¿Podemos comparar la estructura del universo con la estructura de un átomo?

Mi respuesta es SI Soy consciente de que casi todos los que respondieron a esta pregunta dijeron NO . Cito una de las respuestas: “Cada vez que alguien dice que el Universo (o incluso un sistema estelar o una galaxia) es como un átomo grande, un cosmólogo muere un poco por dentro”. Por mi experiencia personal, sé que la mayoría de los científicos responden esta pregunta con NO. La teoría predominante de la estructura del Universo y su evolución es la teoría del Big Bang. De acuerdo con esta teoría, el Universo comenzó hace alrededor de 13.8 mil millones de años, como una explosión de una pequeña bola de materia muy y muy densa y desde entonces se está expandiendo en todas direcciones. Claramente, esto no se parece a la estructura de un átomo. La teoría del Big Bang ha respondido algunas observaciones cosmológicas importantes, sin embargo, hay fallas significativas en esta teoría. Para nombrar unos pocos:

1) A partir de las observaciones de la curva de rotación aplanada en galaxias espirales, se concluyó que debe haber una masa adicional extendida en el Universo. La cantidad de esta masa es 5,5 veces mayor que la masa de la materia visible. Esta masa se denomina materia oscura. Esta materia oscura, después de muchos años de investigación, no se ha encontrado y se desconoce su naturaleza.

2) Energía oscura. Las observaciones muestran que desde el Big Bang, las galaxias se están alejando unas de otras a una velocidad cada vez mayor. Para explicar esta deriva, los cosmólogos especulan la existencia de una energía oscura. La masa de la energía oscura se calcula que es el 95% de la masa total del Universo. Sin embargo, existe una gran discrepancia, de hasta 120 órdenes de magnitud, entre el gran valor teórico previsto y el pequeño valor observado de esta energía.

3) La ley de Hubble, una piedra angular de la teoría del Big Bang, no es válida cuando hay una gran distancia entre las galaxias. Parece que las galaxias se están alejando unas de otras a velocidades que son mayores que la velocidad de la luz.

4) La teoría del Big Bang postula que, en el momento de la creación, el Universo era una singularidad. Los cosmólogos no tienen respuesta a lo que sucedió en el momento exacto de la creación, y mucho menos a la causa de esta singularidad. En la singularidad, las leyes de la física conocida fallan.

Hay más problemas que no pueden explicarse completamente por la teoría del Big Bang. Aunque pueden resolverse en el futuro, debemos mantenernos abiertos a la posibilidad de que la teoría del Big Bang sea, de hecho, errónea. No cuestiono la validez de las observaciones cosmológicas, sino que más bien afirmo que la interpretación actual de estas observaciones es errónea.

Me parece que los cosmólogos creen tanto en la teoría del Big Bang que cada vez que encuentran un problema con la teoría se están parchando en una nueva teoría. Por ejemplo, cuando se observó que las galaxias se están separando a una velocidad mayor que la de la luz, se modificó la teoría agregando un nuevo postulado que afirma que las galaxias no están realmente a la deriva a una velocidad mayor que la velocidad de la luz ( porque no es posible), pero es el espacio en sí mismo el que se expande a una velocidad superior a la velocidad de la luz (porque es posible).

Volviendo a la pregunta: postulo una estructura del Universo que se asemeja a la estructura del Átomo. El Universo comprende un cuerpo masivo, que llamo el Pivot, en su centro y un anillo del Universo visible que lo orbita. Esta estructura es típica de todas las entidades físicas, desde el átomo hasta el universo entero. Los electrones en el átomo orbitan el núcleo, la Luna orbita la Tierra, la Tierra y otros planetas orbitan el Sol, el sistema solar orbita un agujero negro en el centro de la Galaxia. Entonces, ¿por qué no asumir que las galaxias orbitan el Pivot? Creo que es reconfortante afirmar que la estructura del Universo es similar al Átomo. Esto da lugar a la posibilidad de que el Pivot pueda ser muy estable y pueda durar para siempre, exactamente como el protón en el átomo. Esto es mucho mejor que la posibilidad alternativa postulada por la teoría del Big Bang de que el Universo está condenado a terminar en una gran congelación.

Desarrollé una teoría y un modelo matemático de la estructura del Universo. La teoría detallada que llamo “La teoría del pivote” se describe en http://vixra.org/abs/1705.0166?r…

El modelo consta de dos partes. Una parte se relaciona con el Universo actual donde la teoría se verifica contra las observaciones cosmológicas conocidas. La teoría explica, por ejemplo, la curva que aplana las velocidades en galaxias espirales, la forma de galaxias espirales, el alto cambio de z de las galaxias, etc. Creo que las explicaciones basadas en la teoría del Big Bang para las observaciones anteriores son inestables. La segunda parte es más especulativa y se relaciona con la pregunta de cómo comenzó todo. Especulo que el Universo comenzó con una explosión de un súper hadrón que después de la explosión terminó con un súper hadrón más pequeño y el Universo visible. Se basa en la teoría QCD y en el hadrón primigenio que muestra la correlación de masa y el momento angular del cuerpo celeste. En mi teoría, combino la física cuántica y la gravedad. Derivé una fórmula para la constante gravitacional G que se basa solo en constantes físicas fundamentales, mientras que el valor actual de G se basa en la medición.

No estoy seguro de que mi teoría sea correcta y, por lo tanto, me puse en contacto con varios físicos. La mayoría de ellos rechazaron mi teoría, lo cual está absolutamente bien. Sin embargo, las razones de los rechazos fueron decepcionantes y sentí como si estuviera discutiendo con personas religiosas. Aquí hay algunas razones para los rechazos: A) Mi modelo es demasiado simple B) El fondo de microondas cósmico prueba que el Universo es isotrópico y homogéneo y, por lo tanto, no puede tener un eje de rotación (me refiero específicamente a este argumento en mi artículo (ver párrafo 16). C) Mi teoría no puede explicar la ley de Hubble (dediqué el párrafo 15 a la ley de Hubble, donde explico que aunque los datos utilizados por Hubble son correctos, su interpretación, descrita por su ley, es incorrecta). D) El centro del Universo no está definido en la cosmología. E) Los artículos que cito en mi teoría no se publicaron en revistas físicas respetadas, etc.

Si has leído hasta aquí, agradecería cualquier comentario sobre la teoría. Específicamente, en los puntos con los que estoy luchando: la fórmula para la constante gravitacional (párrafo 3.3), el arrastre del marco alrededor del Pivot (párrafo 6).

Claro – Puedes comparar cualquier cosa con cualquier cosa.

Si lo desea, puede comparar un pequeño bulto de protoplasma con una Bestia de Traal voraz de insectos.

Sin embargo, no significa que sea una buena idea.


En la imagen cuántica, un átomo está compuesto por un núcleo increíblemente denso (que representa el 99,9% de la masa del átomo), rodeado por un campo de probabilidad distribuida, que describe los electrones circundantes.

Podemos visualizar átomos de simetría de ejes simples así:

Con átomos más complejos, no es tan bonito y simple como esto, es mucho más … sucio.

El átomo más simple es el átomo de hidrógeno, y como se indica en la imagen, se describe en el límite no relativista mediante la función de onda Hidrogénica:

[math] \ psi_ {nlm} (r, \ theta, \ phi) = \ sqrt {\ left (\ frac {2} {na_0} \ right) ^ 3 \ frac {(nl-1)!} {2n \ veces (n + l)!}} \ times e ^ {\ frac {-r} {na_0}} \ left (\ frac {2r} {na_0} \ right) ^ l L_ {nl-1} ^ {2l + 1} (\ frac {2r} {na_0}) Y_l ^ m (\ theta, \ phi) [/ math]

Dónde:

  • [math] a_0 [/ math] es el radio de Bohr ([math] \ approx 5.11 \ times 10 ^ {- 11} m [/ math])
  • [math] L_a ^ b (x) [/ math] son ​​los polinomios de Laguerre generalizados
  • [math] Y_l ^ m (\ theta, \ phi) [/ math] son ​​los armónicos esféricos favoritos de todos
  • [math] n [/ math] es el principio del número cuántico
  • [math] l [/ math] es el número cuántico del momento orbital
  • [math] m [/ math] es el número cuántico azimutal asociado con [math] l [/ math]

La visión actual del universo es que tiene dos postulados principales (que forman el “Principio Cosmológico”), estos son:

En grandes escalas, el universo es a la vez:

  • isotrópico (se ve igual en todas las direcciones)
  • homogéneo (se ve igual en todos los lugares)

Esta es una diferencia tremenda con respecto al modelo atómico, que claramente no es homogéneo, dado que tienes un gran núcleo en el centro, y luego una nube de electrones difusa.

El modelo más simple que predice algo vagamente preciso sobre el universo es la métrica FLRW, que describe un universo isotrópico, homogéneo general de cualquier curvatura:

[math] -c ^ 2 d \ tau ^ 2 = -c ^ 2 dt ^ 2 + a (t) ^ 2 \ left (\ frac {dr ^ 2} {1-kr ^ 2} + r ^ 2 d \ theta ^ 2 + r ^ 2 \ sin ^ 2 (\ theta) d \ phi ^ 2 \ right) [/ math]

Dónde

  • [math] \ tau [/ math] es el momento adecuado
  • [math] a (t) [/ math] es un factor de escala del universo.
  • [math] k [/ math] es una constante de curvatura

Usando esta ecuación, puede derivar todo tipo de cosas geniales: al insertarlo en las ecuaciones de campo de Einstein, puede probar que el universo se está expandiendo, por ejemplo.


Ahora.

¿Se ven esas ecuaciones como si describieran cosas vagamente similares?

Ya hemos señalado que el universo es homogéneo, mientras que los átomos definitivamente no lo son.

Los átomos (en general) no tienen factores dependientes del tiempo en ellos de forma aislada; el universo, por otro lado, los tiene.


Así que sí, puedes compararlas

Encuentras que, como era de esperar, son cosas completamente diferentes. Los postulados que subyacen fundamentalmente a nuestras descripciones de uno fallan por completo cuando se aplican al otro.

Cada vez que alguien dice que el universo (o incluso un sistema estelar o una galaxia) es como un gran átomo, un cosmólogo muere un poco dentro.

No.

Cuando los científicos gradualmente creaban una imagen de lo que realmente era un átomo, en los primeros días se les ocurrió un modelo que se parecía un poco al sistema solar en miniatura, con el núcleo como el sol y los electrones en órbita como pequeñas bolas duras que orbitan como los planetas.

Este modelo es persuasivo y en realidad responde muchas preguntas. Tanto es así que los libros de ciencia para niños todavía lo usan como una forma de presentar la estructura atómica a los niños.

Pero no es nada como la realidad.

Si se mueve más allá del libro Mi primer libro de ciencias de Dorling Kindersley, pronto se dará cuenta de que este modelo tiene serios defectos, tal como lo hicieron los científicos en la década de 1920. Ahora tenemos un modelo mucho mejor para los átomos que no se parece en nada a un sistema solar en miniatura. Es realmente extraño y difícil de entender, y demasiado difícil para los niños. Pero responde muchas más preguntas, por lo que como modelo es mejor para lo que realmente observamos. Sin embargo, todavía es solo un modelo, y puede que aún esté incompleto o defectuoso de alguna otra manera, pero ahora mismo es lo mejor que tenemos, y es bastante bueno.

Pero no es nada como un mini sistema solar.

No son realmente análogos. Las “fuerzas” dominantes que gobiernan la estructura del universo son la gravedad, mientras que la fuerza dominante que gobierna la estructura del átomo es mecánica cuántica y electromagnética (es decir, si ignora lo que está pasando en el núcleo, porque la estructura del núcleo tiene otras fuerzas que lo gobiernan). Sin embargo, debido a que la gravedad (ignorando las correcciones de la relatividad general) y la carga eléctrica tienen una dependencia de 1 / r ^ 2, la órbita de un electrón alrededor del núcleo tiene cierta similitud con las órbitas planetarias. Sin embargo, incluso allí, a pesar de la naturaleza particular del electrón, el electrón es más como una nube, y solo el orbital s es circular (aunque posiblemente esférico sería más preciso). Los orbitales p, d, f no son realmente circulares, sino que son otra cosa. La mecánica cuántica (que domina la estructura de los átomos) y la relatividad general (que domina la estructura del universo) son bazar, pero de formas muy diferentes.

Hace 100 años, este fue el modelo propuesto por Niels Bohr y, si bien es un constructo útil para que los estudiantes aprendan primero la mecánica cuántica, no es la forma en que se estructura el átomo. La estructura del átomo es mucho más compleja.

El Sistema Solar es muy similar al átomo, ya que ambos tienen anillos de rotación donde los electrones / planetas se desplazan hacia el centro. El universo es muy diverso y único. El átomo no es tan complejo. El universo, hasta donde nuestros científicos más famosos saben, está lleno de innumerables sistemas solares / estrellas y planetas deshabitados.

De hecho, me lo he preguntado antes y descubrí que sí, de alguna manera, que sí, que solo podíamos echar un vistazo.