¿Todo lo que ha sucedido, está sucediendo y sucederá solo una reacción a la acción del Big Bang? [cerrado]
Creo que la pregunta es vaga pero interesante. Me preguntaba si rastreamos hacia atrás la causa de cualquier evento, y luego la causa de esa causa y así sucesivamente ... ¿dónde terminaremos? ¿Existe un solo detonante de todo lo que está sucediendo?
Piense en dominó.
Respuestas
El Big Bang se encuentra en el cono de luz pasado de cada evento en el espacio-tiempo, por lo que, en cierto sentido, el Big Bang es la causa última de todo. Pero esto de alguna manera plantea la pregunta porque no entendemos exactamente qué fue el Big Bang, y probablemente no lo sabremos hasta que resolvamos el problema de la gravedad cuántica. Lo que sí entendemos es el estado del universo poco tiempo después del Big Bang y las leyes que han regido la evolución posterior del universo.
Como han señalado otras respuestas, esto no implica que el universo sea determinista. La respuesta a eso depende de la interpretación que elijas de la mecánica cuántica. En su analogía de dominó, esto es como una carrera de dominó que comienza en un lugar pero tiene muchas ramas. Sabemos dónde comienza la carrera de dominó, pero no sabemos si la elección de la dirección en cada punto de ramificación está predeterminada. De hecho, en algunas interpretaciones de la mecánica cuántica no se requiere una "elección", porque las fichas de dominó caen en todas las ramas a la vez.
¿Todo lo que ha sucedido, está sucediendo y sucederá solo una reacción a la acción del Big Bang?
Toda la energía que tenemos ahora se determinó en el Big Bang, pero en ese modelo hay un tiempo, el plasma de quarks gluones y antes donde reina la mecánica cuántica. Incluso si uno pudiera calcular la enorme cantidad de interacciones clásicas hacia atrás y alcanzar el tiempo de plasma de quark-gluón, el determinismo termina. Los postulados de la mecánica cuántica se imponen en los cálculos para dar solo distribuciones de probabilidad para un evento en (x, y, z, t), lo que significa que el resultado de una interacción específica no se puede revertir. Solo su probabilidad de que ocurra.
Entonces, aunque los eventos presentes dependen del BB original, el camino hacia ellos no es reversible.
Tenemos una intuición clásica de que los eventos son reversibles en el tiempo. Y todo lo que existe en el universo está ahí debido al Big Bang.
Hay dos problemas principales:
- Actualmente creemos que QM es la teoría fundamental subyacente, y esto nos dice que a nivel QM los eventos tienen una distribución de probabilidad, pero la interacción en sí no es reversible en el tiempo (causalidad). Entonces, incluso si intentara invertir el tiempo de todas las interacciones calssical, las interacciones QM subyacentes no le brindan esta posibilidad.
No, QFT no es genéricamente simétrico en el tiempo.
¿QFT es simétrico en el tiempo y cómo se implementa?
- En SR / GR hay algo llamado relatividad de la simultaneidad. Dos observadores diferentes pueden observar eventos en un orden diferente, por lo que la causalidad entre los eventos podría depender del observador (fuera del cono de luz). Incluso si intentara rastrear todos los eventos, esto sería desde su punto de vista, y otros observadores podrían decir lo contrario (para ciertos eventos). No existe un marco de referencia universal y, por lo tanto, en su caso, es posible que no haya una ruta universal de eventos hacia atrás.
La causalidad del espacio-tiempo se mantiene dentro del cono de luz.
Causalidad bajo la relatividad
Entonces, la respuesta a su pregunta es que ninguna de las dos teorías aceptadas actualmente (QM y SR / GR) le brinda la posibilidad de rastrear todos los eventos hasta el Big Bang, o simplemente no sabemos cómo interpretarlos juntos para dar usted una respuesta.
La única teoría física que poseemos actualmente que es capaz de describir la cosmología es la relatividad general (GR). Aunque hasta cierto punto podemos conectar la mecánica cuántica con la GR, son básicamente incompatibles y no sabemos cómo reconciliarlas. Por lo tanto, es natural responder a esta pregunta dentro del marco de la GR clásica.
La forma en que la GR clásica expresa la noción de causa y efecto es la siguiente. Empiece con una superficie de Cauchy, que es una superficie espacial de modo que cada curva temporal la interseca exactamente una vez. (Esto es el equivalente a fijar un tiempo t en la mecánica newtoniana.) Entonces, dadas las condiciones iniciales en esta superficie, GR nos permite extrapolar hacia adelante o hacia atrás en el tiempo. La extrapolación puede fallar si llega a una singularidad, o si tiene curvas cerradas en forma de tiempo ("máquinas del tiempo"). Un espacio-tiempo se llama globalmente hiperbólico si la extrapolación siempre funciona. Un espacio-tiempo globalmente hiperbólico es aquel en el que se mantienen la causa y el efecto.
Un ejemplo de un espacio-tiempo en el que falla la causa y el efecto es uno que contiene una singularidad temporal. Tal singularidad puede absorber o emitir energía e información arbitrarias. Los modelos estándar de big bang y agujero negro contienen solo singularidades espaciales y, por lo tanto, son globalmente hiperbólicos y permiten una noción sensata de causa y efecto.
En GR, una singularidad es algo que falta en la variedad del espacio-tiempo. Por lo tanto, la singularidad del Big Bang no se puede utilizar como superficie de Cauchy o como parte de una superficie de Cauchy.
En modelos cosmológicos, es útil definir un tiempo $t$que es la hora de un reloj que ha estado en reposo en relación con el flujo del Hubble desde el Big Bang. Entonces, si eliges alguno$t>0$, define una superficie Cauchy válida (aunque la mayoría de las superficies Cauchy no son de este tipo especial).
Por lo tanto, la respuesta a su pregunta es lo opuesto a lo que imaginaba. El Big Bang es especialmente inadecuado para establecer un conjunto de condiciones iniciales para el universo. Ninguna$t>0$ funciona bien, pero no hay $t=0$, ya que la singularidad del Big Bang ni siquiera es parte del espacio-tiempo.
Una respuesta de anna v dice:
Toda la energía que tenemos ahora fue determinada en el Big Bang
Esto está mal, tanto por las razones descritas anteriormente como porque GR no tiene conservación global de energía.
También:
Entonces, aunque los eventos presentes dependen del BB original, el camino hacia ellos no es reversible.
La ecuación de Schrodinger tiene una simetría de inversión de tiempo perfecta. Otras respuestas han dado descripciones más competentes de los aspectos cuánticos de esta pregunta.
No lo sabemos. Ese tipo de pensamiento es millas más allá de lo que la ciencia podría lograr.
Sin embargo, podemos señalar que todas nuestras teorías populares son deterministas. Incluso QM es determinista cuando se considera la función de onda no observable. Solo se vuelve no determinista en el caso de la interpretación de Copenhague, que no necesita ser invocada aquí.
Sin embargo, hay muchos detalles. No sabemos qué pasará cuando la QM y la relatividad colisionen. Todavía estamos resolviendo eso. El no determinismo puede aparecer allí. Podrían ocurrir condiciones de frontera: bordes del universo que interactúan con el universo después del Big Bang. Las teorías actuales dicen que esto no sucede, pero el espacio es realmente grande y solo somos bebés en la escena con nuestro lindo método científico.
Es completamente posible que los seres vivos puedan tener alguna agencia en un sentido que fuerce al mundo físico a ser no determinista (tratándolos como límites que no están completamente definidos por el estado del mundo físico).
Sin embargo, con todos estos, tenga en cuenta que la función de onda no es observable. No se puede medir exactamente por ningún medio conocido. Esto está en el corazón de la dualidad onda / partícula. Entonces, incluso si el universo es de hecho determinista, no podemos conocer el estado inicial por completo, por lo que debemos tratarlo como no determinista para todos los efectos.
La interacción de los paquetes de ondas asociados con dos partículas subatómicas no está predeterminada. Puede ocurrir en cualquier punto donde las ondas se superponen, o quizás no en absoluto.