REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION U.E COLEGIO SAN FRANCISCO JAVIER PUNTO FIJO – ESTADO FALCON CATEDRA – INFORMATICA
AUTOR: HERNANDEZ JAVIER
Índice
CONTENIDO La teoría del Big Bang y el origen del Universo
La teoría del estado continuo
Teoría de la expansión del universo
Universo Pulsante
La teoría de la inflación
El fin del Universo
PAG. …
4-5-6
…
6-7
…
8
…
8-9-10
…
10-11-12
…
12-13-14
Introducción
Es difícil que un ser humano no se haya preguntado nunca acerca del origen de la vida y del universo que la alberga, puesto que son interrogantes inherentes a nuestra propia naturaleza racional. Más allá de toda concepción filosófica o dogmática que trate de darle una respuesta a la trama humana, es evidente que aún nuestro espíritu está inquieto. Desde el surgimiento de las primeras civilizaciones, el hombre se preguntó el por qué de la luz y de la obscuridad, por qué del trueno y del relámpago, por qué de la vida y la muerte y su instintivo modo de abordar la realidad le hizo pensar en moradas recónditas donde seres eminentemente superiores, manejaban sus destinos y los del mundo.
Positrones,
La teoría del Big Bang y el origen
Mesones,
Bariones,
Neutrinos, Fotones y un largo etcétera
del Universo
hasta más de 89 partículas conocidas El
Big
Bang,
literalmente
hoy en día.
gran
estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo.
La
materia,
hasta
ese
momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo. En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense
George
Gamow
Inmediatamente después del momento
modificó la teoría de Lemaître del
de la "explosión", cada partícula de
núcleo primordial. Gamow planteó que
materia comenzó a alejarse muy
el Universo se creó en una explosión
rápidamente una de otra, de la misma
gigantesca
manera que al inflar un globo éste va
elementos que hoy se observan se
ocupando más espacio expandiendo su
produjeron
superficie. Los físicos teóricos han
minutos después de la Gran Explosión
logrado reconstruir esta cronología de
o Big Bang, cuando la temperatura
los hechos a partir de un 1/100 de
extremadamente alta y la densidad del
segundo después del Big Bang. La
Universo
materia
subatómicas
lanzada
en
todas
las
y
que
durante
los
los
fusionaron en
partículas elementos
químicos.
está constituida exclusivamente por
indican que el hidrógeno y el helio
partículas
habrían sido los productos primarios
Electrones, 4
más
primeros
direcciones por la explosión primordial
elementales:
Cálculos
los
diversos
recientes
del Big Bang, y los elementos más
la confirmación de la teoría del Big
pesados se produjeron más tarde,
Bang.
dentro de las estrellas. Sin embargo, la
Uno de los problemas sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se expandirá indefinidamente o se volverá a contraer).
teoría de Gamow proporciona una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los
Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene.
primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en
galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de
Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mayor, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado. La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco convincente.
Hubble. Según se expandía el Universo, la radiación residual
del
Big
Bang
continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo
de
microondas
fueron
detectados por los radio astrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran
5
Muchos de los trabajos habituales en
para comprender la estructura y la
cosmología teórica se centran en
evolución del Universo.
desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar
al
Big
Bang.
La
La Teoría del Estado Continuo
teoría
inflacionaria,
Es
un
modelo
cosmológico
desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la formulada en la década de 1980,
década de los 50, y 60, su popularidad
resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han conducido a especulaciones tan osadas como la posibilidad
de
una
infinidad
de
universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario. Sin embargo,
disminuyó notablemente a finales de
la mayoría de los cosmólogos se
los 60, con el descubrimiento de la
preocupa más de localizar el paradero
radiación de fondo de microondas, y se
de la materia oscura, mientras que una
considera
minoría, encabezada por el sueco
cosmología alternativa.
Hannes Alfvén, premio Nobel de
desde
entonces
como
De acuerdo con la teoría del estado
Física, mantienen la idea de que no
estacionario, la disminución de la
sólo la gravedad sino también los
densidad que produce el Universo al
fenómenos del plasma, tienen la clave
expandirse se compensa con una
6
creación continua de materia. Debido a
Se encontraron quásares sólo a grandes
que se necesita poca materia para
distancias, no en las galaxias más
igualar la densidad del Universo (2
cercanas.
átomos de hidrógeno por cada m³ por
La prueba definitiva vino con el
cada 1.000 millones de años), esta
descubrimiento de la radiación de
Teoría no se ha podido demostrar
fondo de microondas en 1965, pues en
directamente.
un modelo estacionario, el universo ha
La teoría del estado estacionario surge
sido siempre igual y no hay razón para
de la aplicación del llamado principio
que se produzca una radiación de
cosmológico perfecto, el cual sostiene
fondo con características térmicas.
que para cualquier observador el
Buscar una explicación requiere la
universo debe parecer el mismo en
existencia de partículas de longitud
cualquier lugar del espacio. La versión
milimétrica en el medio intergaláctico
perfecta de este principio incluye el
que absorba la radiación producida por
tiempo como variable por lo cual el
fuentes
universo no solamente presenta el
forzada.
sino también en cualquier instante de siendo
generales
sus
constantes
propiedades tanto
en
el
espacio como en el tiempo. Los
problemas
con
esta
teoría
comenzaron a surgir a finales de los años
60,
cuando
las
extremadamente
luminosas, una hipótesis demasiado
mismo aspecto desde cualquier punto
tiempo
galácticas
evidencias
observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando:
7
Teoría de la expansión del universo
contrario, es decir, una contracción del universo
De la observación de galaxias y
(pulsación).
Todos
los
cuerpos comenzarían a acercarse unos
quásares lejanos se desprende la idea
a otros a una velocidad cada vez
de que estos objetos experimentan un
mayor, hasta encontrarse de nuevo
corrimiento hacia el rojo, lo que quiere
toda la materia en un mismo punto,
decir que la luz que emiten se ha
denominado “huevo cósmico”.
desplazado proporcionalmente hacia longitudes de onda más largas. Esto se comprueba tomando el espectro de los objetos y comparando, después, el patrón espectroscópico de las líneas de emisión o absorción correspondientes a átomos de los elementos que interactúan con la radiación. En este análisis
se puede
apreciar
cierto
corrimiento hacia el rojo, lo que se
Esta congregación de materia volvería
explica por una velocidad recesional
a estallar, dando origen a un nuevo
correspondiente al efecto Doppler en
universo. Este proceso se repetiría
la radiación. Al representar estas
eternamente,
velocidades recesionales frente a las
por
lo
que
nuestro
universo actual sería el último de
distancias respecto a los objetos, se
muchos otros surgidos en el pasado. El
observa que guardan una relación
momento en que el universo es atraído
lineal, conocida como Ley de Hubble
sobre sí mismo por su propia gravedad es conocido como "big Crunch". El
Universo pulsante
Big Crunch marcaría el fin de nuestro Muchos científicos afirman en la
universo y el nacimiento de otro
actualidad que la fuerza gravitatoria
nuevo,
del universo será capaz de frenar su
El universo oscilante es una hipótesis
expansión y comenzar el proceso
propuesta
8
por
Richardsom
Tolmanansom,
el
elementos de la relatividad general.
universo sufre una serie infinita de
Teóricamente, el universo oscilante no
oscilaciones,
ellas
se compagina con la segunda ley de la
iniciándose con un Big Bang y
termodinámica: la entropía aumentaría
terminando con un Big Crunch. Luego
en cada oscilación de manera que no
del Big Bang, el universo se expande
se
por un tiempo antes de que la atracción
anteriores. Otras medidas sugieren
gravitacional de la materia produzca
también que el universo no es cerrado.
un acercamiento hasta llegar a un
Estos argumentos hicieron que los
colapso y sufrir seguidamente un Gran
cosmólogos abandonaran el modelo de
Rebote.
universo oscilante.
Esta hipótesis fue bastante aceptada
La teoría ha vuelto a resurgir en la
durante un tiempo por los cosmólogos
cosmología de brane como un modelo
que pensaban que alguna fuerza
cíclico, que logra evadir todos los
debería impedir
argumentos que hicieron desechar la
singularidades
según
cada
la
una
cual,
de
la formación de
a
las
condiciones
y
teoría del universo oscilante en los
conecta el big bang con un anterior big
años 1960. Esta teoría es altamente
crunch: las singularidades matemáticas
controvertida debido a la ausencia de
que aparecían en los cálculos eran el
una descripción satisfactoria en este
resultado
modelo del rebote con la teoría de
de
gravitacionales
regresaría
sobre
idealización
matemática y serían resueltas por un
cuerdas.
tratamiento más cuidadoso.
4: Big crunch: ese punto de masa, densidad, temperatura infinitas. Se
Sin embargo, en los años 1960,
puede decir que habremos llegado a
Stephen Hawking, Roger Penrose y George
Ellis
mostraron
que
OTRO BIG BANG Bueno, pues la
las
teoría afirma que todo lo que está
singularidades son una característica
pasando en este momento pasara
universal de las cosmologías que
dentro de "x" pulsaciones, tu leyendo
incluyen el big bang sin que puedan
estas líneas en milenarios, (ya que a
ser evitadas con ninguno de los 9
partir del big bang otra vez volverá a
se podían aplicar las leyes físicas
pasar la misma historia una tras otra
normales. El grado de uniformidad
vez), y, probablemente ya ha pasado
observado en el Universo también era
millones de veces en pulsaciones
difícil de explicar porque, de acuerdo
pasadas. Pero claro está, que nuestra
con esta teoría, el Universo se habría
mente no puede recordar nada de ese
expandido con demasiada rapidez para
pasado, aunque deja una vía libre a los
desarrollar esta uniformidad.
que si pueden recordar rasgos, trocitos Según la teoría del Big Bang, la
del pasado (y a la vez futuro ya que
expansión
siempre se repite): los videntes, o
del
universo
pierde
velocidad, mientras que la teoría
gente que tiene premoniciones.
inflacionaria lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido,
La teoría de la inflación
de De acuerdo con la teoría de la Gran Explosión
o
del
Big
Bang,
violar
la
expansión de
la
relatividad, que prohíbe que
materia desde un
cualquier
de
cuerpo
condensación Sin
la
teoría de la
que
ocasionó
extrema.
Esta
la luz, sin
explosión
estado
otros.
velocidad de el
inicial
de
superior a la
Universo surgió de una
objetos
velocidad de separación llega a ser
generalmente aceptada,
unos
de
masa finita se mueva más rápido que embargo,
en
la
la luz. Lo que sucede es que el espacio
formulación original de la teoría del
alrededor de los objetos se expande
Big Bang quedaban varios problemas
más rápido que la luz, mientras los
sin resolver. El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no 10
cuerpos permanecen en reposo en
superenfriada termina congelándose;
relación con él.
este suceso ocurre al final del período inflacionario.
A esta extraordinaria velocidad de expansión inicial se le atribuye la
En 1982 el cosmólogo ruso Andrei
uniformidad del universo visible, las
Linde introdujo lo que se llamó "nueva
partes que lo constituían estaban tan
hipótesis del universo inflacionario".
cerca unas de otras, que tenían una
Linde se dió cuenta de que la inflación
densidad y temperatura comunes.
es algo que surge de forma natural en muchas
Alan H Guth del Instituto Tecnológico
teorías
de
partículas
elementales, incluidos los modelos
de Massachussets (M.I.T.) sugirió en
más simples de los campos escalares.
1981 que el universo caliente, en un
Si la mayoría de los físicos han
estadio
asumido que el universo nació de una
intermedio,
sola vez; que en un comienzo éste era
podría
muy caliente, y que el campo escalar
expandirse
en el principio contaba con una energía
exponencial mente.
La
idea
de
potencial
mínima,
entonces
la
inflación aparece como natural y necesaria,
Guth
lejos de un fenómeno
exótico apelado por los teóricos para
postulaba
salir de sus problemas. Se trata de una
que este proceso de inflación se desarrollaba
mientras
el
variante que no requiere de efectos
universo
gravitatorios cuánticos, de transiciones
primordial se encontraba en el estado
de fase, de un súper enfriamiento o
de superenfriamiento inestable. Este
también de un súper calentamiento
estado superenfriado es común en las
inicial.
transiciones de fase; por ejemplo en condiciones adecuadas el agua se
Considerando todos los posibles tipos
mantiene líquida por debajo de cero
y valores de campos escalares en el
grados.
universo primordial y tratando de
Por
supuesto,
el
agua 11
comprobar si alguno de ellos conduce
microondas, que llena el cosmos desde
a la inflación, se encuentra que en los
hace casi 15 mil millones de años.
lugares donde no se produce ésta, se mantienen
pequeños,
y
en
los
El fin del Universo
dominios donde acontece terminan ¿Cuál
siendo exponencialmente grandes y
escalares
que
pueden
los
campos
tomar
valores
el
fin
del
Universo?
Podríamos hablar de algunas recientes
dominan el volumen total del universo. Considerando
es
opiniones científicas en las que se extrapola la “muerte térmica” para un universo
arbitrarios en el universo primordial,
en
expansión,
consideraciones
Andrei Linde llamó a esta hipótesis
sobre
hacer posibles
alternativas, analizar la posibilidad de
"inflación caótica".
existencia de universos simultáneos, La teoría inflacionaria, predice que el
cada
universo debe ser esencialmente plano,
fundamentales y su Big-Bang, temas
lo
sobre los que también especula la
cual
puede
comprobarse
uno
con
sus
constantes
teoría.
experimentalmente, ya que la densidad de materia de un universo plano guarda
relación
directa
con
No parece ser esta la idea buscada por
su
Carlos Pérez para el cierre de una
velocidad de expansión.
exposición como la preparada en la La otra predicción comprobable de
serie de diapositivas que presentó. A
esta teoría tiene que ver con las
mi entender, el mensaje final que
perturbaciones de densidad producidas
procuran
durante la inflación. Se trata de
conferencias,
perturbaciones de la distribución de
Universo,
materia en el universo, que incluso
físicamente, será la apertura completa
podrían venir acompañadas de ondas
a la trascendencia. No se trata de un
gravitacionales.
fin, sino de una finalidad.
Las
perturbaciones
dejan su huella en el fondo cósmico de
12
dejarnos es
ocurra
que lo
estas
dos
el
del
que
fin
ocurra
Para
un hombre
de
fe,
el
fin
En
la
ciencia,
para
explicar
la
trascenderá todo lo material. No
evolución del universo, es necesario
importa el cómo.
unir nuestros conocimientos sobre lo más
Desde la ciencia, aunque se especule con
hermosas
pequeño,
las
partículas
elementales y sobre lo más grande, los
construcciones
cuerpos de la astrofísica: planetas,
matemáticas, tampoco se sabe cómo
estrellas y galaxias.
será y mucho menos por qué. Sin embargo,
desde
la
escatología
Para explicar el sentido de la evolución
cristiana, sí sabemos que el fin del
de la vida inteligente sobre la Tierra,
universo será la realización plena de
vemos aquí, que también necesitamos
ese sentido que hoy adivinamos, en el
unir lo más grande y lo más pequeño:
que creemos y que nos permite obrar
Dios y el hombre. El hombre carece de
en consecuencia, para bien de todos
sentido sin Dios, queda reducido a una
nuestros hermanos, los hombres.
fluctuación sin razón en el universo.
Según nuestra concepción, en el final
Ocupamos un lugar privilegiado en el
de los tiempos terminará nuestro
Universo: el planeta Tierra. Muchos
conocimiento parcial y veremos a Dios
analizan desde la ciencia misma la
tal cual es (1 Cor. 13,12).
causa y justificación de ese privilegio, tratando de calcular la probabilidad de
Dios entonces habrá conducido su
aparición de vida inteligente en otros
creación hasta el reposo definitivo y la
rincones del universo.
gloria para la cual ha creado el Universo, con nuestro Cielo, con la
Esa probabilidad,
al parecer,
Tierra y con todos nosotros en la
bastante baja. La tierra es un planeta
cumbre de la creación, permitiéndonos
habitable, al borde de un brazo de una
comprenderla y colaborar con ella
galaxia, parte de un universo con sus
(Catecismo, 314).
constantes
cosmológicas
es
finamente
ajustadas para la vida. Y es a la vez, un atalaya
13
que
permite
observar
su
sistema planetario, la forma de su
También existe la teoría del Big
galaxia y hasta “los bordes” del
Crunch que dice que el universo está
universo. Es decir, con las bases para
creciendo y que en algún momento
formar
una
dejara de crecer y comenzará a
cosmovisión científica. Una visión
contraerse y éste será el fin del mundo.
en
su
inteligencia,
bastante ajustada de la totalidad. Mientras esto sucede gracias a la Pero desde la perspectiva que estamos
tecnología y a la astronomía podemos
analizando aquí, la razón de ese
conocer nuevos lugares dentro de
privilegio trasciende lo físico y lo
nuestra galaxia que antes no sabíamos
natural, porque este lugar donde
que existían.
vivimos, es el lugar del encuentro del hombre con su Creador. Aquí el Verbo se hizo Carne y habitó entre nosotros. Él establece nuestra dignidad como criaturas. Porque al principio, antes de la Creación, el Verbo ya era. Cada teoría tiene un poco de realidad, el universo se originó a partir de una gran explosión, después las partículas formaron poco a poco a los astros que están en el universo. El universo sí está en constante movimiento (se está expandiendo), yo creo que por eso a través de los años se encuentran astros nuevos que antes no existían.
14