Pregúntele a Ethan # 6: Centro del Universo

“Si buscas la verdad, finalmente puedes encontrar la paz; si buscas consuelo, no encontrarás consuelo o verdad, solo comenzarás con un jabón suave y una ilusión, y terminarás con desesperación ”.

Clive Staples Lewis

Y, sin embargo, a veces las respuestas que encuentras chocan con tus ideas, sentimientos e incluso tu sentido común. Por ejemplo, en el caso de que el lector me haya preguntado sobre:

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Entonces, ¿cuál es la geometría del universo, y tiene un centro?



Para comenzar, dividiremos los conceptos de "nuestro Universo", es decir, el Universo observable y "El Universo en general", que incluye todo lo que está conectado con nosotros desde el momento del Big Bang y mucho más. Cuando miramos hacia el cielo nocturno, luego detrás del sistema solar, las estrellas, el gas y el polvo en nuestra galaxia, fuera de nuestros vecinos galácticos y más allá, casi hasta el infinito, observamos el Universo observable.



Puedes mirar más allá de las galaxias observadas más lejanas, antes de que se encendieran las primeras estrellas, en los años oscuros del Universo. Antes de eso, hace unos 13.800 millones de años, cuando el Universo era más pequeño, más caliente y más denso, hacía demasiado calor para que se formaran átomos individuales; esto es lo que vemos al observar la radiación cósmica de fondo de microondas (KMPI). Y 380,000 años antes de eso, hubo el Big Bang: la creación de un universo caliente, denso, en expansión y refrescante.



Esta es esa parte del universo que podemos observar desde nuestro lugar. Lo que vemos es aproximadamente una esfera, alrededor de 46 mil millones de años luz de radio, centrada en nosotros.

Pero no estamos en el centro del universo. Por el contrario, hablando de ello, estamos hablando en el contexto de una teoría física que lo describe a gran escala: GR. Y la relatividad dice que el espacio no es plano, como una red tridimensional, sino que se curva en presencia de materia y energía.



A gran escala, el Universo también puede tener curvatura, dependiendo de los diferentes tipos de materia, energía y velocidad de expansión. Puede tener una curvatura negativa cuando los ángulos del triángulo son inferiores a 180 grados; positivo: cuando los ángulos son más de 180 grados; o ser plano, como el papel, donde la suma de los tres ángulos es de 180 grados.

Además, la curvatura afecta lo que sucede con dos rayos que emanan de un punto: se dispersarán más, se intersecarán o mantendrán un ángulo.



Según las observaciones y las leyes físicas de hoy, sabemos que el Universo es plano (con una precisión del 1%) y que el tamaño del Universo no observable es al menos 150 veces mayor que el observable. Y lo mejor de todo, esto confirma el KMFI observado.



Si nuestras conclusiones son correctas, entonces el Universo que estamos observando no difiere de las observaciones que cualquier otro observador en cualquier otra parte puede hacer. Por supuesto, puede haber diferencias a escalas locales: la densidad de la distribución de galaxias y la distribución local de la materia. En algunas direcciones, hay grandes cúmulos de galaxias, en otras, vacíos. Algunas partes de KMFI son más calientes o más frías.



Pero a gran escala, el universo se parecerá al mapa de abajo. Aunque cualquier observador tendrá una parte esférica (su radio está determinado por el camino que ha pasado la luz desde el Big Bang) centrado en el observador, el espacio en las tres dimensiones parece continuar y continuar lo más lejos posible.



¿Y qué hay del centro? Depende de cuánto quieras entrar en el área de las hipótesis. Por un lado, la estructura del espacio tiene una forma a gran escala, dependiendo de la curvatura. Si la curvatura es positiva, entonces tiene la forma de una esfera y se cierra sobre sí misma. Si es plano, puede tomar la forma de un toro o cilindro, que nuevamente se cierra sobre sí mismo. Si es negativo, puede tomar la forma de una silla de montar a pequeña escala, pero aún así se puede bloquear.



En general, dependiendo de la curvatura, el Universo puede ser finito o infinito. Si es finito, entonces podemos hablar sobre el centro. Si el espacio-tiempo tiene la forma de una esfera, entonces el centro de la esfera debería serlo. Si el espacio-tiempo tiene la forma de una rosquilla, entonces el centro estará en el centro del agujero.

Pero hay un problema con este razonamiento.



Piensas en tres dimensiones. No es de extrañar. Pero todas las superficies descritas son la superficie de una esfera, la superficie de una rosquilla o silla de montar, son bidimensionales. Y estás buscando un centro en la tercera dimensión.

Pero el espacio tiene tres dimensiones. El Universo no se expande como una superficie bidimensional de una pelota de goma que se infla, sino como una masa tridimensional para pan (en un horno con gravedad cero), expandiéndose en las tres dimensiones. Por lo tanto, si el Universo es finito y tiene un centro, entonces estará ubicado en el espacio con una gran cantidad de dimensiones.



A la izquierda, la superficie del círculo es una línea unidimensional. Su centro está ubicado en un plano bidimensional. Pero si camina solo a lo largo de la línea y pregunta "dónde está el centro", su pregunta no tiene sentido.

La superficie de la esfera a la derecha es bidimensional. Ella tiene un centro en tres dimensiones, pero si caminas en la superficie, entonces la cuestión del centro tampoco tiene sentido.

Y aquí está lo que sabemos sobre nuestro espacio, el espacio tridimensional.



Es plausible que sea la superficie de una determinada estructura del espacio multidimensional, y que tenga un centro. Pero no podemos encontrar este centro. La pregunta del centro no tiene sentido, al igual que la pregunta del centro de un círculo en términos de puntos en este círculo.

Por lo tanto, el universo no tiene centro.

Source: https://habr.com/ru/post/es380889/