Modelo cosmológico estándar

Entre todos los modelos cosmológico se destaca el llamado “modelo estándar de Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker” o del big bang caliente (García Doncel, 2001) (12) o gran explosión. Los nombres de los científicos enunciados se pueden reducir a las siglas de cada uno así: FLRW lo que equivaldría al modelo estándar “F.L.R.W.” quienes plantearon el principio de homogeneidad e isotropía del universo como una extrapolación de la ciencia teórica, la cual no siempre encaja un concepto con otro, especialmente de los hechos cósmicos y a la vez los cuales se basan en hipótesis y no en verdaderas contrastaciones empíricas; por lo tanto, se trata más bien de una extrapolación de ciencia que utiliza varios marcos referenciales (teórico, con teorías e hipótesis) y cuenta con tres “hechos cósmicos” para su contrastación empírica; sin embargo las reflexiones filosóficas llevan a concebir el “principio antrópico”, (13).

Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-WalkerFigura 71. Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker. Este modelo fue desarrollado principalmente por Alexander Friedman (1922-1924), pero posteriormente y de manera independiente otros físicos como Georges Lemaître (1927), Howard Percy Robertson y Arthur Geoffrey Walker (1935), quienes ampliaron conceptos dentro de ella. Esta modelo supone un universo homogéneo e isótropo, es decir, un universo de densidad de materia constante. En sí mismo es una aproximación útil para poder deducir la forma del universo y tratar de manera sencilla la cosmología, siendo por ello esta métrica la base de la teoría del Big Bang. Ref: tomado de https://temasdeciencia.blogspot.com/2009_04_01_archive.html.

Los marcos teóricos de la cosmología se originaron en esos conceptos provenientes del Siglo XIX, pero tuvieron su desarrollo a finales de ese siglo y luego en el Siglo XX y ahora en el Siglo XXI. De ahí que los marcos referenciales se basan en los principios entrópicos de la termodinámica y la mecánica estadística, la teoría cinética, la radiación térmica, la relatividad especial de Albert Einstein, el principio de causalidad relativista, la equivalencia masa-energía (cantidad) de 12 El término big bang en inglés puesto por Fred Holly en contra del modelo de la creación continua. En el vocabulario científico se llama “gran explosión” divulgado por Weinberg 1977, actualizado por Padmanabran 1998 o Allday 1998, o los más asequibles Ellis 1993 y Barrow 1977.

Einstein, 1905 (E=mc2); la relatividad general de Einstein 1915, el concepto de universo ilimitado pero finito (sin fronteras) de Einstein, asociado al término cosmológico de “universo estacionario inestable”, en que “una perturbación menor obligaría al universo a expansionarse o contraerse indefinidamente”. Einstein se refirió a este término como “la mayor torpeza de mi vida”. “El colapso gravitacional” proviene de las ecuaciones de Einstein. Esto dio pie para conceptualizar la formación agujeros negros, (14), al decaimiento de la densidad y la curvatura infinitas, a la física cuántica del átomo del núcleo y de las partículas en las cuales se incluye el bosón de Higgs (15) demostrada su presencia en el año 2012, en Julio 2, por el laboratorio CERN en donde se estudian las partículas elementales: leptones, quarks (“up” u, “down” d, “strange” s o truth, bosones, etc.), los cuales se clasifican en tres familias; en este modelo de partículas elementales todo el universo estaría formado por esas tres familias de quarks (“charmed” o encantado c, el “botón” o “beauty” b, y el “top” o “truth” t) que se asocian a las tres parejas de leptones; entiéndase aquí que todo pertenece a una teoría cuántica de campos, siguiendo la electrodinámica cuántica, para llegar a la “teoría de gran unificación y de supersimetría”, (García Doncel, 2001).

La ley de HubbleFigura 72. La ley de Hubble, obtenida después de una década de observaciones, es una ley de cosmología física que establece que el corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que está. Es considerada como la primera evidencia observacional del paradigma de la expansión del universo y actualmente sirve como una de las piezas más citadas como prueba de soporte del Big Bang. Según la Ley de Hubble, una medida de la inercia de la expansión del universo viene dada por la Constante de Hubble. Ref: Tomado de https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Hubble

El modelo del big bang se ha contrastado con los tres hechos cósmicos: primero el de la expansión del universo propuesta por Edwin P Hubble en donde se incluye la cromodinámica y la teoría electro débil, y, a la vez, se confirma la inestabilidad del protón con la medida de 10.30 millones de años superior a lo del universo del “big bang” que es de 10.10; a su vez otra de las experiencias empíricas están en el “efecto dopler” que es el corrimiento espectral hacia el violeta o al rojo que indica acercamien to o alejamiento de la fuente luminosa; este fenómeno es análogo al pito de la locomotora que cuando se acerca es más grave que cuando se aleja. En esta concepción está definido las distancias o espacios y con ello también el tiempo y a la vez la geometría relativista.

El segundo hecho cósmico” es el de la núcleo síntesis primordial en donde se plantean la presencia del hidrógeno como del 75%, el helio el 25% y el litio 10-10, comprendiendo lo ideal del “big bang caliente”; sin embargo, las distancias galácticas requieren hipótesis teóricas con la pulsación de las estrellas; y, el big bang estaría dentro de un rango de funcionamiento de tres minutos. El tercer hecho es la radiación cósmica electromagnética idéntica a la microondas de pocos milímetros de longitud predicha por Gamow; su total isotropía representa la fosilización y la concepción de un estadio inicial de millones de años para explicar el origen de las galaxias. Este hecho cósmico ha sido confirmado por la sonda espacial Cobe (Cosmic Background Explorer) y la radiación cósmica de fondo se supone proviene de “6 mil zonas angulares del universo extragaláctico”, produciéndose un “mapa cósmico” (García Doncel, 2001).

El modelo del big bang supone etapas con centésimas de segundo y descritas con conceptos teóricos como la constante y el tiempo de Planck (16), la “sopa” (quarks, antiquark, bosones, leptones, (Guth, 1999) en donde comienza la inflación; la unificación electro débil y la interacción fuerte desacoplada; así como la formación de nucleones, antinucleones, la aparición de nucleones libres. En este modelo cosmológico estándar se plantea el desacoplo de los neutrinos, la aparición de neutrones libres, la formación de núcleos y átomos y la recombinación de hidrógeno atómico para llegar a la era dominada por la materia, a la formación de protogalaxias, estrellas, elementos de la vida (C, N, O, Ph) y a los sistemas planetarios.

Max PlanckFigura 73. Max Planck. En 1900, descubrió una constante fundamental, la denominada constante de Planck, usada para calcular la energía de un fotón. Esto significa que la radiación no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino solo en determinados momentos y pequeñas cantidades denominadas cuantos o fotones. La energía de un cuanto o fotón depende de la frecuencia de la radiación: donde h es la constante de Planck y su valor es 6,626 por 10 elevado a -34 julios por segundo o también 4,13 por 10 elevado a -15 electronvoltios por segundo. Un año después descubrió la ley de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo a una temperatura dada, denominada Ley de Planck, que explica el espectro de emisión de un cuerpo negro. Esta ley se convirtió en una de las bases de la mecánica cuántica, que emergió unos años más tarde con la colaboración de Albert Einstein y Niels Bohr, entre otros. Ref: Tomado de https://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planck

El autor consultado hace alusión a las reflexiones filosóficas y obviamente al principio antrópico; por ejemplo, se pregunta: ¿por qué existe algo en vez de nada? Mas no hace alusión a que la nada ya es algo y sin embargo, se refiere a que la “radiación de fondo pone de manifiesto la grandiosa sustancialidad energética que aparece de repente en el big bang” de la gran explosión y expansión (García Doncel, 2001).

El mismo autor plantea la “contingencia cósmica” con su multiplicidad de teorías y hechos cósmicos y hace alusión a Fred Hoyle y Stephen Hawking inventores de otros modelos cosmológicos en que “la temporalidad del mundo se niega o no tiene sentido”. Al mismo tiempo se refiere a que S. Hawking elaboró “la teoría cuántica relativista aludiendo a ‘los agujeros negros’ que no son tan negros y emiten radiación cuántica” (radiación de Hawking) y “la referencia del universo oscilante a través del big bang y big crunch cósmico en donde se debe utilizar el concepto de tiempo imaginario”, (García Doncel, 2001). De tal manera, la homogeneidad global del universo sería una incógnita; sin embargo, se postula la inflación, el campo escalar, el breve periodo de expansión inflacionaria o acelerada.

Steven HawkingFigura 74. Steven Hawking. Su interés científico se centró en el campo de la relatividad general, en particular en la física de los agujeros negros. En 1971 sugirió la formación, a continuación del big-bang, de numerosos objetos, denominados “miniagujeros negros”, que contendrían alrededor de mil millones de toneladas métricas de masa, pero ocuparían solo el espacio de un protón, circunstancia que originaría enormes campos gravitatorios, regidos por las leyes de la relatividad. Ref: Tomado de https://www.biografiasyvidas.com/biografia/h/hawking.htm

De una u otra manera en la reflexión de los modelos cosmológicos surge la evolución futura del cosmos con sus diferentes explosiones o implosiones, “expansiones indefinidas o exclusiones, constantes cosmológicas. Así llegamos al principio antrópico o relativo al hombre y a la vida”. La vida aparecería en la etapa de equilibrio u órdenes del movimiento de partículas para producir equilibrios que se manifiestan en transformaciones y formaciones de conjuntos de partículas, átomos, moléculas, células, organismos que se multiplican y repiten ciclos evolutivos con diferentes temperaturas, calor y frío, congelación, movimientos, sincrónicos y dia-dis-poli-múltiples estados de la materia-energía y sus efectos; todo llega a cero para nuevamente iniciar otro ciclo; llegar a cero (grados) pasando por millones de grados; ¿cuánto tiempo y cuántos grados se conocen para llegar a los órdenes y conformar la vida y al ADN? La respuesta son millones de años y diferentes ciclos de temperatura y llegar al equilibrio de 36 grados corporal del ser humano. He ahí la evolución mas no conocemos el futuro remoto.

El principio antrópico enunciado por John Barrow y Frank Tipler toma “valores restringidos por la exigencia de que existen emplazamientos que pueden desarrollarse para diseñar la vida basada en el carbono” con la participación de las frecuencias de luz, temperatura, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, fósforo; de una u otra manera, el átomo y las cuatro fuerzas fundamentales están presentes como constantes fundamentales: gravitatoria, electromagnética y nucleares con los conceptos relativistas cuánticos y nucleares, para hacer todo un conjunto integrado en el hombre (antropos) y aquí nuevamente surge el concepto de antropoeidos que es una organización ordenada. Barrow hizo énfasis sobre todo en la aparición del carbono.

El principio antrópico de Barrow y Tipler lo han clasificado en fuerte, puesto que “el universo tiene que tener aquellas propiedades que permitan que la vida se desarrolle en él dentro de alguna etapa de su historia”. De una u otra manera, el universo es un objeto y objetivo de observación por observadores que paulatinamente han llegado a conocer ciertos principios de sus orígenes y fines; lo que no se ha comprobado y es solamente hipotético que pertenece a las creencias es quién diseñó el universo puesto que equivaldría a suponer un ente o ser ya organizado y entraríamos a un círculo vicioso teleológico y teológico, con el peligro de encontrar un punto crítico de opuestos entre los principios ya mencionados en el hombre como ser racional, lo cual equivale a seguir un razonamiento antrópico para conocer los principios de causalidad del universo y de el ser humano en el, (17).


13 “Que no es simplemente filosófico sino cosmológico, por un lado, y humano por el otro con desviaciones que se desprenden de su existencia en diversos territorios afines: físicos, psicológicos y aún espirituales”, (De Francisco, 2012).

14 El agujero negro sería el “sumidero que absorbe gravitacionalmente toda materia que se le acerque y aún toda la luz (resultado: negros carentes de luz), con aumento de densidad”. Cuando se produce el colapso, es decir la densidad y las curvaturas son finitas en un punto será el final, (Manuel García Doncel, 2001).

15 El bosón de Higgs descubierto por Peter Higgs era una partícula invisible que explica el origen de la masa o materia y es la que nutre u origina la masa a las partículas en la interacción del campo cuántico (campo de Higgs) y explica el porqué los electrones se mueven con mayor facilidad que los neutrones; a la vez, es el que da origen o inicia por decirlo de alguna manera, la masificación del universo dentro de sus diferentes campos y cuatro fuerzas fundamentales; he ahí también la metáfora del soplo divino del nacimiento del universo. El bosón de Higgs da masa a las otras partículas, pero no a sí mismo; la pregunta que podría devenir es obvia, ¿quién le da masa al bosón de Higgs o no requiere masa? El hecho de que se halla descubierto y probado no sin antes haber sido negada por otros físicos matemáticos como Steven Hawking implica que hubo errores en la negación de la presencia de esa partícula; y, la prueba obra en evidencia y comprobación de la existencia de que una suposición y/o una deducción matemática puede ser cierta antes de su comprobación.

16 Se define como la raíz cuadrada de la constante gravitacional de Newton.

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