Ist alles, was passiert ist, passiert und wird nur eine Reaktion auf die Aktion des Urknalls sein? [geschlossen]
Ich denke, die Frage ist vage, aber interessant. Ich habe mich gefragt, ob wir die Ursache eines Ereignisses und dann die Ursache dieser Ursache und so weiter rückwärts verfolgen ... wo werden wir landen? Gibt es nur einen Auslöser für alles, was passiert?
Denken Sie an Dominosteine.
Antworten
Der Urknall liegt im vergangenen Lichtkegel jedes Ereignisses in der Raumzeit, also ist der Urknall in gewisser Hinsicht die ultimative Ursache für alles. Dies wirft jedoch etwas die Frage auf, da wir nicht genau verstehen, was der Urknall war, und wir werden es wahrscheinlich nicht tun, bis wir das Problem der Quantengravitation gelöst haben. Was wir verstehen, ist der Zustand des Universums eine sehr kurze Zeit nach dem Urknall und die Gesetze, die die nachfolgende Entwicklung des Universums bestimmt haben.
Wie andere Antworten gezeigt haben, bedeutet dies nicht , dass das Universum deterministisch ist. Die Antwort darauf hängt von Ihrer gewählten Interpretation der Quantenmechanik ab. In Ihrer Domino-Analogie ist dies wie ein Domino-Lauf, der an einer Stelle beginnt, aber viele Zweige hat. Wir wissen, wo der Domino-Lauf beginnt, aber wir wissen nicht, ob die Wahl der Richtung an jedem Verzweigungspunkt im Voraus festgelegt ist. In einigen Interpretationen der Quantenmechanik ist keine „Wahl“ erforderlich, da die Dominosteine in alle Zweige gleichzeitig fallen.
Ist alles, was passiert ist, passiert und wird nur eine Reaktion auf die Aktion des Urknalls sein?
Die gesamte Energie, die wir jetzt haben, wurde beim Urknall bestimmt, aber in diesem Modell gibt es eine Zeit, das Quark-Gluon-Plasma und davor, wo die Quantenmechanik herrscht. Selbst wenn man die enorme Anzahl klassischer Wechselwirkungen rückwärts berechnen und die Quark-Gluon-Plasmazeit erreichen könnte, endet der Determinismus. Postulate der Quantenmechanik erzwingen Berechnungen, um nur Wahrscheinlichkeitsverteilungen für ein Ereignis bei (x, y, z, t) zu erhalten, was bedeutet, dass das Ergebnis einer bestimmten Wechselwirkung nicht umgekehrt werden kann. Nur seine Wahrscheinlichkeit zu geschehen.
Obwohl die gegenwärtigen Ereignisse vom ursprünglichen BB abhängen, ist der Weg zu ihnen nicht umkehrbar.
Wir haben eine klassische Intuition von Ereignissen, die zeitlich reversibel sind. Und alles, was im Universum existiert, ist wegen des Urknalls da.
Es gibt zwei Hauptprobleme:
- Derzeit glauben wir, dass QM die grundlegende zugrunde liegende Theorie ist, und dies sagt uns, dass Ereignisse auf QM-Ebene eine Wahrscheinlichkeitsverteilung haben, aber die Interaktion selbst nicht zeitumkehrbar ist (Kausalität). Selbst wenn Sie versuchen würden, alle physischen Interaktionen zeitlich umzukehren, bieten Ihnen die zugrunde liegenden QM-Interaktionen diese Möglichkeit nicht.
Nein, QFT ist im Allgemeinen nicht zeitsymmetrisch.
Ist QFT zeitsymmetrisch und wie wird es implementiert?
- In SR / GR gibt es etwas, das als Relativität der Gleichzeitigkeit bezeichnet wird. Zwei verschiedene Beobachter können Ereignisse in unterschiedlicher Reihenfolge beobachten, sodass die Kausalität zwischen den Ereignissen vom Beobachter abhängig sein kann (außerhalb des Lichtkegels). Selbst wenn Sie versuchen würden, alle Ereignisse zurückzuverfolgen, wäre dies aus Ihrer Sicht, und andere Beobachter könnten etwas anderes sagen (für bestimmte Ereignisse). Es gibt keinen universellen Bezugsrahmen, und daher gibt es in Ihrem Fall möglicherweise keinen universellen Pfad für Ereignisse rückwärts.
Die Raumzeitkausalität gilt innerhalb des Lichtkegels.
Kausalität unter Relativitätstheorie
Die Antwort auf Ihre Frage lautet also: Keine der beiden derzeit akzeptierten Theorien (QM und SR / GR) bietet Ihnen die Möglichkeit, alle Ereignisse auf den Urknall zurückzuführen, oder wir wissen einfach nicht, wie wir sie zusammen interpretieren sollen, um sie zu geben Sie eine Antwort.
Die einzige physikalische Theorie, die wir derzeit besitzen und die Kosmologie beschreiben kann, ist die Allgemeine Relativitätstheorie (GR). Obwohl wir die Quantenmechanik bis zu einem gewissen Grad mit GR verbinden können, sind sie grundsätzlich nicht kompatibel, und wir wissen nicht, wie wir sie in Einklang bringen sollen. Daher ist es selbstverständlich, diese Frage im Rahmen der klassischen GR zu beantworten.
Die Art und Weise, wie die klassische GR den Begriff von Ursache und Wirkung ausdrückt, ist wie folgt. Sie beginnen mit einer Cauchy-Oberfläche, bei der es sich um eine raumartige Oberfläche handelt, sodass jede zeitliche Kurve sie genau einmal schneidet. (Dies entspricht der Festlegung einer Zeit t in der Newtonschen Mechanik.) Angesichts der Anfangsbedingungen auf dieser Oberfläche können wir mit GR zeitlich vorwärts oder rückwärts extrapolieren. Die Extrapolation kann fehlschlagen, wenn Sie eine Singularität treffen oder wenn Sie zeitliche Kurven ("Zeitmaschinen") geschlossen haben. Eine Raumzeit wird als global hyperbolisch bezeichnet, wenn die Extrapolation immer funktioniert. Eine global hyperbolische Raumzeit ist eine, in der Ursache und Wirkung bestehen.
Ein Beispiel für eine Raumzeit, in der Ursache und Wirkung versagen, enthält eine zeitliche Singularität. Eine solche Singularität kann beliebige Energie und Informationen absorbieren oder emittieren. Standardmodelle für Urknall und Schwarzes Loch enthalten nur raumartige Singularitäten. Daher sind sie global hyperbolisch und ermöglichen eine vernünftige Vorstellung von Ursache und Wirkung.
In GR fehlt eine Singularität in der Raumzeit-Mannigfaltigkeit. Daher kann die Urknall-Singularität nicht als Cauchy-Oberfläche oder als Teil einer Cauchy-Oberfläche verwendet werden.
In kosmologischen Modellen ist es nützlich, eine Zeit zu definieren $t$Dies ist die Zeit auf einer Uhr, die seit dem Urknall relativ zum Hubble-Fluss in Ruhe ist. Dann, wenn Sie welche auswählen$t>0$definiert eine gültige Cauchy-Oberfläche (obwohl die meisten Cauchy-Oberflächen nicht von diesem speziellen Typ sind).
Daher ist die Antwort auf Ihre Frage das Gegenteil von dem, was Sie sich vorgestellt haben. Der Urknall ist einzigartig schlecht geeignet, um eine Reihe von Anfangsbedingungen für das Universum anzugeben. Irgendein$t>0$ funktioniert gut, aber es gibt keine $t=0$, da die Urknall-Singularität nicht einmal Teil der Raumzeit ist.
Eine Antwort von Anna V sagt:
Die ganze Energie, die wir jetzt haben, wurde beim Urknall bestimmt
Dies ist falsch, sowohl aus den oben beschriebenen Gründen als auch weil GR keine globale Energieeinsparung hat.
Ebenfalls:
Obwohl die gegenwärtigen Ereignisse vom ursprünglichen BB abhängen, ist der Weg zu ihnen nicht umkehrbar.
Die Schrödinger-Gleichung hat eine perfekte Zeitumkehrsymmetrie. Andere Antworten haben kompetentere Beschreibungen der Quantenaspekte dieser Frage gegeben.
Wir wissen es nicht. Diese Art des Denkens geht weit über das hinaus, was die Wissenschaft möglicherweise erreichen könnte.
Wir können jedoch darauf hinweisen, dass alle unsere populären Theorien deterministisch sind. Selbst QM ist deterministisch, wenn Sie die nicht beobachtbare Wellenfunktion berücksichtigen. Es wird nur bei der Kopenhagener Interpretation nicht deterministisch, auf die hier nicht zurückgegriffen werden muss.
Es gibt jedoch viele Details. Wir wissen nicht, was passieren wird, wenn QM und Relativitätstheorie kollidieren. Wir arbeiten immer noch daran. Dort könnte Nichtdeterminismus auftreten. Es können Randbedingungen auftreten - Kanten des Universums, die nach dem Urknall mit dem Universum interagieren. Aktuelle Theorien besagen, dass dies nicht der Fall ist, aber der Raum ist wirklich groß und wir sind mit unserer niedlichen kleinen wissenschaftlichen Methode nur Kleinkinder vor Ort.
Es ist durchaus möglich, dass Lebewesen tatsächlich eine gewisse Entscheidungsfreiheit haben, die die physische Welt dazu zwingt, nicht deterministisch zu sein (sie als Grenzen zu behandeln, die nicht vollständig durch den Zustand der physischen Welt definiert sind).
Beachten Sie jedoch, dass die Wellenfunktion bei all diesen nicht beobachtbar ist. Es kann mit keinem bekannten Mittel genau gemessen werden. Dies ist das Herzstück der Welle / Teilchen-Dualität. Selbst wenn das Universum tatsächlich deterministisch ist, können wir den Ausgangszustand nicht vollständig kennen, daher müssen wir ihn in jeder Hinsicht als nicht deterministisch behandeln.
Die Wechselwirkung der Wellenpakete, die zwei subatomaren Teilchen zugeordnet sind, ist nicht vorbestimmt. Es kann an jedem Punkt auftreten, an dem sich die Wellen überlappen, oder vielleicht überhaupt nicht.