L’Origen de l’Univers … en pocs minuts Prof Dr Emili Elizalde Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICE/CSIC) Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Campus Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) Conferència Agrupació Astronòmica de Sabadell, 1/2/2012

Observacions + Teoria  Comprensió de l’Univers De que anirà això … Observacions astronòmiques No n’hi ha prou Teories científiques Observacions + Teoria  Comprensió de l’Univers

Hacia la comprensión del Universo Número: Lebombo b 29;37m, Wolf 11x5+2;30m, Ishango 22m Presocráticos: sustancia, número, potencia, infinito, movimiento, ser, átomo, espacio, tiempo Mathesis Platón: Ta mathemata (pilares del conocimiento) ”Maβ, Zahl und Gewicht” M Folkerts, E Knobloch, K Reich Escuela Pitagórica: ”todas las cosas son números” Galileo Galilei: ”el libro de la naturaleza está escrito en lenguaje matemático” Emmanuel Kant: ”el problema es hacer inteligible la propia idea de un Universo inteligible” Albert Einstein: ”el misterio eterno del Universo es su comprensibilidad; el hecho de que el Universo sea comprensible es un milagro” Eugene Wigner: ”la irrazonable efectividad de la matemática en todas las ciencias de la naturaleza”

Eratóstenes (Ἐρατοσθένης) Cirene, 276 aC - Alexandria, 194 aC 360º/7,2º= 50 x800 Km = 40.000 Km

El Proyecto Eratóstenes

(Pisa, 15 febraio 1564- Firenze, 8 genaio 1642) Galileo Galilei (Pisa, 15 febraio 1564- Firenze, 8 genaio 1642) Astrónomo, filósofo, matemático i físico: Il libro della natura è scritto in lingua matematica o oscuro labirinto? ... Il Saggiatore *Albert Einstein: “Galileo es el padre de la ciencia moderna” *Stephen Hawking: “Galileo es pro- bablemente, más que ningún otro, el máximo responsable del nacimiento de la ciencia moderna” LEYES: 1. Primera ley del movimiento (de la inercia) 2. Ley de isocronía de los péndulos 3. Ley del movimiento uniformemente acelerado

But... the Universe was static !! (…and very small) What is λ ? Non-physical At that time: UNIVERSE = MILKY WAY (+ nebulae) Ptolemy 150 DC, Almagest: mentions 5 nebulae Persian, Arabic, Chinese astronomers: more nebulae Edmund Halley 6 in 1715, Charles Messier 103 in 1781 William and Caroline Herschel 3 catalogs, 1786-1802, a total of 2510 nebulae And then, Edwin Hubble, in 1922-1924, saw Andromeda nebulae (.8 Mly) was far beyond our Milky Way: nebulae were other galaxies! Henrietta S Leavitt (Ed Pickering’s Harvard Harem), period-luminosity relationship of Cepheid variable stars Hertzsprung-Russell Diagramm

Ed Pickering’s Harvard Harem Henrietta Leavitt Ed Pickering’s Harvard Harem 1913 … or Harvard Computers

Karl Schwarzschild: Black Hole solution (22 Dec 1915) Willem de Sitter: massless univer static sol (just cc,’17) Alexander Friedmann: expanding universe sol (1922) Georges Lemaître: expanding universe (MIT 1925, AF solution); visited Vesto Slipher (Lowell Obs, Arizona, 1912 redshifts) and Edwin Hubble (Mount Wilson, Pasadena); Keeler-Slipher-Campbell, 1918 Led to Big Bang theory (Fred Hoyle, BBC radio 3rd Programme, 18:30 GMT, 28 March 1949) Fred Hoyle, Thomas Gold, Hermann Bondi: SteadyState ’48, “C-field” with a negative pressure, to be consistent with energy conservation (anticipated inflation) Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW 1931-37) Dark matter: Fritz Zwicky (1934) evidence of ‘missing mass’ in the orbital velocities of galaxies in clusters

Now lots of evidence: galactic rotation curves (Vera Rubin, Kent Ford, 1975), gravitational lensing, etc Arno Penzias, Robert Wilson (1964 Bell Labs, New Jersey); at Princeton (< 40 miles away) Dicke, Peebles, Wilkinson writing paper on how CMB should be Burke (MIT) told Penzias of Peebles’ work: and the Big Bang was there ! Alan Guth (1980), Andrei Linde: inflation. Also: Alexei Starobinsky, Andreas Albrecht, Paul Steinhardt. And Zel’dovich, Coleman (decay of false vacuum), … Quantum fluctuations + inflation −> multiverse Hawking+Turok instanton ’98, NoBoundary (HH) vs chaotic inflation A Riess B Schmidt ’98, S Perlmutter ’99: acceler expan!  Dark Energy

Física de la creació de ’Univers Grans Revolucions Científiques: * MQ, RG, principi incompletitut Gödel * Física Clàssica vs Física Quàntica * RG: massa pessant (gravetat) = massa inert * Cordes/Branes/Teoria M  TOE La inflació: Inici univers inflació: 10-24 cm (10^-11 dim protó) Expansió en 26 ord mag (1078 volum)  pèsol Expansió durà uns 10-34 s pèsol → Via Làctia Inflació és paradigme, no teoria: molts models 1973 Ed Tryon “is the U a vacuum fluctuation?”

Com s’ha pogut originar l’Univers ? Miracle de la fisica n.1: la gravetat pot ser repulsiva energia pot camp escalar → pressio negativa → grav repulsiva Miracle de la fisica n.2: el camp gravitatori té energia negativa * Energia de la matèria positiva: Energia total 0 ” A free lunch!” Instantó de Hawking-Turok: ”una espècie d'espurna que dispara la inflació en una sopa primigènia de gravetat, espai, temps i matèria” Reproducció dels universos: Multiversos …

as standardizable candles Two groups looked for the ‘deceleration’ of the universe expansion, using type Ia supernovae as standardizable candles SN 1994d

Result: supernovae are dimmer than expected The universe is not decelerating It is accelerating Cannot be explained by matter+radiation (see before) Riess, Schmidt et al. ‘98 Perlmutter et al. ’99 (P R Lapuente)

as demanded by obs cosmology, as a theory of modified gravity, Je-An Gu 顧哲安 F(R) Modified Gravity arXiv:1009.3488 Goals Explain cosmic acceleration Model (parametrize) deviations from GR as demanded by obs cosmology, needs to pass as a theory of modified gravity, needs to pass Cosmological Tests Local Tests Cosmic Expansion Cosmic Structure Solar-System Test 19

Moltes gràcies Muchas gracias Thank You

Algunos Doctorandos y PostDocs: K Kirsten E Gaztañaga P Fosalba S Gómez J Soto S D Odintsov Algunos Doctorandos y PostDocs: Joan Soto (CU,UB): Quarks Pesados Enrique Gaztañaga (PI,CSIC): Cosmología Observacional (Sloan,DES) Sergi Gómez (TU,URV): Ingeniería Informática (NN) Pablo Fosalba (IT,CSIC): Cosmología Observacional (PLANCK) August Romeo (UB): Neurociencia Cognigtiva, Efecto Casimir Sergio Leseduarte (Jena, Munich): Dinámica del mov corporal, µcircuitos Sergi R Hildebrandt (SLAC): Cosmología Teórica (PLANCK) Klaus Kirsten (Prof, Math D, Baylor Texas): Funciones Zeta Sergei D Odintsov (ICREA, ICE): Gravedad Cuántica, Forbes 5º Rusia