Como otros han comentado, el universo se está expandiendo. Sin embargo, todavía sería correcto preguntar si existe una fuerza de contratación debido a la gravedad.
En este sentido, puedes pensar que la gravedad es lo que está uniendo las cosas, y la energía oscura es lo que está separando las cosas. Ahora aquí está el único problema con este punto de vista, en la relatividad general, la gravedad no es una fuerza en absoluto. La gravedad es una métrica para la curvatura del espacio. En la física newtoniana, la gravedad es una fuerza, pero no hay un concepto de expansión o contracción del espacio.
Entonces, ¿cómo queremos hacer frente a esto? ¿La vista newtoniana o la vista de la relatividad general? Probemos primero la vista newtoniana, porque es más fácil de entender.
Vista newtoniana
- ¿Qué es el espectro de línea continua? ¿Cada elemento tiene uno?
- ¿Cómo se puede determinar la densidad relativa del agua?
- ¿Cuál es la más increíble (es decir, increíble): la partenogénesis o la resurrección?
- Política: ¿Deberían los políticos tener conocimientos científicos básicos (por ejemplo, nivel de escuela secundaria) para que no digan tonterías sin un pensamiento sin un pensamiento?
- Si después de 14 golpes, el rayo reflejado alcanza los 40 grados con el rayo incidente. ¿Ángulo entre los espejos?
Imagina que tengo un tablero de ajedrez y en cada casilla pongo un imán. Y solo imagina que todos los imanes son atractivos. Ahora, si miro un imán en el centro del tablero, se está tirando en todas las direcciones por la misma cantidad. Está siendo tirado por un imán a la derecha, un imán a la izquierda, un imán a la derecha. En esencia, todas las fuerzas anulan que el imán no se moverá. Sin embargo, si miro un imán cerca del borde, será empujado hacia adentro hacia el centro del tablero. De hecho, todos los imanes se van a tirar hacia el centro. Ahí tenemos un colapso espacial newtoniano, de un universo finito.
A continuación, puedo preguntar qué pasaría si tuviera una tabla infinita. En esencia, cada pieza está en el centro, así que cuando voy a cada pieza y pregunto si se mueve, diría que no. Así que parece que tenemos un equilibrio perfectamente estable. Sin embargo, esta es una forma defectuosa de verlo. En realidad no queremos mirar el infinito, queremos mirar un límite. La forma en que llegaría al infinito sería a un cuadrado adicional de piezas a la vez. Cada vez que agregué otra casilla aún tendría un centro, por lo que todavía tendría un colapso. En consecuencia, el límite al ir al infinito para este sistema es el colapso de todas las piezas. Por lo tanto, un universo newtoniano lleno de masas que no se mueven en relación con una y con otra siempre colapsará. Sin embargo, como ya no tenemos un centro del sistema para un universo infinito, debemos llamarlo colapso espacial.
Ahora también podemos preguntar, ¿qué pasa si empezamos con piezas que se alejan unas de otras? Por ejemplo, una red en expansión. Si la rejilla se está expandiendo lo suficientemente rápido, la fuerza será insuficiente para detener el movimiento de las piezas, por lo que la rejilla se expandirá para siempre. Si la cuadrícula se expande más lentamente, eventualmente, cada pieza se detendrá y se volverá a jalar. El mismo comportamiento funciona cuando extrapolamos al infinito, por lo que aquí tenemos universos newtonianos en expansión y en colapso respectivamente.
Lo que en realidad parece que tenemos es el universo acelerado. En mi analogía hasta ahora, he asumido una cuadrícula uniforme en expansión como mi modelo para extrapolar al infinito. Imagínate si mi rejilla no fuera uniforme. Imagínese si mi cuadrícula comenzó con una cuadrícula de 9 × 9. La rejilla interior de 3 × 3 es libre de moverse. Todas las piezas en el exterior están siendo retiradas del centro por cuerdas a una velocidad acelerada. Mi cuadrícula interior ahora está haciendo expansiones aceleradas desde el tirón de las partes externas de la cuadrícula. Cuando amplío mi cuadrícula, sigo aumentando las filas exteriores y las filas interiores. Finalmente, cuando alcanzo el infinito, ahora solo me queda una rejilla interior de aceleración infinita con una fila exterior que se acaba de convertir en una constante, en realidad nunca observo la causa porque está infinitamente lejos. Así que ahora tengo un universo infinito acelerador de la física newtoniana.
Vista de relatividad general
No intentaré describir la relatividad aquí. Más bien solo comentaré algunas diferencias. Para la vista newtoniana, todo tenía una causa distinta para cualquier cuadrícula de tamaño finito. La causa de la energía oscura fue un tirón en las filas exteriores. Tenías un centro claro hasta que tenías una cuadrícula infinita, etc.
Para la relatividad general, el espacio-tiempo puede envolverse alrededor de sí mismo. Los objetos similares están alineados a lo largo de un círculo y solo se les permite viajar alrededor del círculo. Entonces, puedes tener los mismos efectos con un universo finito en la Relatividad General que tienes en una infinidad de física newtoniana. Así que nuestra expansión neta y el colapso del espacio realmente se convierten en constantes de integración sin una causa clara. Solía haber una suposición de que el efecto de expansión / contracción total tenía que ser enteramente debido a la gravedad. Los físicos de partículas querrían un modelo ahora en el que exista algún tipo de partícula de energía oscura con gravedad inversa, por lo que aún podríamos explicar la contracción total de la expansión. Pero hablando estrictamente, lo que hemos aprendido es que no tiene que ser así. En lo que respecta a la relatividad general, independientemente de la densidad de la materia, medimos los cuatro tipos de universos posibles:
Colapso, estado estacionario, expansión y aceleración.
Entonces, aunque la gravedad es, sin duda, un factor contribuyente, no parece ser el factor más significativo.