunti in altri articoli quando ho aggiunto quel commento.
@anaximander Con "cosa c'era" volevo dire, com'è stato per quel tempo infinito?Densità di energia sempre più alta man mano che vai indietro?O uno stato stazionario con la transizione di stato che avviene all'inflazione?A che punto, tornando indietro nel tempo, il nuovo modello si discosta dal tradizionale Big Bang?Eccetera.
Sono arrivato al punto che "le traiettorie bohmiane sono valide" e mi sono sentito come se potessi tranquillamente ignorare il resto della discussione perché il documento è probabilmente spazzatura.Temo che questo significhi che sono una persona cattiva.
È persino possibile che l'universo abbia un'età dell'infinito?non smetterebbe di espandersi a un certo punto a causa della gravità?o raggiungere una sorta di noioso equilibrio termico?o diventare un enorme buco nero?
@user2813274 Sì.A volte.Non solitamente.E no. È * possibile * che l'universo abbia un'età infinita.In questo modello si espande, poi si contrae e poi si espande ... ma non tutti i modelli ne hanno bisogno per smettere di espandersi (es. Il modello più accettato).Un noioso equilibrio termico è una soluzione finale * possibile * ma improbabile.Non diventerà un enorme buco nero
Le traiettorie bohmiane ** sono ** geodetiche all'interno della meccanica bohmiana ...
@Marcel Ma ciò non significa che la meccanica bohmiana possa essere utilizzata in questo caso.Capisco che se modifichi il GR standard con la meccanica bohmiana, le traiettorie bohmiane sono geodetiche, ma non hanno dimostrato che la meccanica bohmiana è appropriata e valida in questo regime e, quindi, non hanno dimostrato che le geodetiche standard possono essere sostituite datraiettorie bohmiane
@ACuriousJim: Non modifichi GR con meccaniche bohmiane.Usi la meccanica di Bohm, che è una [teoria relativistica speciale] (http://arxiv.org/abs/quant-ph/0406173v2) che riproduce i fenomeni quantistici e quindi applica GR ad essa, ad es.estendilo a varietà curve, proprio come si fa nella solita relatività speciale + elettrodinamica.Questa è quindi davvero una teoria generale della gravitazione quantistica.
@Marcel E questo è qualcosa che il documento non mostra, che è un'estensione valida per portare la meccanica bohmiana alle varietà curve.Dal momento che si tratta di una modifica, se le geodetiche sotto GR normalmente possono convergere ma non sono in grado di farlo con l'estensione bohmiana, allora è, in effetti, una modifica dello standard GR.Affermare che questa è una teoria generale della gravitazione quantistica è un'affermazione audace.
Dato l'interesse significativo e il lavoro svolto nello sviluppo del QG, affermare che la teoria generale di esso sarebbe qualcosa di simile sarebbe molto controverso.Richiederebbe una grande quantità di elaborazione e convalida.Nessuno di questi è fornito nella breve lettera che è stata scritta.In sostanza, la maggior parte del documento si basa sull'ipotesi che bohmian + GR = QG.Questo deve sicuramente essere mostrato in modo più rigoroso prima che questo documento possa ricevere l'attenzione significativa che richiede.
Senza un lavoro più approfondito che dimostri che la meccanica bohmiana può essere validamente utilizzata per creare detta teoria generale del QG, la mia valutazione è valida.Nota non ho mai detto che fosse sbagliato, solo che le ipotesi su cui si basava non erano qualcosa che puoi dare per scontato e che senza sostenerle meglio, la carta deve essere affrontata con cautela.
Neuneck
2015-02-11 15:25:57 UTC
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Anche se questo lavoro indaga certamente su un punto interessante, penso che sostituire semplicemente le geodetiche in GR con traiettorie quantistiche dall'aspetto simile non risolva i problemi qui. Trovare le equazioni di Friedmann assumendo l'omogeneità e l'isotropia su larga scala non è una sorpresa per me.

Ci sono un certo numero di persone che lavorano sulle cosiddette Cosmologie Big-Bounce. In quei modelli, non c'è singolarità del big bang: le traiettorie delle particelle possono essere seguite attraverso uno stato molto denso dell'universo che appare singolare solo se non si guarda abbastanza bene (come se la punta di un ago non fosse effettivamente un "punto", ma se guardi abbastanza da vicino ogni punta dell'ago sarà rotonda).

Il problema a portata di mano allora è se credi al meccanismo con cui crei il grande rimbalzo. Per avere un rimbalzo, è necessario che un universo convergente si espanda all'improvviso. Questo è un comportamento molto strano per il parametro Hubble intorno al rimbalzo. All'interno di GR questo pone molti problemi, poiché devi violare una delle numerose condizioni di coerenza.

Anche se puoi costruire il rimbalzo stesso all'interno di una teoria corrente, è difficile credere che l'ignoto gli effetti della gravità quantistica non dovrebbero avere un ruolo in questa fase turbolenta e densa dell'evoluzione cosmica.

A mio parere, ci sono certamente una serie di aspetti interessanti nei grandi rimbalzi, ma personalmente lo considero questo dipende dalla gravità quantistica, che non comprendiamo o non conosciamo ancora.

Punto cruciale qui: * "Penso che sostituire semplicemente le geodetiche in GR con traiettorie quantistiche dall'aspetto simile non risolva i problemi qui." * Il documento non fa quasi nulla per giustificare questo passaggio, agitano semplicemente le mani dicendo che la meccanica Bohmiana non è falsa, e* in qualche modo * concludere da ciò che la sostituzione di GR geodecics con traiettorie Bohmiane produce valide correzioni quantistiche a GR.
Diverse leggi termodinamiche non impedirebbero un universo infinito di "grande rimbalzo"?
@easymoden00b non necessariamente.Alcuni quadri di un modello di grande rimbalzo possono facilmente mostrare che la generazione di nuovi stati possibili, che aumenta il valore massimo dell'entropia, supera in media l'aumento dell'entropia nel tempo, il che significa che quegli universi potrebbero esistere indefinitamente
@JimdalftheGrey, Giusto.Ciò equivale a un fisico che costruisce un dispositivo di movimento perpetuo basato su una struttura che hanno appena creato dal nulla.
@easymoden00b ... Non proprio.Il superamento dell'aumento dell'entropia da parte della generazione di nuovi stati attraverso la gravità e l'espansione è parte del motivo per cui molti credono che l'universo non finirà con una morte termica.Questa è una cosmologia valida mentre un PMD viola la conservazione locale dell'energia e viene invalidato
@JimdalftheGrey se il nostro universo fosse infinitamente vecchio avremmo già attraversato infinite iterazioni e questa conversazione avrebbe già avuto luogo un numero infinito di tempo (a causa dei limiti della configurazione totale della materia nel nostro universo (finito)).Una simile cosmologia dovrebbe essere messa a punto in modo folle per non raggiungere una sorta di stato di equilibrio (un tempo infinitamente lungo fa).
@easymoden00b sì, questo è uno dei problemi con universi infinitamente duraturi.
anna v
2015-02-11 20:08:58 UTC
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Ci sono diversi modelli per l'universo nel corso degli anni. Il Big Bang come lo mostri nella figura è diventato il "modello standard" per la creazione dell'universo osservato come lo conosciamo perché si adatta alle osservazioni , cioè ai dati, utilizzando teorie e comportamenti conosciuti dalle teorie delle particelle elementari.

Questo modello si è evoluto man mano che i dati venivano aggiunti nelle nostre banche dati. Quando ho studiato cosmologia negli anni Sessanta il Big Bang non aveva inflazione. L'inflazione è stata forzata dai dati sulla radiazione del fondo cosmico a microonde che sono arrivati ​​molto più tardi dei miei studi.

La mia domanda è: quanto sono legittime le affermazioni degli autori carta? E se ha qualche merito,

L'impatto che una nuova proposta ha sulla ricerca deriva dall'immediato riconoscimento tra pari nelle citazioni alla pubblicazione. Se si va a INSPIRE-HEP si trova una citazione dalla pubblicazione nel novembre 2014, quindi non sta prendendo d'assalto i colleghi. Non si può fare fisica attraverso i social media e la popolarità dei programmi TV.

Elimina davvero la singolarità del Big Bang?

Bene, un modello diverso potrebbe eliminare la necessità di una singolarità per descrivere i dati, ma non credo che questo documento incorpori tutta la storia inflazionistica e la pletora di dati nel suo modello abbozzato . Non è il mio campo e aspetterò che qualcun altro ne discuta il contenuto, ma abbiamo un proverbio greco: "Quando sentirai parlare di molte ciliegie portati un cesto".

Questo non risponde alla domanda.
Per coloro che pensano che non sto affrontando la domanda, sto affrontando le domande all'interno della domanda, imo, come mostrano le virgolette.
Penso che la risposta affronti la domanda e potrebbe anche essere la risposta migliore perché ricorda che la scienza è modello + convalida sperimentale: puoi sempre affermare che il modello non è buono per modellare questo (forse ci sarà un modello migliore nel prossimodecenni, come Newton poi Einstein).


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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