Singularidad inicial

La singularidad inicial o singularidad del Big Bang es un modelo simplificado del origen del universo , obtenido al extrapolar el modelo cosmológico del Big Bang hacia atrás, a un estado de densidad y temperatura arbitrariamente altas. Si bien el Big Bang se refiere al estado caliente y denso del universo primitivo a partir del cual comenzó su expansión , la extrapolación de la relatividad general más allá de este estado conduce a una singularidad . Sin embargo, esta singularidad se considera una ruptura de los modelos teóricos actuales, no una descripción físicamente significativa del origen del universo.

Las teorías físicas existentes no pueden explicarnos el momento del Big Bang. ^{[ 1 ]} La extrapolación de la expansión del universo hacia atrás en el tiempo utilizando únicamente la relatividad general clásica produce una singularidad gravitacional con densidad y temperatura infinitas en un tiempo finito del pasado. ^{[ 2 ]} Sin embargo, se espera que esta teoría gravitacional clásica sea inadecuada para describir la física bajo estas condiciones. ^{[ 3 ] : 275} Por lo tanto, el significado de esta singularidad en el contexto del Big Bang no está claro. ^{[ 4 ]}

La mecánica cuántica se convierte en un factor significativo en el entorno de alta energía de la etapa más temprana del universo: la relatividad general por sí sola no logra hacer predicciones precisas. ^{[ 11 ]} En respuesta a la inexactitud de considerar solo la relatividad general, como en el modelo tradicional del Big Bang, se han propuesto formulaciones teóricas alternativas para el comienzo del universo, incluyendo un modelo basado en la teoría de cuerdas en el que dos branas , enormes membranas mucho más grandes que el universo, colisionaron, creando masa y energía. ^{[ 12 ]}

Se han propuesto varios modelos nuevos sobre lo que precedió y causó el Big Bang como resultado de los problemas creados por la mecánica cuántica. Un modelo, que utiliza la gravedad cuántica de bucles , pretende explicar los comienzos del universo a través de una serie de grandes rebotes , en los que las fluctuaciones cuánticas hacen que el universo se expanda. Este uso de la gravedad cuántica de bucles también predice un modelo cíclico de universos, con un nuevo universo que se crea después de que uno antiguo se destruye, cada uno con diferentes constantes físicas . ^{[ 11 ]} Estas propuestas han sido criticadas por ser inconsistentes con el teorema de Borde-Guth-Vilenkin , sin embargo, sus modificaciones con un solo rebote (en contraposición a una serie cíclica de rebotes) eluden este problema (particularmente si la fase de contracción es vacía, es decir, el modelo de Milne compactificado , y (2+1)-dimensional, debido a la rigidez estabilizadora inherente del vacío en este caso ).

El considerable éxito de la cosmología inflacionaria podría hacer que la singularidad y cualquier alternativa resulten irrelevantes para fines prácticos. La inflación crea condiciones iniciales que, según se ha demostrado, funcionan con los modelos del Big Bang para lograr la concordancia con las observaciones astrofísicas. Funciona igualmente bien si existe una singularidad, un rebote o algún tipo de evento de creación cuántica. ^{[ 13 ] : 26}