Si el azar no existe, ¿cómo es que el universo no es una esfera perfecta con una distribución predecible de la materia?

Question

Supongo que la comunidad científica está de acuerdo en que el azar no existe, y que todo tiene una causa. Por favor, corrígeme si me equivoco, he oído hablar de la mecánica cuántica, pero hasta donde yo sé, sólo dice que es imposible conocer la posición y la velocidad del electrón en el mismo tiempo, debido al principio de incertidumbre, pero no creo que esto haga que el electrón se mueva al azar.

Ahora, consideremos el Big Bang. Un punto comienza a expandirse en tamaño, a medida que el tiempo fluye. Si no hay aleatoriedad, es lógico concluir que la materia se posicionará en algún tipo de patrón predecible, y no en formas caóticas como vemos hoy. Entonces, te pregunto, ¿cómo se formó el universo tal y como es hoy? ¿Es eso una prueba de que el azar existe realmente? ¿Rompe el azar las leyes de la lógica y la física?

Answer 1

Esta es una pregunta magnífica, porque llega al núcleo de uno de los grandes debates de la física del siglo XX: la interpretación no determinista de las leyes de la mecánica cuántica (es decir, que el universo es realmente aleatorio), frente a la " interpretación de las variables ocultas "(es decir, el universo no es aleatorio, pero las variables subyacentes que lo controlan no se pueden medir).

Hoy en día, casi todos los científicos serios aceptan el no determinismo, normalmente en forma de Interpretación de Copenhague por lo que su presunción de que "la comunidad científica está bastante de acuerdo en que la aleatoriedad no existe" es todo lo contrario a la verdad.

Answer 2

Creo que su presunción es totalmente incorrecta. La mecánica cuántica dice que las cantidades físicas observables de los sistemas vienen dadas por distribuciones de probabilidad, por lo que existe una aleatoriedad intrínseca en cualquier sistema mecánico cuántico. Las leyes de la física, tal y como las conocemos ahora, son fundamentalmente aleatorias en algún sentido.

Sin embargo, tu pregunta sigue teniendo sentido si ignoramos eso. El grado de aleatoriedad debería ser pequeño para los sistemas grandes. Uno puede preguntarse por qué hay anisotropías (desviaciones de la uniformidad) en la distribución de la materia y la energía en el universo. La mayoría de las personas que estudian esto lo hacen en el contexto de radiación de fondo cósmico de microondas es decir, los fotones emitidos en el Big Bang. Probablemente no sea posible estudiarlo en el contexto de, digamos, la materia ordinaria, porque los efectos gravitatorios harán que los cúmulos de materia se hagan más grandes con el tiempo, formando regiones muy densas (estrellas, galaxias) separadas por regiones que están en su mayoría vacías. Por tanto, la gravedad amplía las anisotropías con el tiempo. Sin embargo, hay que tener en cuenta que las galaxias son realmente muy pequeñas en comparación con el tamaño del universo observable, por lo que las anisotropías a escala galáctica no deberían ser demasiado sorprendentes.

La gente estudia las anisotropías del CMB, y es un área de investigación muy activa. De hecho, estas anisotropías tienen una magnitud muy pequeña. Todavía queda mucho trabajo por hacer aquí, pero las mediciones de precisión que se han realizado son consistentes con lo que uno espera de un tratamiento mecánico cuántico de las fluctuaciones térmicas en el big bang (es decir, fluctuaciones aleatorias mecánicas cuánticas a partir de la uniformidad en el big bang).

Además, no hay ninguna razón para creer que la materia se creó en todas las direcciones por igual en el big bang. Es perfectamente posible elaborar modelos consistentes con la relatividad general y el big bang que no tengan esta propiedad. Por último, cuestiono su afirmación de que la estructura a escala galáctica que vemos hoy es caótica. Presenta un gran número de patrones y tiene una gran estructura y uniformidad.

En una nota aparte, sobre la aleatoriedad, hay una pregunta más interesante en la misma línea, que sigue abierta. ¿Por qué hay toda la materia y esencialmente ninguna antimateria en el universo, a pesar de que se crearon en cantidades casi iguales en el big bang? La respuesta hipotética es Violación del CP pero todas las fuentes conocidas de violación CP no son lo suficientemente fuertes como para que la densidad de materia sea la que observamos.