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  • 03
    Julio
    2016

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    tecnología Murcia

    LA CLAVE ENERGÉTICA DEL UNIVERSO

     

    A partir de la aplicación de la teoría de la relatividad general al problema cosmológico, se concluye que hay tres opciones para la geometría del Universo: abierto, cerrado y plano. Mediante comparación entre la densidad de energía medida y la crítica para lograr el equilibrio entre la expansión y el colapso se llega a la conclusión de que es plano, toda vez que se incluye la aportación de la materia oscura y la implicación derivada de la expansión acelerada constatada que supone una aportación de la energía del vacío (energía oscura). Pero todavía hay reservada una sorpresa adicional para un Universo plano, consistente en que la energía total puede ser cero.

     

    Las observaciones cosmológicas demuestran que la densidad de energía actual coincide con la densidad de energía crítica, que es del orden de 10^(-30) gramos por centímetro cúbico. Pero la contabilidad de la energía se ha efectuado sin tomar en cuenta la gravedad. Los sistemas en los que opera la gravedad tienen una energía asociada a esta interacción y esta energía resulta que es negativa. La interacción gravitatoria, según evidenciara Newton, es directamente proporcional al producto de las masas interactuantes y disminuye con el cuadrado de la distancia.  También quiere esto decir que cuando dos cuerpos se encuentran a una distancia infinita, no interactúan gravitatoriamente entre sí. Es en esta posición en la que el sistema constituido por los dos cuerpos tiene energía cero. Dado que la Termodinámica establece que cualquier evolución espontánea, necesariamente recorre una trayectoria que le lleva a una posición de menor energía, como partimos de la situación de cero, cualquier otra posición alcanzada espontáneamente tendrá menor energía, implicando que tiene que ser negativa. Esto conlleva que los cuerpos que parten de posiciones de energía cero, van adquiriendo energía negativa al acercarse. Como en un Universo plano hay un equilibrio entre las energías positivas no gravitatorias y la aportada por la gravedad, ocurre que es posible que se cancelen mutuamente y el resultado final sería un Universo con energía total cero.

     

    La consecuencia de que se diera una cancelación de las energías gravitacional y no gravitacional es que en este caso el Universo pudo haber surgido de una fluctuación del vacío que dio lugar a la creación de la materia y todos los campos de interacción y, de esta manera, la energía negativa aportada por la gravitación cancelaría la energía positiva de los distintos campos no gravitatorios. Resulta, pues, que el que el Universo sea plano se convierte en una cuestión fundamental que concreta el origen del mismo y su evolución posterior. Al mismo tiempo introduce en la escena de la cosmología un papel estelar para el vacío, dado que serían las fluctuaciones cuánticas las que están detrás del origen del Universo.

     

    El valor de la energía del vacío es el que corresponde a la famosa constante cosmológica de Einstein, que la introdujo para evitar un Universo en evolución, que es lo que directamente daban sus ecuaciones de de la relatividad general, pero que no admitió porque, para él, el Universo tenía que ser estacionario y eterno (prejuicios). Einstein fijó el valor de la constante para que la repulsión debida a la constante cosmológica, compensara la atracción del resto de las energías y el Universo pudiera estar en estado estacionario. Acabó reconociendo que había sido un error la introducción de la constante cosmológica. La comunidad de cosmólogos asintió tal extremo. En 1998 se constató que el Universo estaba en expansión de forma acelerada, para lo que es necesario que haya una repulsión gravitatoria. Se consigue, gracias a la energía del vacío (la constante cosmológica de Einstein). Y ocurre que la densidad de energía en el vacío es constante, ya que conforme el Universo se expande disminuye la densidad de materia ordinaria (partículas y radiación) y materia oscura, que aparecieron cuando se originó el Universo, dado que la misma cantidad de materia se encontrará, ahora, en un volumen mayor. Pero ocurre que la densidad de energía del vacío permanece constante, ya que a medida que se expande el Universo, aumenta la cantidad de vacío y se incrementa su energía.

     

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