Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker

Describe un universo en expansión (o contracción), homogéneo e isótropo.Según las preferencias geográficas o históricas en el nombre de esta métrica se utiliza algún subconjunto de los nombres de los científicos Alexander Friedmann, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson (Howard P. Robertson) y Arthur Geoffrey Walker.La métrica FLRW empieza con la suposición de homogeneidad e isotropía.También asume que el componente espacial de la métrica puede ser dependiente del tiempo.es el factor de escala y es explícitamente dependiente del tiempo y las unidades naturales son utilizadas estableciendo la velocidad de la luz a la unidad.Una elección común es considerar el factor de escala actual como la unidad (Esta elección asume que el factor de escala es adimensional pero puede convertirse fácilmente a laLa solución dada por la métrica FLRW, describe un universo lleno de un fluido ideal con densidad y presión dada por las ecuaciones de Friedmann.Debido a que la métrica FLRW exacto describe un universo perfectamente homogéneo, algunas fuentes afirman erróneamente que el modelo del Big Bang basado en la métrica FLRW no puede dar cuenta de la grumosidad observada del universo.En un modelo FLRW estricto, no hay cúmulos galácticos o acumulaciones de estrellas, ya que esas estructuras constituyen inhomogeneidades.No obstante, la FLRW se utiliza como una primera aproximación para la evolución del universo porque es simple y los modelos que calculan la grumosidad del universo se añaden al FLRW como extensiones.El movimiento libre de las partículas en un universo, es decir, las trayectorias que siguen a medida que el espacio-tiempo entero evoluciona vienen dadas por las líneas geodésicas calculables a partir de la métrica:Dado que FLRW asume homogeneidad, se ha especulado erróneamente que el modelo del big bang no puede explicar las variaciones de temperatura del universo en diferentes escalas.Actualmente la FLRW se utiliza como primera aproximación para la evolución del universo debido a que es simple calcular y se puede extender de manera que modele las variaciones de temperatura del universo en diferentes escalas.La primera ecuación se puede obtener a partir de consideraciones termodinámicas y es equivalente a la primera ley de la termodinámica, suponiendo que la expansión del universo es un proceso adiabático (que es asumido implícitamente en la obtención de la métrica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker).La constante cosmológica, por otra parte, causa una aceleración en la expansión del universo.Por tanto, la constante cosmológica se puede interpretar como que es una forma de energía que tiene una presión negativa, igual en magnitud a esta densidad de energía (positiva):Hasta cierto punto, las ecuaciones anteriores ((3) y (4) ) se pueden aproximar utilizando la mecánica clásica.para la radiación) en mucho mayor que el término de curvaturaSiendo C una cierta constante de proporcionalidad que debe tomarse igual aNótese que en las etapas muy primigenias del universo, esta aproximación no es adecuada por varias razones.Por ejemplo, durante la inflación cósmica el término de la constante cosmológica domina las ecuaciones del movimiento.Incluso antes, durante la época de Planck, no se pueden despreciar los efectos cuánticos.Los principales resultados del modelo FLRW fueron obtenidos primero por el físico soviético Alexander Friedmann entre 1922–1924.Aunque su trabajo se publicó en la prestigiosa revista física Zeitschrift für Physik, pasó relativamente desapercibido para sus contemporáneos.Friedmann comunicó sus resultados directamente a Einstein, que confirmó que el modelo era correcto matemáticamente pero erró al apreciar el significado físico de las predicciones de Friedmann.UU. y Arthur Geoffrey Walker de Gran Bretaña exploraron el problema profundamente en los años 1930.En 1935 Robertson y Walker probaron rigurosamente que la métrica FLRW es la única en una banda lorentziana que es homogénea e isótropa (como se expone arriba, es decir, un resultado geométrico y no está ligado específicamente a las ecuaciones de la relatividad general, que siempre eran supuestamente ciertas por Friedman y Lemaître).UU. frecuentemente se refieren a ella simplemente como la métrica "Robertson-Walker".El título completo con los cuatro nombres es más democrático y es utilizado frecuentemente.