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Sobre la critica a la teoria inflacionaria

 
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Tiene la razon Steinhardt o Guth
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cuantin
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MensajePublicado: 06 Jun 2017 13:33    Asunto: Sobre la critica a la teoria inflacionaria Responder citando

http://physics.princeton.edu/~cosmo/sciam/

Preguntas más frecuentes
Respuesta a Guth et al
Comprobación de hechos



El artículo de Investigacion y ciencia , La burbuja de la Inflacion Cosmica , suscitó
una extraña respuesta de nuestros colegas Alan Guth, Andrei Linde, David Kaiser y
Yasunori Nomura. En lugar de seguir la práctica común de escribir una Carta al Editor
bajo sus propios nombres, pidieron a 29 científicos líderes que firmaran conjuntamente
sus críticas a nuestro artículo.

Debido a que Scientific American sólo podía proporcionar un espacio limitado para
responder (ver aquí ), elaboramos en la sección de preguntas frecuentes a continuación.
También le exhortamos a leer nuestro artículo científico americano original, especialmente
los cuatro párrafos finales.
preguntas frecuentes

¿De qué se trata? Todo se refiere a si la teoría inflacionaria hace o no predicciones y, por lo
tanto, satisface el criterio esencial de lo que hace una teoría científica.

¿Cómo podría esto ser polémico? Debido a que nuestra comprensión de la teoría
inflacionaria ha evolucionado sustancialmente en las últimas tres décadas. Lo que
comenzó en la década de 1980 como una teoría que parecía hacer predicciones
definidas se ha convertido en una teoría que no hace predicciones definidas. Sin
embargo, muchos científicos juzgan la teoría asumiendo la versión original, ahora
anticuada.

¿Qué ha cambiado en la teoría inflacionaria? Originalmente, los científicos pensaban
que el resultado de la inflación (un universo plano y plano con cierto espectro de
fluctuaciones de densidad y ondas gravitatorias) era genérico. Ahora sabemos que no lo es.

¿Qué quieres decir? La inflación tiene dos problemas importantes: En primer lugar, hemos
aprendido que la inflación es altamente sensible a las condiciones iniciales. Esto es lo contrario
de lo que todo el mundo pensaba originalmente. Por ejemplo, en la década de 1990, al considerar
diferentes condiciones y parámetros iniciales, Linde (y otros) abogaron por modelos de inflación
que conducirían a un universo abierto en lugar de un universo plano, porque en ese momento las
observaciones parecían señalar esa forma. Vea, por ejemplo, nuestra sección de comprobación de
hechos ( LINK ). No escuchamos más acerca de estos modelos porque las mediciones posteriores
mostraron que el universo era plano.
En segundo lugar, también hemos aprendido que la inflación genera genéricamente un multiverso
("multimess") de resultados - literalmente un número infinito de parches con una infinita diversidad
de posibilidades - y actualmente no existe un criterio para preferir una posibilidad sobre otra. Como
lo ha expresado Guth, "En un universo eternamente inflado, todo lo que puede suceder sucederá;
De hecho, sucederá un número infinito de veces. Por lo tanto, la cuestión de lo que es posible se
convierte en algo trivial: todo es posible [...] La fracción de universos con cualquier propiedad
particular es, por tanto, igual a infinito dividido por infinito, una proporción sin sentido. »Véase el
texto resaltado en la sección Conclusión del artículo de Guth Publicado en J. Phys. A40, 2007 ( LINK ).
En otras palabras, no hay nada que diga que lo que observamos en nuestro parche es típico o podría
predecirse a priori sobre la base de la teoría.

¿Están los encuestados en desacuerdo que la inflación tiene estas dos características problemas?
No. Los admiten. Ellos quieren que juzguemos la teoría inflacionaria como originalmente concebida -
antes de que conociéramos los dos problemas principales.

¿Estaría usted de acuerdo en que la inflación inspiró muchos experimentos e ideas importantes?
Absolutamente, incluyendo incluso muchas de nuestras propias ideas. Sin embargo, solo porque
una idea inspire no significa que tenga poder predictivo en el sentido científico. Este es un tema
antiguo, discutido extensamente entre los filósofos de la ciencia.

¿Es eso porque estos son nuevos problemas y no ha habido tiempo aún de abordarlos? No, en absoluto.
Estos problemas se conocen desde hace más de tres décadas. Fueron descubiertos pocos años después
de que se introdujo la inflación y, desde entonces, muchos teóricos (incluyendo algunos de nosotros)
han intentado todo tipo de ideas para evitarlos o resolverlos. Pero los problemas han resultado ser
mucho más espinosos de lo esperado, y siguen sin resolverse hoy.

Por lo tanto, si los encuestados de acuerdo en que hay estos problemas, como su carta muestra
claramente, ¿cómo puede haber un conflicto con lo que escribió? Su objeción es esencialmente
a la última sección de nuestro artículo - que esperamos que vuelva a leer por usted mismo - es
cuatro párrafos y menos de una columna de texto. Escribimos que, a menos que los dos problemas
citados anteriormente puedan ser resueltos, la inflación no hace predicciones y, por lo tanto, es
inmune a las pruebas empíricas. Puro y simple.
Su carta de réplica presenta dos conjuntos de declaraciones contradictorias: (1) las teorías inflacionarias
hacen predicciones específicas; (2) existen los problemas críticos de las condiciones iniciales y

los multimess a resolver.

¿Quién dice eso, si alguna vez encontramos una manera de resolver los problemas, las predicciones
resultarán iguales? Nadie sabe. Es simplemente una suposición optimista.

¿Su artículo trata principalmente de hacer el caso "por una cosmología rebotante, como fue
propuesto por primera vez por Steinhardt y otros en 2001", como afirman los demandados?
No. El artículo trata casi enteramente de la teoría inflacionaria, señalando que tiene dos
problemas históricos -las condiciones iniciales y el multiverso- que destruyen el poder
predictivo de la teoría. Además, para demostrar que las observaciones recientes de los
satélites WMAP y Planck obligan a los teóricos a considerar versiones de la inflación que
empeoran esos problemas. Sólo se mencionan brevemente las rebotes (la penúltima sección)
para mostrar que los teóricos están pensando en ideas que eviten estos problemas. Hay muchas
cosmologías rebotantes y no mencionamos ninguna particular.

¿Qué pasa con la comparación con el Modelo Estándar de Física de Partículas? Esta comparación
es una equivalencia falsa. Para el modelo estándar, hay predicciones definidas para cualquier elección
de parámetros. Para la inflación, existe una diversidad infinita de resultados para cualquier elección
de parámetros (es decir, para cualquier elección de la curva de energía inflacionaria). Por ejemplo,
para cualquier elección de parámetros, se produce un número infinito de parches de espacio en el
multiverso que no son planos, no lisos, y no tienen las propiedades observadas por los astrónomos -
y no hay nada en la teoría inflacionaria que diga que Un resultado es más probable que los otros.
Lo mismo no se aplica al Modelo Estándar de Física de Partículas.

¿Qué pasa con la afirmación de que los modelos "bien definidos" ya han hecho predicciones exitosas?
Esto no es cierto por las razones descritas anteriormente - no se puede decir lo que predice cualquier
modelo inflacionario a menos que se puede resolver primero los problemas de las condiciones iniciales
y el multimess.
También hay que señalar que los llamados ejemplos bien definidos están siendo establecidos por los
autores después del hecho, es decir, después de que se hayan hecho las observaciones. ¿Fue la avalancha
de modelos inflacionarios diseñados a principios de los 90 por Linde y otros para dar un universo abierto
"bien definido"? ¿O esos autores eran descuidados e indefinidos? ¿Qué pasa con los muchos autores que
pensaban que tenían modelos inflacionarios que predicen grandes no gaussianity? ¿Inclinación grande?
¿O desviaciones de la isotropía? O golpes y meneos en el espectro de energía de fondo de microondas? -
Todas las características que los experimentos WMAP y Planck Satellite han descartado.
¿Y qué hay de todos los modelos de libros de texto que se pensaba predecir modos B con amplitudes
que deberían haber sido detectadas por los satélites WMAP y Planck? ¿Los mismos modelos celebrados
por muchos de los encuestados cuando pensaban que los modos B cósmicos habían sido descubiertos?
¿Se supone suponer que todos estos otros modelos estaban mal definidos y sólo los que resultaron estar
de acuerdo con las observaciones actuales estaban bien definidos? ¿O esto podría ser un ejercicio en
20-20 retrospectiva?

Entonces, ¿cuál es su línea de fondo? Como hemos destacado en los párrafos finales de nuestro artículo
Scientific American, este no es un tema que se pueda resolver invocando la autoridad. Instamos a todos
nuestros colegas a concentrarse en resolver los problemas pendientes de la inflación y mantener una
mente abierta sobre otras teorías, aún desconocidas, que evitan estos problemas por completo. El hecho
de que haya estos problemas debe ser visto como emocionante: significa que hay espacio para nuevos
descubrimientos importantes - tal vez incluso un cambio de paradigma.

¿Por qué decidiste publicar este argumento en Scientific American? En primer lugar, es una buena práctica
común que el público esté informado sobre los debates científicos. Este es uno de los papeles de las revistas
populares como Scientific American. Esta no es también la primera vez que el debate se ha transmitido en
público. Hay muchos artículos populares sobre el multiverso, por ejemplo, que incluyen una variedad de
vistas.
En este caso, Scientific American nos invitó a escribir el artículo después de la aparición de artículos
arbitrados en Physics Letters B. Dejamos claro en varios puntos en el artículo que estos son nuestros
propios puntos de vista y que muchos cosmólogos no están de acuerdo.

Según algunos artículos más recientes de la prensa popular, algunos teóricos han afirmado haber resuelto
el problema de las condiciones iniciales con una computadora usando las técnicas de la "relatividad general
numérica". ¿Lo hicieron? No. Las afirmaciones en la prensa no representan lo que se muestra en el artículo
científico. De hecho, dos grupos independientes - East et al ( LINK ) y Clough et al ( LINK ) - han informado
simulaciones computacionales similares utilizando la relatividad numérica general y ninguno de los dos
trabajos concluye que el problema de las condiciones iniciales se resuelve. Por el contrario, ambos estudios
consideraron sólo una clase muy limitada de condiciones iniciales destinadas a favorecer la inflación.
Ejemplos similares fueron presentados por primera vez hace décadas, como mencionan ambos artículos,
y nunca fueron considerados como una solución al problema de las condiciones iniciales. En realidad, sería
imposible resolver el problema de las condiciones iniciales simplemente usando computadoras porque
las simulaciones no permiten condiciones iniciales típicas después de un big bang y son incapaces de
incluir efectos cuánticos esenciales.
Nota: En términos más generales, es lógicamente imposible resolver el problema de las condiciones iniciales
si una teoría produce un multiverso. Resolver el problema de las condiciones iniciales estaría demostrando
que la mayoría de las condiciones iniciales después de un big bang conducirían a una fase inflacionaria que
produciría manchas de espacio como las que observamos. Un multiverso significa exactamente lo contrario.
Un multiverso ocurre precisamente porque las fluctuaciones cuánticas crean condiciones iniciales diferentes
en diferentes partes del espacio que cada uno se infla; Y el resultado multiverso famoso es que una infinita
diversidad de parches emerge con propiedades diferentes de lo que observamos.

Respuesta a Guth et al.

El artículo de Investigacion y ciencia , La burbuja de la Inflacion Cosmica , suscitó una extraña respuesta de nuestros
colegas Alan Guth, Andrei Linde, David Kaiser y Yasunori Nomura. En lugar de seguir la práctica común de
escribir una Carta al Editor bajo sus propios nombres, pidieron a 29 científicos líderes que firmaran conjuntamente
sus críticas a nuestro artículo.

Debido a que Scientific American sólo podía proporcionar un espacio limitado para responder, elaboramos
en la sección de preguntas frecuentes (ver aquí ). También le exhortamos a leer nuestro artículo científico
americano original, especialmente los cuatro párrafos finales. Aquí reproducimos nuestra respuesta
(para aparecer en Sci.Am. 07/2017, publicada en línea el 10 de mayo de 2017).
Los autores responden

Tenemos un gran respeto por los científicos que firmaron la refutación a nuestro artículo, pero estamos
decepcionados por su respuesta, que echa de menos nuestro punto clave: las diferencias entre la teoría
inflacionaria una vez que se pensaba que era posible y la teoría tal como se entiende hoy. La afirmación
de que la inflación ha sido confirmada se refiere a la teoría obsoleta antes de entender sus problemas
fundamentales. Creemos firmemente que en una comunidad científica sana es posible un desacuerdo
respetuoso y por lo tanto rechazamos la sugerencia de que, al señalar los problemas, estamos descartando
el trabajo de todos los que desarrollaron la teoría de la inflación y permitieron mediciones precisas del universo.

Históricamente, el pensamiento sobre la inflación se basó en una serie de malentendidos. No se entendió que
el resultado de la inflación es altamente sensible a las condiciones iniciales. Y no se entendía que la inflación
conduzca genéricamente a una inflación eterna y, por consiguiente, a un multiverso, una diversidad infinita
de resultados. Documentos escritos afirmando que la inflación predice que esto o aquello ignora estos problemas.

Nuestro punto es que deberíamos estar hablando de la versión contemporánea de la inflación, las verrugas
y todo, no alguna reliquia difunta. Lógicamente, si el resultado de la inflación es altamente sensible a las
condiciones iniciales que todavía no se entienden, como lo reconocen los encuestados, el resultado no se
puede determinar. Y si la inflación produce un multiverso en el que, para citar una declaración anterior de
uno de los autores que respondieron (Guth), "todo lo que puede suceder sucederá" - no tiene ningún sentido
hablar de predicciones. A diferencia del Modelo Estándar, incluso después de fijar todos los parámetros,
cualquier modelo inflacionario da una infinita diversidad de resultados, ninguno preferido sobre ningún
otro. Esto hace que la inmunidad sea inmune a cualquier prueba observacional. Para más detalles, vea
nuestro documento de 2014 "Schism inflacionario" (preprint disponible en arXiv: 1402.6980 ).

Somos tres pensadores independientes que representan diferentes generaciones de científicos. Nuestro
artículo no pretendía revisar viejos debates, sino discutir las implicaciones de las observaciones recientes
y señalar las cuestiones no resueltas que presentan oportunidades para que una nueva generación de jóvenes
cosmólogos produzca un impacto duradero. Esperamos que los lectores regresen y revisen los párrafos
finales de nuestro artículo. Abogamos contra la invocación de la autoridad y el reconocimiento abierto
de las deficiencias de los conceptos actuales, un esfuerzo revigorizado para resolver estos problemas y
una exploración abierta de diversas ideas que los evitan por completo. Estamos de acuerdo con estos
principios.

Verificación de hechos


El artículo de Investigacion y ciencia , La burbuja de la Inflacion Cosmica , suscitó una extraña respuesta de nuestros
colegas Alan Guth, Andrei Linde, David Kaiser y Yasunori Nomura. En lugar de seguir la práctica común de
escribir una Carta al Editor bajo sus propios nombres, pidieron a 29 científicos líderes que firmaran
conjuntamente sus críticas a nuestro artículo.

Debido a que Scientific American sólo podía proporcionar un espacio limitado para responder, elaboramos
en la sección de preguntas frecuentes (ver aquí ). También le exhortamos a leer nuestro artículo científico
americano original, especialmente los cuatro párrafos finales.
Predicciones inflacionarias

En su carta, los autores afirman que cuatro "predicciones" exitosas de inflación han sido probadas
correctamente por observaciones: (1) densidad de masa crítica; (2) perturbaciones casi "invariantes
en escala"; Que son (3) "adiabático", y (4) "gaussiano".
Lo que la carta omite es que, antes de que se hicieran las observaciones, algunos de los mismos autores que
firmaron la refutación escribieron papeles alegando exactamente los opuestos de (1) a (4) también son
compatibles con la inflación (aunque se ignore el efecto multiverso) . No se puede afirmar que una teoría
predice una observación si la observación y el resultado opuesto son ambos compatibles con la teoría.
A continuación damos algunos ejemplos representativos de artículos (por autores de refutación) que
afirman que la inflación puede producir fácilmente lo opuesto de (1) a (4) anterior. (Para los no
científicos, basta con leer los pasajes destacados en los artículos vinculados.)

Densidad de Masas Crítica / Planitud: En terminología cosmológica, "densidad de masa crítica" es
sinónimo de "planitud" es sinónimo de O = 1. Los términos que significan lo contrario son "abierto",
"cerrado" y cualquier valor de O diferente de 1. En sus trabajos escritos antes de que el universo
fuera observado plano, en Phys. Letón. B351, 1995 Linde explica cómo es posible cualquier
valor de O y en Phys. Letón. B425, 1998, Hawking sostiene que la "inflación abierta" es natural.

Casi invariable en escala: Cuando los cosmólogos dicen que "casi invariable en escala", se refieren a
una prueba estadística del mapa cósmico de microondas que produce una curva. Para ser
"casi invariante a escala", la curva debe ser una línea recta (sin protuberancias o moguls) con una
pendiente que es casi nula. El símbolo de la pendiente se denomina índice espectral (n s ) y
"casi escalar-invariante" se define como n s un pequeño porcentaje de distancia de 1, como
muestran las observaciones. Pero Linde argumenta en Phys.Rev. D96, 1997 ( LINK ) que n s > 1,5
es posible en modelos inflacionarios simples y en Phys.Rev. D40, 1989 ( LINK ) Bond presenta
modelos con magnates y montañas, como se indica en los pasajes resaltados.

Adiabático: "Adiabático" es un término técnico utilizado por los cosmólogos para describir las
variaciones de densidad sobre el espacio que son precisamente las mismas para todos los tipos
de energía. El antónimo es "entropic" o "isocurvature". En Phys.Rev. D96, 1997 antes
de realizar las observaciones pertinentes, Linde presenta modelos simples que producen
perturbaciones de isocurvatura no gaussianas. En Phys. Rev. D89, 2014, Kaiser aboga
por la posibilidad de perturbaciones de isocurvatura en el fondo de microondas.

Gaussiano: "Gaussiano" es otra propiedad estadística, más comúnmente conocida como una
curva de campana. "No gaussiano" significa que la curva se desvía mensurablemente de una
curva de campana perfecta. Recientemente, las observaciones del satélite Planck han demostrado
que las variaciones de densidad son "gaussianas" (en la medida en que pueden resolverse hasta ahora).
Sin embargo, antes de esas observaciones, muchos teóricos alegaron que las fluctuaciones
"no gaussianas" son fácilmente posibles en la inflación, incluyendo Linde en JCAP 04, 2011

Modos B (aún por medir): La carta de réplica menciona una característica aún por detectar:
??polarización en modo B que es el resultado de las ondas gravitatorias cósmicas generadas
por la inflación. Para ello, la carta de réplica afirma que cualquier resultado es posible, por lo
que esta no es una predicción real.

Uno de nuestros puntos principales es que en la ciencia normal una observación no puede ser
contada como evidencia para una teoría si la teoría sería compatible con la observación opuesta
también. Una elocuente discusión relevante sobre este tema es el siguiente pasaje de la Conferencia
de Richard Feynman sobre el Método Científico; Nota en particular las observaciones a
partir de las 5:00.
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