Una vista del universo

2. Índice
• Índice: Pag 2
• El origen del universo: Página 3-9
• --Teoría del Big Bang 1 : Pag 4
• --Teoría del Big Bang 2: Pag 5
• --Ley de Hubble: Pag 6
• --Teoría del Estado Estacionario: Pag 7
• --Teoría Inflacionaria: Pag 8
• --Teoría del Universo Oscilante: Pag 9
• La energía oscura: Página 10-13
• --La energía oscura: Pag 11
• --La energía y la materia oscura: Pag 12
• --El Multiverso y la energía oscura: Pag 13
• El destino del universo: Página 14-18
• --Big Crunch: Pag 15
• --Big Rip: Pag 16
• --Big Freeze: Pag 17
• --Big Bounce y Falso Vacío: Pag 18
• --La unificación: Pag 19-29
• --La Gravedad: Pag 20
• --Relatividad General: Pag 21
• --Mecánica Cuántica: Pag 22
• --Necesidad de Unificación: Pag 23
• --Teoría de Cuerdas (Entrada):Pag 24
• --Nacimiento de la Teoría: Pag 25-26
• --SuperCuerdas : Pag 27
• --Universos Paralelos: Pag 28
• --Teoría Gravedad Cuántica: Pag: 29
• Bibliografía: Página 30-31
• Conclusión: Pag 32
• Realizadores del trabajo: Pag 33

4. Teoría Del Big Bang - Introducción
• El Big Bang, constituye 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.
• Cada partícula de materia comenzó a alejarse
muy rápidamente una de otra, expandiendo su
superficie. La materia lanzada en todas las
direcciones por la explosión primordial está
constituida exclusivamente por partículas
elementales: Electrones, Positrones, Mesones,
Bariones, Neutrinos, Fotones y hasta más de
89 partículas conocidas

5. Teoría del Big Bang .– 2
• En 1948 Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los
diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos
después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la
densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.
• También 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
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 Hubble

6. Ley de Hubble
• La ley de Hubble establece que las galaxias se alejan
unas de otras a una velocidad proporcional a su
distancia. Esta ley conduce al modelo del universo en
expansión y a la teoría del Big Bang. Esta teoría, fue
formulada por primera vez por Edwin Hubble en 1929.
• Hubble comparó las distancias a las galaxias con
sus desplazamientos al rojo , encontrando entre
ambas magnitudes una relación lineal y siendo el
coeficiente de proporcionalidad la constante de
Hubble.
• Además, esta se puede derivar de su observación
inicial suponiendo que el universo es homogéneo (las
observaciones realizadas desde todos los puntos son
las mismas) y se expande (o contrae).

7. Teoría del Estado Estacionario
• La teoría que se opone a la tesis de un universo evolucionario es conocida como "teoría del
estado estacionario" o "de creación continua" y nace a principios del siglo XX.
El impulsor de esta idea fue Edward Milne y según ella, los datos recabados por la
observación de un objeto ubicado a millones de años luz, deben ser idénticos a los obtenidos
en la observación de la Vía láctea desde la misma distancia. Milne llamó a su tesis "principio
cosmológico".
En 1948 los astrónomos Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle retomaron este
pensamiento y le añadieron nuevos conceptos. Nace así el "principio cosmológico perfecto",
que sostiene que para cualquier observador , el Universo debe parecer el mismo en cualquier
lugar del espacio; como alternativa para quienes rechazaban de plano la teoría del Big Bang.
Este principio establece, en primer lugar, que el universo no tiene un génesis ni un final, ya
que la materia interestelar siempre ha existido. También, sostiene que el aspecto general del
universo, no sólo es idéntico en el espacio, sino también en el tiempo.

8. Teoría Inflacionaria
• Teoría Inflacionaria (actualmente esta dentro de la teoría del Big Bang): En los instantes
iniciales el universo sufrio una fuertísima expansión (que llamamos inflación), mucho mas
violenta que el propio Big Bang. La inflación desapareció rápidamente y el universo siguió
expandiéndose a un ritmo mas lento.
• Es decir, esta teoría establece que en un momento muy cercano al Big Bang, cuando se
separaron la fuerza fuerte de la electrodébil. se generó una cantidad de energía que el
Universo creció de un diámetro de unos pocos centímetros, hasta prácticamente su tamaño
actual.

9. Teoría del Universo Oscilante
• Teoría oscilante El universo oscilante es una hipótesis propuesta por Richard Tolman, según la
cual, el universo sufre una serie infinita de oscilaciones, cada una de ellas iniciándose con
un Big Bang y terminando con un Big Crunch. Después del Big Bang, el universo se expande
por un tiempo antes de que la atracción gravitacional de la materia produzca un
acercamiento hasta llegar a un colapso y sufrir seguidamente un Gran Rebote.
• Esta hipótesis fue bastante aceptada durante un tiempo, sin embargo, en los años
1960, Stephen Hawking, Roger Penrose y George Ellis mostraron que las singularidades son
una característica universal de las cosmologías que incluyen el big bang sin que puedan ser
evitadas con ninguno de los elementos de la relatividad general. Teóricamente, el universo
oscilante no se compagina con la segunda ley de la termodinámica: la entropía aumentaría
en cada oscilación de manera que no se regresaría a las condiciones anteriores.
• Estos argumentos hicieron que los cosmólogos abandonaran el modelo de universo
oscilante.

11. La energía oscura
• La energía oscura es una forma de materia o energía que está presente en todo el
espacio, que produce una presión que acelera la expansión del universo, a la que
denominamos: Fuerza Gravitacional repulsiva.
• La existencia de dicha materia , explicaría las recientes observaciones de que el
universo acelera cada vez mas deprisa, y que aproximadamente, tres de las cuartas
partes de la masa y energía total del universo, es materia oscura.
• ¿Y como surgió esta teoría? Los científicos, al descubrir que el universo se
expandía, y porqué las galaxias tenían tendencia a huir de las demás, querían
saber el porqué de esta expansión. La respuesta mas prometedora viene de la
teoría de la relatividad de Einstein, que dice, que aunque la gravedad atraiga los
cuerpos, también puede repeler. ¿Cómo? Según los cálculos de Einstein, si el
espacio está ocupado uniformemente por una energía invisible, entonces , una
especie de niebla uniforme e invisible, la gravedad generada por esa niebla sería
repelente, a lo que se denomina: energía oscura

12. La energía oscura y la materia
oscura.
• Los científicos no saben en realidad lo que
es, pero la materia oscura y la energía oscura
forman el 96% del Universo. Y tenemos muy
pocas posibilidades, de descubrir algún día el
sus secretos.
• La materia oscura está presente en todas
partes. Atraviesa todo lo que conocemos en
la Tierra a miles de millones de partículas por
segundo; sin embargo, nadie ha conseguido
detectar de forma directa esta misteriosa
sustancia oscura.
• Asimismo, la Energía Oscura, que está
separando rápidamente nuestro Universo,
resulta incluso más desconcertante.
Descubierta hace tan sólo diez años, los
científicos se esfuerzan en comprender sus
insólitas características y dar respuesta a la
pregunta fundamental: ¿Cuál es el destino de
nuestro Universo?.

13. El Multiverso en relación a la
energía oscura
• Habla, de la posibilidad, de que mas allá de la tierra, de la Vía Láctea, y de otras
galaxias lejanas, podríamos encontrar que nuestro universo, no es el único, sino
que es parte de un vasto complejo de universos al que llamamos : Multiverso
• Pero el multiverso es una teoría extraña, ya que todos nos hemos criado diciendo:
“El universo es todo”. Pero es raro imaginar otros reinos de universos con
características fundamentales diferentes.
• Nuestro universo tiene un número relativamente pequeño de materia oscura, se
supone , que los otros universos, tienen diferentes cantidades de materia oscura.
Esto daría lugar, que cada universo sea diferente el uno del otro. Además los
universos que tienen mucha más energía oscura que el nuestro, la materia que
intenta agruparse en galaxias, el empuje sería tan fuerte, que no podría agruparse;
y en los universos en los que hay muy poca, colapsarían sobre si mismos tan
rapidamente, que tampoco se formarían las galaxias, que no daría lugar a la
posibilidad de vida.

14. Destino Astrofísico Del universo

15. Big Crunch
• Actualmente, es una de las claves de la teoría del Universo Oscilante o pulsante.
• Es una de las teorías del siglo XX sobre el destino último del universo, hoy descartada a favor
de un modelo de universo en expansión permanente. La teoría de la Gran Implosión propone
un universo cerrado.
• La expansión del universo, producida en teoría por la Gran Explosión o Big Bang irá
frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen nuevamente a acercarse todos los
elementos que conforman el universo, volviendo al punto original en el que todo el universo
se comprimirá y condensará destruyendo toda la materia en un único punto de energía como
el anterior a la Teoría de la Gran Explosión

16. Big Rip
• -Big Rip, Gran Desgarramiento o Teoría de la
Expansión Eterna : La clave de esta hipótesis
es la cantidad de energía oscura en el
Universo.
• Si el Universo contiene suficiente energía
oscura, podría acabar en un desgarramiento
de toda la materia. Primero, las galaxias se
separarían entre sí, luego la gravedad sería
demasiado débil para mantener integrada
cada galaxia.
• Aproximadamente tres meses antes del fin,
los sistemas solares perderían su cohesión
gravitatoria. En los últimos minutos, se
desbaratarían estrellas y planetas, y los
átomos serían destruidos en una fracción de
segundo antes del fin del tiempo.

17. Muerte Térmica o Big Freeze
• Una de las leyes más importantes de la ciencia es la Segunda Ley de la Termodinámica. Esta
no es más que una observación cotidiana elevada al rango de ley fundamental: el calor pasa
de los cuerpos calientes a los fríos. Esta, en apariencia, inofensiva ley tiene como
consecuencia la llamada muerte térmica, un estado final del universo predicho por primera
vez por el alemán Hermann von Helmholtz en 1854 y avanzado por William Thomson dos
años antes.
• Y dice lo siguiente: El destino final del universo es una situación donde la temperatura será la
misma en todos los lugares. En estas condiciones toda la energía del universo estará en forma
degradada, inútil, y el destino de toda forma de vida es la muerte sin posibilidad alguna de
redención.

18. Big Bounce y Falso Vacio
Big Bounce: Según algunos teóricos del Universo oscilante, el Big Bang fue
simplemente el comienzo de un período de expansión al que siguió un período de
contracción. Desde este punto de vista, se podría hablar de un Big Crunch, seguido
de un Big Bang, o, más sencillamente, un Gran Rebote.
• Falso vacío: Si el vacío (es decir, una completa ausencia de materia) no es el estado
de energía más bajo, se podría colapsar en un estado de energía menor. Esto es
llamado evento de metaestabilidad del vacío. Esto fundamentalmente alteraría el
Universo, las constantes físicas podían tener valores diferentes, severamente
afectando a los fundamentos de la materia.

19. La Unificación

20. El Inicio – La Gravedad
• Todo empieza con el accidente mas fortuito de la ciencia, en la que un día de 1665 estaba un
joven sentado en un árbol cuando le calló una manzana, el desprendimiento de aquel fruto
fue suficiente para que Isaac Newton cambiara nuestro concepto del universo; en la que
aseguro que la fuerza que atraía a la manzana al suelo y la que mantenía a la luna en la orbita
terrestre, era la misma… Así que en un solo paso, Newton unificó el cielo y la tierra en una
teoría a la que llamó : Gravedad
• La Gravedad era una ley única capaz de unir lo terrestre, con lo celestial; una ley que regía el
movimiento de los planetas, las mareas y la caída de la fruta. Y esta, fue la primera fuerza que
llegamos a comprender científicamente.
• Esta teoría de Isaac, que tiene mas de 300 años daba lugar a unas predicciones tan exactas,
que aún se sigue utilizando hoy en dia.
• Aunque Newton fue quien escribió la ley de la gravedad, había una cosa que nunca llego a
demostrar , no sabía como funcionaba; y esto no cambiara hasta aproximadamente 250 años
despues…

21. La Relatividad de Einstein
• Einstein, un empleado de una oficina de patentes , descubrió algo muy interesante que
contradecía del todo a Newton. Decía que la luz era una especie de limite cósmico que nada
en el universo podía superar, ni si quiera la gravedad. Newton, en cambio, decía que la
gravedad era una fuerza que ocurría al instante, es decir, era instantánea.
• Tras años de estudio, Einstein consiguió averiguar el porque de su teoría; en la que unía las
dimensiones espaciales y la dimensión temporal , en un solo tejido espacio temporal, que se
comba o se estira debido a objetos pesados, como, por ejemplo, las estrellas; y esta
curvatura provoca la gravedad. Lo que provocó en la sociedad una nueva forma de ver la
gravedad ( curvaturas y pliegues en el espacio y el tiempo)
• A esto Einstein lo llamó : Relatividad General.
• Pero Einstein no estaba contento con eso, y se propuso a unificar la gravedad, con la otra
fuerza conocida en aquella época : El electromagnetismo, una fuerza miles de millones de
veces superior a la Gravedad ( Fuerza que había sido anteriormente unificada por Maxwell
años atrás).

22. La Mecánica Cuántica
Años después del éxito de la teoría de la relatividad, unos científicos descubrieron que lo mas
pequeño del universo no eran los átomos como entonces se creía, sino que ellos mismos,
estaban formados por partículas mas pequeñas (protones, neutrones y electrones). Y
posteriormente se formuló una nueva teoría : La mecánica cuántica, que explicaba con total
precisión el funcionamiento del mundo atómico, y además, cambió por completo la forma de
ver el universo, ya que contradecía en muchísimas cosas a la teoría de la relatividad de
Einstein, es decir, la teoría de la relatividad formula que el universo es ordenado y predecible;
todo lo contrario que la mecánica cuántica, ya que ella dice, que el mundo es un juego de
azar, en la que reina la incertidumbre, en la que solo podemos predecir que pasara en un
desenlace, u otro.
Es decir, la mecánica cuántica sugiere que cualquier posibilidad, como por ejemplo, el número
que te saldrá al tirar un dado, podría darse, solamente que suceden en universos paralelos al
nuestro, que sus habitantes consideran tan reales como nosotros el nuestro; y tambien dice,
que pueden pasar acontecimientos que nosotros consideramos imposibles, simplemente
suceden en un número mínimo de ocasiones. Pero Einstein seguía negándose a tales
evidencias.

23. Necesidad de una unificación
• Años después, se descubrieron dos fuerzas en el átomo nuevas : La energía nuclear fuerte (la
que mantiene el núcleo “pegado”) y la energía nuclear débil (produce la radiación). Y como
siempre… la gravedad se mantenía al margen, que no encajaba en el mundo cuántico.
• Einstein, tras ya no poder ignorar mas la teoría cuántica, así que tras los últimos 20 o mas
años de su vida, trató de hallar una fórmula que uniera las dos teorías (la de la relatividad, y
la mecánica cuántica). Pero antes de lograrlo, murió en Abril de 1955.
• Pero hasta que no se halle una teoría conjunta, habrá partes del universo que no podremos
descifrar. Porque un agujero negro, es una gran masa (como por ejemplo la de una estrella)
comprimida en un cuerpo muy muy pequeño; y esto absorbería el tejido espacio-temporal,
que nada podría evitar su atracción gravitacional. Resumiendo, entonces… ¿cuales de las dos
teorías usamos? ¿La teoría de la relatividad de Einstein para cuerpos espaciales? ¿O la teoría
cuántica debido al reducido tamaño? Si aplicamos las dos, nos salen resultados
completamente distintos, así que se necesitaría una forma de unificarlas.
• Y aquí entra la teoría de cuerdas o la teoría de todo, que intenta unir dos teorías que son
claramente opuestas en una misma formula que lo abarque todo, ya que no se puede tener
una teoría para los átomos y otra para las estrellas, ya que todo esto, forma parte de un
mismo universo.

24. La entrada de la Teoría de Cuerdas
• En lugar de partículas microscópicas, la teoría de cuerdas afirma, que todo en el universo,
todas las fuerzas, toda la materia, etc.. Están compuestas por unos finos músculos de energía
vibrantes llamados, cuerdas; ya que una cuerda puede vibrar de distintas maneras, y esos
distintos serpenteos, forman las distintas partículas elementales. Con esta teoría de cuerdas
se podrian responder a muchas preguntas, como la dudas sobre el origen del universo, o
porque se comporta así.
• Pero hay un problema, ya que es posible, que nunca se pueda ver una cuerda, debido a su
escaso tamaño, así que, actualmente, no hay forma de someterla a prueba; y si no hay forma,
se puede considerar tanto una teoría, como un pensamiento filosófico
• Los átomos se descubrió que estaban formados por las partículas subatómicas, y que estas,
están formadas por quarks . Pero la teoría de cuerdas afirma que el corazón de toda materia,
son las cuerdas, algo muchísimo mas pequeño que los Quarks, que intenta unir la fuerza de la
gravedad , con la energía nuclear fuerte y débil , y el electromagnetismo.

25. ¿De donde salió esta Teoría?
• La evolución de esta teoría estuvo plagada de giros, cambios y casualidades, la parecía
parecer algo inverosímil. El origen es así:
• -En 1968, un científico italiano (Gabriele Veneziano) buscaba ecuaciones para explicar la
energía nuclear fuerte. Y un día, en un libro encontró una formula de un matemático suizo
llamado (Leonard Oiler) explicaba esta energía, que en aquel momento se consideraba una
simple curiosidad matemática.
• Un día esta teoría fue enseñada a Leonard Susskind , un simple estudiante. Este estudiando,
analizó esta formula durante al menos 2 meses en su ático, y lo primero que descubrió, es
que la formula describía unas especies de partículas con una estructura interna que vibraba,
y que su forma era como la de una cuerda, que se estiraba, se contraía y también vibraba. Y
redactó un artículo para que se lo publicaran, pero antes tenía que pasar por un grupo de
expertos.
• Posteriormente, los científicos descubrieron, en la época en la que se empezó a descubrir
cientos de particulas , que el intercambio de partículas mensajeras era lo responsable de la
fuerza que sentimos (las partículas mensajeras del electromagnetismo, de la energía nuclear
fuerte, y de la débil). Y los experimentos demuestran, que en las condiciones del Big bang , la
fuerza electromagnética , la de la energía nuclear débil, y la fuerza, se unen en una gran
Superfuerza (hecho aun no demostrado). Pero claro, esto solo explicaba 3 de las 4
fuerzas…no incluía la mas familiar de todas, la Gravedad.

26. ¿De donde salió esta Teoría? 2.-
• El modelo estándar eclipso a la teoría de cuerdas, que quedo marginada dentro del mundo
de la física , y se perdió el interés en ella porque decían que no tenía nada que ver con la
naturaleza. Y esta teoría presentaba muchas lagunas, la principal era, que había una partícula
sin masa, que jamás se había visto en la naturaleza. Y que por mucho que variaran en la
fórmula, esta carecía de sentido.
• Pero 5 años después, se descubrió que podrían estar tratando con otra fuerza : La Gravedad;
que la partícula sin masa, podría ser el gravitón, y que la cuerda era millones de veces mas
pequeña que un átomo. Esta teoría volvió a enviarse para que se publicara, pero, otra vez,
fue ignorada. Pero no se rindieron, porque si las cuerdas explicaban la gravedad en el
universo cuántico, estaba claro que las cuerdas, eran la clave para la unificación.
• Y en 1984 , dos científicos (John H. Schwarz y Michael B. Green) lograron culminar su trabajo,
eliminando todas las anomalías de la formula, todas las cifras concordaban , y disponía de las
bases matemáticas para englobar las 4 fuerzas. Pero para cuadrar sus ecuaciones, requieren
mas dimensiones espaciales. Así que para que a los defensores de la teoría de cuerdas , los
tomaran enserio, tendrían que demostrarlo, porque según ella, deberían haber 10
dimensiones, algo que cuesta imaginar.

27. Teoría de la Supercuerdas
• Con el tiempo, los seguidores eran tan eficientes, que no elaboraron una, sino 5 versiones de
la teoría de cuerdas, y cada una se centraba en las cuerdas, y en las dimensiones adicionales.
Había quien aseguraba que las cuerdas eran hilos abiertos, otros que eran bucles cerrados, y
incluso otras dos, que requerían 26 dimensiones, y todas, parecían igual de validad, pero no
se sabía cual describía nuestro universo, y solo debería haber una teoría, no 5, y esto debía
solucionarse.
• Hasta que pasó algo sorprenderte, uno de los mejores científicos actuales, Edward Witten, en
1995, los defensores de la teoría de cuerdas, celebraron su conferencia anual, dijo que en
verdad no había 5 teorías diferenciadas, sino que estábamos observando 5 enfoques de un
mismo concepto , al elaborar una nueva y espectacular forma de contemplar la teoría de
cuerdas, y las unificó. Y la llamo la Teoría M, o teoría de todo. Pero un pequeño
problema más, apareció una dimensión mas. Y esta dimensión que Edward Witten
había añadido, permitía que las cuerdas se estiraran para formar una especie de
membrana, que podían alcanzar un espacio gigantesco, tan grande como nuestro
universo.

28. Universos paralelos según la Teoría
M.
• La teoría M demostró que el universo constaba al menos de 11 dimensiones (1 de tiempo, 3
espaciales, y 7 invisibles), y que una de estas dimensiones, agrupaba a las cuerdas hasta
formar membranas, algunas, tan grandes como nuestro propio universo.
• Además, esta teoría explicó la existencia de otros universos paralelos, formados por otras
membranas, que están muy cerca de nosotros pero que no podemos ni ver, ni tocar.
• También se descubrió la existencia de dos tipos de cuerdas, una de ellas está sujeta a la
membrana por sus dos extremos, es decir, no son circulares; y las otras, en cambio, no están
sujetas al suelo, y si son circulares. Estás ultimas, son capaces de viajar a otros universos,
debido a que no están sujetas al suelo, y se descubrió, que alguna de estas cuerdas, podrían
contener dentro el gravitón (la causante de la gravedad) y que está podría trasladarse a otra
membrana universo.

29. La Gravedad Cuántica de Bucles
• Dice que el espacio no es suave y continuo sino que consta de trozos indivisibles ,
define el espacio-tiempo como una red de enlaces abstractos que son los que
conectan estos volúmenes de espacio, estos enlaces se curvan sobre otros para
formar estructuras similares a trenzas. También dice que en realidad las partículas
elementales, están compuestas por entidades más fundamentales llamadas
preones.Estos modelos basados en preones sugieren que los electrones, quarks,
neutrinos y cualquier otra cosa, están hechos de unas partículas hipotéticas más
pequeñas que portan la carga eléctrica e interactúan unas con otras, también logra
explicar algunos casos en que la relatividad desaparece como es el caso de
singularidades de agujeros negros.
• Actualmente Es la mayor competidora de la teoría de cuerdas, y al contrario que
esta, no intenta ser una teoría del todo, ya que de momento solo se ocupa de la
gravedad, no del resto de fuerzas.

30. Bibliografía