En esta publicación quiero tratar de discutir el documento de Anthony Aguirre y Steven Gratton publicado dos veces, uno en el año 2001 y otra revisión en el 2002, en el cual se describe un escenario que podría desalentar la segunda premisa del argumento cosmológico Kalam. En palabras más técnicas, se construyó un modelo cosmológico en donde, explotando un agujero en el conocimiento sobre la segunda ley de la termodinámica, pueden revertir la flecha temporal, para tratar de evadir un inicio geométrico para el universo (1). El objetivo de esta publicación es hacer una revisión al modelo cosmológico y brindar las razones del porqué no es un problema para la segunda premisa.
Adentrándonos más en este, las dos características prominentes del modelo son:
(i) Es un espacio de Sitter parecido con su fase de rebote por excelencia en el medio. (Esta geometría produce algo parecido a un reloj de arena.)
(ii) Una hiper-superficie que representa su condición de límite de baja entropía. Desde esta superficie evolucionan dos flechas de tiempo termodinámicas que apuntan en sentido opuesto. Se ofrecen dos interpretaciones , correspondientes a dos formas en que la superficie podría orientarse: (1) una superficie que corta horizontalmente en el medio en la fase de rebote y (2) una superficie que corta diagonalmente de una esquina a la otra. Como las flechas opuestas del tiempo evolucionan desde este límite. Si asumimos que la entropía era poca en algún tiempo indefinido (que no sea el inicio), y entonces, desarrollamos ese estado de baja entropía en ambas direcciones temporales, encontraremos que típicamente la entropía incrementara en ambas direcciones. Entonces, decimos que la flecha termodinámica del tiempo ha sido invertida para así evitar el teorema BGV.
Sin embargo, el modelo cosmológico presenta algunas dificultades:
[1] El modelo coloca el problema de baja entropía en el medio del reloj de arena y no proporciona ningún mecanismo para provocar este estado súper extraño. De hecho, lo que es peor, el modelo en principio elimina cualquier esperanza de aumentar en última instancia la probabilidad de un estado altamente improbable. En otras palabras, el modelo presentado requiere fuertemente de un ajuste fino "acausal" o que no tenga ninguna explicación para su existencia. El cosmólogo Alexander Vilenkin en una carta al filósofo William Lane Craig, lo dice de esta manera (2) :
“El modelo de Aguirre-Gratton puede evitar las singularidades al postular un pequeño universo cerrado“ inicial ”y luego permitir que evolucione en ambas direcciones del tiempo. Pongo "iniciales" entre comillas, porque Aguirre y Gratton no lo piensan de esa manera. Pero este modelo requiere que se imponga una condición muy especial en algún momento de la historia del universo. En ese momento, el universo debe ser muy pequeño y tener una entropía muy baja. Aguirre y Gratton no especifican un mecanismo físico que pueda hacer cumplir esa condición."
La entropía del universo es un tema importante cuando se discute su posible comienzo sea en el sentido termodinámico. El físico teórico Aron Wall lo dice de este modo (3) :
" El modelo de Aguirre-Gratton no tiene principio en un sentido geométrico , pero todavía tiene un comienzo en un sentido termodinámico de "condiciones iniciales" inexplicables. Por lo tanto, mantengo mis comentarios de que un rebote de Aguirre-Gratton plantea el mismo tipo de preguntas que un "comienzo" más tradicional."
[2] El modelo Aguirre-Gratton reduce el razonamiento causal (Después de todo, el modelo produce dos mitades de espejo, por lo que hay un 50% de probabilidad de que la mitad experimentemos un tiempo en reversa termodinámica). Esto es relevante porque es una conclusión absurda. e incluso socava la justificación para creer en el propio modelo. Para ver cómo el modelo de Aguirre-Gratton puede ser contraproducente, debe usted considerarar que en epistemología, el conocimiento requiere una creencia verdadera justificada (o algo así), y la justificación (o algo así) requiere que la creencia se forme de la manera correcta . Sin embargo, creer en el modelo de Aguirre-Gratton significa tener una creencia que conlleva un 50% de probabilidad de que su creencia en el modelo en sí se haya formado de una manera terrible: formando espontáneamente y quedando enraizado en un proceso de razonamiento que aún no ha hecho, y sobre la base de falsos recuerdos de eventos que aún no has experimentado.(3)
[3] Durante la fase de contratación infinita pasada, todo el espacio se convierte en termalizado. Esto es relevante porque si un espacio está completamente termalizado, ya no es de Sitter; En lugar de un rebote y expansión, el espacio termalizado termina en una gran crisis. Es importante darse cuenta de que los términos expansión y contracción se refieren al comportamiento de las congruencias de las geodésicas temporales (las trayectorias potenciales de las partículas de prueba). No tiene sentido decir que un espacio-tiempo se está expandiendo en un solo punto, ya que en la vecindad de cualquier punto siempre se pueden construir congruencias que se expandan o contraen a cualquier velocidad deseada. Sin embargo, veremos que pueden surgir consecuencias no triviales si asumimos la existencia de una única congruencia con una tasa de expansión promedio positiva en alguna región específica. Arvin Borde, Alan Guth y Alexander Vilenkin lo dicen en "Inflationary spacetimes are incomplete in past directions" de este modo (4):
"Si las regiones termalizadas pudieran formar todo el camino hasta el infinito pasado en el espacio-tiempo de contratación, todo el Universo se habría termalizado antes de que pudiera comenzar la expansión inflacionaria."
El modelo cosmológico AG y el teorema BGV
Ahora, podemos presuponer que se han fundamentado mucho mejor las bases matemáticas del modelo cosmológico AG. ¿Sin embargo puede tropezar con el Teorema BGV? Según Alan Guth, cosmólogo y físico estadounidense bajo "suposiciones razonables" y "plausibles", el teorema BGV no puede ser evitado. Guth discute el modelo de Aguirre-Gratton con su inversión de la flecha del tiempo y explica que este modelo no evade el teorema de BGV. La conclusión natural es que el modelo de Aguirre-Gratton no tiene suposiciones razonables o plausibles. Aguirre y Gratton no han presentado ningún mecanismo plausible que pueda hacer que la flecha del tiempo se invierta y nunca se ha observado una inversión del tiempo(lo presentado en [1]). Él lo dice de esta manera (5) :
"Sin embargo, el teorema muestra que un modelo eternamente inflado del tipo generalmente asumido, que llevaría a Hav> 0 para geodésicas dirigidas al pasado, no puede ser completo. Se necesitaría alguna física nueva (es decir, no inflación) para describir el límite pasado de la región de inflado. Una posibilidad sería algún tipo de evento de creación cuántica".
Finalmente, con todo lo expuesto de este modelo cosmológico, las observaciones científicas actuales no dan evidencia de ningún escenario de universo oscilante ni de ningún universo anterior al nuestro. Todas las observaciones y leyes de la física que se han confirmado apuntan a un solo universo que tuvo un comienzo. En el siguiente post, tocaré el modelo cosmológico Carroll-Chen, que tiene casi los mismos problemas que el modelo AG.
Notas:
Pondré algunas definiciones para que se tenga mayor comprensión del texto:
Entropía: Magnitud termodinámica que indica el grado de desorden molecular de un sistema.
Espacio de Sitter: El hipotético espacio-tiempo más simple que tiene una curvatura positiva
Referencias:
(1) Aguirre A. & Gratton S., (2002). Steady-State Eternal Inflation. (En línea) Disponible: http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0111191v2.pdf
(2) Craig, W. (2013). “Honesty, Transparency, Full Disclosure” and the Borde-Guth-Vilenkin Theorem | Reasonable Faith. (En línea) Reasonablefaith.org. Available at: https://www.reasonablefaith.org/writings/question-answer/honesty-transparency-full-disclosure-and-the-borde-guth-vilenkin-theorem
(3) BeliefMap.org. (n.d.). Is the Aguirre-Gratton time-reversed de Sitter model true?. [en línea] Disponible en: https://beliefmap.org/science/aguirre-gratton#
(4) Borde, A., Guth, A. H., & Vilenkin, A. (2003). Inflationary spacetimes are incomplete in past directions. Physical review letters, 90 (15), 151301.
(5) Guth, A. H. (2007). Eternal inflation and its implications. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. [En línea] Disponible en: https://arxiv.org/pdf/hep-th/0702178.pdf
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