¿Cuál es el papel de las leyes de la física en un universo de bloques?

Question

Definición de un universo de bloques - La idea de que todo el universo existe simultáneamente y el tiempo no fluye.

Para los que están a favor de este tipo de teoría (los pocos que hay), ¿cuál es el papel de las leyes de la física en un universo así? ¿Son las leyes de la física sólo un reflejo/proyección determinada por el universo bloqueado? ¿Existen otras leyes superiores que crearon el bloque? o ¿el bloque fue creado también por las leyes de la física? ¿Es posible que haya un fallo en un bloque de este tipo?

Entiendo que sólo puede haber teorías y nada más, pero me interesa cualquier tipo de referencias.

Answer 1

Un universo de bloques es simplemente uno en el que todas las leyes de la física son deterministas y reversibles. En un universo de este tipo, el conocimiento completo y preciso de la configuración del universo en un punto del tiempo (o a través de una "porción" del bloque) contiene suficiente información en principio para determinar la configuración del universo en todos los tiempos pasados y futuros. Subrayo lo de "en principio" porque no hay nada que diga que ese cálculo tenga que ser ni remotamente factible en la práctica.

En un universo de bloques todavía puede haber una flecha del tiempo, y por tanto un flujo del tiempo en un sentido psicológico. Si el universo comienza en un estado de baja entropía (como nuestro universo), entonces su entropía aumenta con el tiempo debido a la segunda ley de la termodinámica, y debido a esto sólo es posible construir recuerdos en una dirección (recuerdos de lo que llamamos el "pasado") y no en la otra (no podemos recordar el "futuro"). En principio, podríamos, predecir el futuro, pero una predicción exacta requeriría un nivel de conocimiento completo y preciso que lo haría inviable. Por supuesto, hacemos predicciones aproximadas del futuro todo el tiempo: si voy a dar un paseo en un día soleado, predigo que es poco probable que llueva, así que no llevo paraguas. También predigo que un terremoto, un maremoto, una erupción volcánica o una lluvia de ranas son también acontecimientos muy improbables en la próxima hora.

En un universo de bloques, si se considera que las leyes de la física determinan la configuración atemporal del universo, o que la configuración determina las leyes de la física, es una cuestión filosófica. Como el huevo y la gallina, estos dos aspectos del universo están inextricablemente unidos.

Las dudas sobre si nuestro universo es un universo de bloques no surgen porque sea ilógico: el concepto es totalmente coherente. En cambio, surgen de nuestras observaciones de las leyes de la mecánica cuántica. La naturaleza no reversible de la medición cuántica (no se puede reconstruir el estado anterior de un sistema cuántico una vez que se ha medido y su estado ha "colapsado" en un estado propio del operador de medición) parece descartar la posibilidad de que nuestro universo sea un universo de bloques. si concedes la realidad física del colapso de la función de onda.

Sin embargo, hay interpretaciones de la mecánica cuántica, como la de "muchos universos", en la que el colapso de la función de onda es una ilusión debida a nuestro conocimiento restringido: sólo tenemos conocimiento de un universo de una inmensa colección de universos posibles. La evolución de la colección de todos los universos posibles en un escenario de "muchos universos" podría seguir siendo determinista y reversible, por lo que podría seguir siendo un "mega-universo" en bloque, aunque sólo podamos tener conocimiento de una parte infinitesimal de él.

Dos libros muy conocidos sobre este tema son el de Julian Barbour El fin de los tiempos (universo pro bloque) y Lee Smolin's El tiempo renace (anti).

Answer 2

¿Qué es la física? La física es la disciplina que estudia numéricamente la naturaleza y utiliza modelos matemáticos, las teorías, para describir los datos y, lo que es importante, predecir nuevas situaciones. Las leyes (también postulados, principios) de la física son axiomas adicionales a los axiomas matemáticos para elegir, de entre la infinidad de relaciones matemáticas de los modelos, las que son relevantes para ajustar los datos.

Para cualquier nueva forma de ver los datos, como es este bloque que estás discutiendo, las leyes existentes tienen que ser incorporadas para que la nueva teoría se ajuste a los datos, y para que sea una nueva teoría legítima también debe hacer predicciones medibles, de lo contrario será sólo una forma complicada de ajustar los mismos datos.

Toma un entramado de diamantes. Se puede trazar un mapa geométrico, sin leyes evidentes. ¿Dónde están las leyes? Están en la teoría que permite el estudio de los entramados, construida en el modelo matemático que finalmente da los puntos del entramado.

Answer 3

Si se piensa en el universo de bloques como su nombre indica, como un "bloque" de estructura inmutable, entonces las "leyes de la física" son simplemente una representación comprimida de los patrones que están grabados en ese bloque. Su existencia significa que el patrón del Universo es, por muy aparentemente complejo, uno que es "justo" para permitir una representación eficiente, pequeña.

Es como si tomas una imagen del conjunto de Mandelbrot. La imagen no cambia, pero esa falta de cambio no niega que se pueda describir cada detalle del mismo simplemente escribiendo la siguiente fórmula:

$$M := \left\{ c \in \mathbb{C}: \exists L \in \mathbb{R} \forall n \in \mathbb{N} |(z \mapsto z^2 + c)^n(0)| < L \right\}$$

Se podría decir que la existencia de las leyes de la física, en efecto, es una declaración sobre la complejidad de Kolmogorov del universo: la longitud del texto más corto posible requerido para describirlo completamente en algún lenguaje de descripción. En cierto sentido, es más "simple" que un bloque arbitrario y genérico de patrones aleatorios, para el que no existe otra forma de representarlo en el lenguaje que especificar minuciosamente todos y cada uno de los puntos.

Dicho esto, no es necesariamente así de forma absoluta: podríamos imaginar que algunas partes fueran en efecto "elegidas al azar", mientras que otras no lo son -eso es lo que significaría el no determinismo en un contexto de universo de bloques. En ese caso, la complejidad descriptiva real será mucho mayor, pero la existencia de leyes "parciales" la reducirá, no obstante, en un factor, es decir, en muchos menos billones de bits, que en el caso de que no haya ninguna ley, es decir, un universo totalmente aleatorio o de Kolmogorov.

Answer 4

Las leyes de la física surgen al observar que hay patrones en la naturaleza que parecen repetirse de forma fiable. Por ejemplo, las leyes del movimiento de Newton y la mecánica cuántica. Éstas sugieren que el universo no es una colección arbitraria y eterna de bloques, sino un fenómeno emergente que surgió de algunos principios básicos que producen estos patrones.

¿Qué significaría esto en el contexto de un universo de bloques? Significa que hay reglas que rigen cómo se puede construir con todos los bloques. Algo así como el funcionamiento de los bloques de Lego y los Lincoln Logs: sólo pueden encajar de determinadas maneras. Estas reglas se hacen visibles para nosotros como patrones que notamos, y la física es el proceso de descubrir estos patrones. Quizá si seguimos investigando podamos llegar a descubrir cómo están diseñados los bloques y por qué tienen esas reglas. Este es el santo grial de la física: una "teoría del todo".

Pero como somos parte del universo, esto se vuelve increíblemente autorreferencial. Todos nuestros pensamientos y acciones están codificados en estos bloques. ¿Qué sentido tiene hablar de "descubrir" cosas cuando el estado de tener este conocimiento ya está en los bloques? Hay poco espacio para los conceptos de libre albedrío, aleatoriedad e imprevisibilidad.

Lo que vemos como la flecha del tiempo es sólo una dimensión en el universo de bloques. La segunda ley de la termodinámica, que dice que la entropía siempre aumenta en la dirección "hacia delante" del tiempo, podría ser una consecuencia de las reglas de construcción de bloques mencionadas anteriormente.

¿Qué probabilidad hay de que unas reglas básicas de enclavamiento de bloques puedan producir el efecto emergente de detectar y comprender los patrones producidos por esas reglas? Esto no es diferente a la pregunta de cuán probable es que las constantes básicas de la física sean tales que obtengamos un universo lo suficientemente estable como para producir estrellas, planetas y vida. No sabemos cómo ha sucedido, y una solución común, pero no muy satisfactoria, es la principio antrópico Si las cosas no fueran como son, no estaríamos aquí haciendo la pregunta.

Hacer física supone esencialmente que todos estos patrones existen realmente, y que tienen alguna causa. Pero también podría ser una ilusión, como Matrix. O como los literalistas bíblicos que creen que la Tierra sólo tiene unos pocos miles de años, y que todas las pruebas geográficas y arqueológicas que los científicos utilizan para demostrar su edad fueron creadas por Dios para hacerla parecer más antigua.