Según la relatividad general, ¿el pasado "existe"?

Question

Tengo curiosidad por saber qué significa que el tiempo es una dimensión más, como las tres dimensiones espaciales (observables). ¿Implica esto, según la Relatividad General, que el pasado y el futuro ya "existen" y que sólo nos movemos a través de ellos, como nos movemos a través de las dimensiones espaciales? ¿O el hecho de que el tiempo sea una dimensión es sólo una construcción matemática que nos permite calcular los efectos de la dilatación del tiempo? ¿Sabemos siquiera la respuesta a esta pregunta?

Intuitivamente, me parece que el pasado no "existe" más que en nuestros recuerdos y que el futuro "aún no ha sucedido" por lo que todo lo que existe es el presente...

Aclaración

Supongo que debo aclarar lo que quiero decir con "existe". Las tres dimensiones espaciales existen definitivamente. Se puede viajar a través de ellas y no son sólo un poco de matemática abstracta.

Lo que no se puede hacer es viajar más rápido que C a través del espacio. Pero, si pudieras sabes que cuando te detengas, habrá algo allí.

Ahora bien, si tomamos el ejemplo hipotético del viaje en el tiempo, hay dos cuestiones distintas que siguen esta misma línea de razonamiento. Por el momento, no tenemos la tecnología para viajar en el tiempo y parece algo extremadamente difícil de hacer. Pero si pudieras ¿habría algo allí para viajar?

Así que, aunque sea imposible viajar en el tiempo, nuestras teorías podrían informarnos de si el pasado y el futuro existen en el mismo sentido que el presente, siguiendo las líneas anteriores. Esto fue no Se supone que es una pregunta de viaje en el tiempo... Sólo una pregunta sobre la naturaleza fundamental del espaciotiempo: todos los "presentes" existentes, o sólo un "presente", y lo que nuestras teorías actuales nos dicen o no nos dicen sobre la respuesta a esa pregunta.

Aclaración adicional

Así que, como uno de los que han respondido ha señalado, la relatividad afirma ciertamente que no hay un "presente privilegiado", o un presente que la naturaleza prefiere y con el que se miden todos los demás puntos del tiempo. Esto lo entendí antes de hacer la pregunta.

Pero, aún se podría plantear la pregunta de si en el propio marco de referencia de un observador, ¿existen su propio pasado y su futuro?

Para ilustrar: Imagina que en lugar de tres dimensiones espaciales, tuviéramos sólo dos. Cuando el espacio se estirara, se expandiría o contraería una cuadrícula dibujada en el espacio-tiempo del universo de "papel". Pero, el "papel" no se movería fuera de su plano (NO como un trampolín).

El tiempo sería la tercera dimensión, con hojas espaciales infinitesimales apiladas una tras otra. Un estiramiento del tiempo significaría tirar de la hoja hacia dentro o hacia fuera como un trampolín.

Por lo tanto, en este universo ilustrativo, si el pasado y el futuro existen, hay un número casi infinito de hojas de rebanadas de presente en conjunto desde el nacimiento del universo hasta su muerte. Si sólo existe el presente, sólo hay una lámina y cambia con el tiempo.

¿Podemos decir qué punto de vista es correcto de forma concreta, no sólo en términos de matemáticas? (Por si no te has dado cuenta, no soy un tipo de matemáticas, pero sí de imágenes)

Answer 1

En realidad, no se necesita la relatividad general, ni siquiera la especial, para entrar en este problema. Consideremos, por ejemplo, una forma genérica de la segunda ley de Newton, $$m\frac{d^2x}{dt^2}=F(x,\dot{x}),$$ donde $x$ puede ser la posición unidimensional de una partícula en una línea o algún tipo de vector más largo que posiblemente incluya múltiples partículas. Entonces puedes ver la ecuación diferencial como una descripción de la dinámica de algún punto en $n$ -espacio dimensional, o se puede ver como una descripción de la estructura geométrica de una línea en $(n+1)$ espacio-tiempo. La relatividad general no es más que una versión extrapolada de esta segunda visión, en la que los objetos geométricos en juego son bastante más complicados, pero la perspectiva básica es la misma.

En cierto sentido, el hecho de que el tiempo "exista" no es realmente una pregunta a la que pueda responder ninguna teoría. ¿Qué es una construcción matemática y qué existe realmente? (¿y qué se entiende por "ahí"?) Esto no es algo en lo que se pueda buscar ayuda en las matemáticas.

Answer 2

para que todo lo que exista sea el presente...

Ese punto de vista se llama Presentismo y está claramente en conflicto tanto con la RS como con la RG.

En la relatividad especial, el pasado y el futuro "existen" simplemente por la relatividad de la simultaneidad.

Considere dos marcos de referencia relativamente móviles en la configuración estándar y el evento en el que ambos orígenes están ubicados conjuntamente.

Tenga en cuenta que todos los demás eventos que se simultáneamente con ese evento en un fotograma están en el pasado o en el futuro de ese evento en el otro fotograma.

Por decirlo de otra manera, no hay un "presente" privilegiado (hipercorte espacial)

Answer 3

La relatividad general no hace ninguna afirmación sobre la existencia. Así que la respuesta a su pregunta es no.

La relatividad general trata el tiempo como una dimensión igual que el espacio (aunque con un signo métrico diferente). Esto sólo significa que observadores con diferentes velocidades obtienen diferentes vistas en perspectiva tridimensional de las mismas 4 dimensiones, al igual que las vistas en perspectiva bidimensional para el mismo objeto tridimensional pueden diferir.

Sin embargo, la relatividad general es compatible tanto con (i) una visión de que el espacio-tiempo crece a lo largo de una hipersuperficie espacial que contiene todos los "ahora" de los diferentes observadores, como con (ii) una visión de que los eventos del espacio-tiempo están predeterminados y los observadores sólo se mueven a través de él. Las predicciones de la relatividad general no dependen en absoluto de eso.

(i) es compatible porque existe una dinámica consistente de moverse entre una hipersuperficie arbitraria del espacio a una que se encuentra en el futuro de la misma, que es totalmente covariante. (Ths da el tiempo multifingered de Wheeler).

(ii) se llama a veces el universo de bloques y es obviamente covariante.

La RG asume ciertas ecuaciones y deduce consecuencias de ellas. Las ecuaciones tienen sentido tanto para los que piensan (0) que nada existe excepto nuestro conocimiento de las cosas (visión epistémica), como para los que piensan (i) que el espaciotiempo 4D existe trazado de una vez y para siempre y que somos arrastrados a lo largo de las líneas del mundo, y para los que piensan que (ii) el espaciotiempo 4D crece a medida que pasamos por las líneas del mundo, y para los que piensan (iii) que el pasado no existe pero está codificado en el presente como memoria. Nada de esto es esencial para la RG: la consistencia matemática sólo requiere que las ecuaciones dinámicas de la RG tengan sentido lógico. Esto no tiene ninguna relación con el significado de la RG para la realidad.

(iii) es nuestra experiencia cotidiana -el pasado se retira a la memoria; pero esto no es fácil de hacer formalmente riguroso. La "memoria" no es el "presente" en el sentido de una superficie de Cauchy -como en la respuesta dada aquí por Alfred Centauri-, sino lo que es accesible a un observador en un momento dado en una posición dada, es decir, los campos en una vecindad de un punto espacio-temporal. Esto es todo lo que un observador (incluso un colectivo como todos los físicos de la Tierra) puede saber sobre el pasado, el presente y el futuro.

Nótese que siempre que interpretamos la relatividad general tenemos que introducir observadores, y entonces las cosas se vuelven no covariantes. Lo que un observador considera real depende siempre del observador. (Lo que una ameba considera real es muy diferente de lo que un niño considera real, y de lo que un físico entrenado considera real. No existe una noción objetiva de la realidad experimentada. La experiencia subjetiva debe depender del marco, ya que todos experimentamos fuerzas y velocidades que no tienen un significado independiente del marco. Incluso la información medible se hace independiente del marco (y, por tanto, comparable con la teoría) sólo mediante el posprocesamiento de los datos brutos dependientes del marco.

Answer 4

La relatividad general, como todas las teorías físicas, es un modelo matemático del universo. Con esto quiero decir que me permite tomar unas condiciones iniciales y calcular lo que ocurrirá al avanzar (o retroceder) en el tiempo.

Hablando como platonista, considero que en mi modelo matemático el pasado y el futuro existen, y el tiempo que experimento es básicamente una parametrización conveniente de una trayectoria a través de algún espacio de configuración. En realidad, yo iría más allá y diría que el espacio de configuración también existe.

Pero supongo que preguntas por el mundo real, y la respuesta es que no lo sé porque no sé si la RG y el mundo real son la misma cosa, o si la RG es sólo un modelo. Tendrías que ir a preguntar a un filósofo.

Answer 5

La relatividad general, por sí misma, es neutral en esta cuestión. El tratamiento convencional de la métrica del espacio-tiempo parece apoyar el eternalismo, es decir, el universo en bloque, pero el formalismo ADM equivalente parece apoyar el presentismo.