Un puente de la nada: ¿es posible sacar algo de la nada?

"La cuestión del ser es la más oscura de toda filosofía". Así concluyó William James , reflexionando sobre el rompecabezas más básico: ¿cómo surgió algo de la nada? Esta pregunta es molesta, decidió James, porque requiere una explicación, negando la posibilidad misma de su presencia. "No hay un puente lógico para la transición de la nada al ser", escribió.

En ciencia, las explicaciones se basan en causas y efectos. Pero si nada es realmente nada, no tiene forma de convertirse en una causa. El punto no es que no podamos encontrar la explicación correcta, solo frente a "nada" la explicación no funciona.

Este fracaso golpea el punto dolorido. Somos criaturas amantes de la narrativa. Nuestros conceptos más simples vienen a través de historias, y cómo algo salió de la nada es la historia más importante, una historia prehistórica más fundamental que "el viaje de un héroe" o "un chico conoce a una chica". Pero esta historia mina la esencia de la historia. Esta historia está tejida de autodestrucción y paradoja.

¿Y cómo podría no ser así? Su personaje principal es Nothing. Una palabra paradójica debido a su propia existencia en forma de palabra. Es un sustantivo, una cosa y, sin embargo, no es una cosa. Tan pronto como lo imaginemos o lo llamemos, destruiremos su vacío, manchado por su significado. Queda por sorprenderse: ¿es este un problema con "nada", o es nuestro problema? ¿Cósmico o lingüístico? ¿Existencial o psicológico? ¿Una paradoja de la física o los pensamientos?

Sin embargo, vale la pena recordar que la solución a la paradoja está en la pregunta, no en la respuesta. En algún lugar debe haber un problema técnico, una suposición errónea, una identidad incorrecta. En una pregunta tan corta, "¿cómo surgió algo de la nada?" Hay poco donde esconderse. Quizás debido a esto, siempre volvemos a las viejas ideas en un nuevo caparazón, jugando en el camino del desarrollo de la ciencia fugu, o variaciones del tema. Con cada pasaje, intentamos colocar una piedra más para cruzar el río, extendiendo el esquivo puente James.

La piedra más antigua: si no puede sacar algo de la nada, intente que nada no esté tan vacío. Los antiguos griegos creían que el espacio vacío está lleno de sustancia, éter. Aristóteles consideraba al éter el quinto elemento inmutable, más perfecto que la tierra, el aire, el fuego y el agua. "Nada" contradice la física aristotélica, que afirma que los cuerpos caen o se elevan según su lugar correcto en el curso natural de las cosas. Nada debe ser perfectamente simétrico, verse igual desde cualquier ángulo, eliminando el significado de las direcciones espaciales absolutas "arriba" y "abajo". El éter, según Aristóteles, podría servir como una brújula espacial, el principal sistema de referencia con respecto al cual se podría medir todo el movimiento. Para aquellos que odiaban el vacío, el éter lo expulsó.

El éter antiguo existió durante miles de años hasta que los físicos lo repensaron a fines del siglo XIX, por ejemplo, James Clerk Maxwell, quien descubrió que la luz se comporta como una onda, siempre moviéndose a la misma velocidad. Pero, ¿qué estaba preocupado y en relación con la velocidad medida? El aire era una respuesta conveniente, que proporcionaba tanto el entorno como el marco de referencia. Pero cuando Albert Michelson y Edward Morley decidieron medir el movimiento de la Tierra a través del "viento del éter" en 1887, no encontraron el último. Y pronto, con su teoría especial de la relatividad, Einstein clavó el último clavo en el ataúd del éter.

Durante décadas, consideramos el éter como una curiosidad histórica, regresión. Pero matarlo fue más difícil de lo que pensábamos. Hoy se puede ver de otra forma: el campo de Higgs, que penetra en el vacío del espacio vacío, excitado por el famoso bosón de Higgs. Este es un campo escalar, el único representante de este tipo, confirmado experimentalmente. Esto significa que en cada punto del espacio tiene un significado único (en contraste con el campo que describe la luz, que en cada punto tiene tamaño y dirección). Esto es importante porque significa que el campo se verá igual para cualquier observador, ya sea que esté descansando o acelerando.

Además, su giro cuántico es cero, es decir, se ve igual desde cualquier ángulo. El giro es una medida de cuánto se debe girar una partícula para que se vea igual que antes de un giro. Los portadores de interacciones (fotones, gluones) tienen un giro completo: las rotaciones de 360 ​​grados los dejarán sin cambios. Las partículas de materia (electrones, quarks) tienen un giro de medio entero, lo que significa que deben rotarse dos veces, 720 grados, para volver a su estado original. Pero Higgs tiene giro cero. No importa cómo lo gire, siempre se ve igual. Al igual que el espacio vacío. La simetría es igual a la invisibilidad.

Según la intuición de Aristóteles, los físicos de hoy no consideran que nada sea el estado final de simetría, la implacable auto-similitud que precede a encontrar las diferencias necesarias para definir "cosas". Si los físicos lanzan una película espacial en la dirección opuesta, rastreando la historia del pasado profundo, ven una combinación de fragmentos dispares de la realidad, su transformación en una simetría creciente, que denota una fuente, nada.

Higgs se hizo famoso por suministrar partículas elementales con su masa, pero esto oculta su verdadero significado. Dar muchas partículas es fácil. Disminuya la velocidad a velocidades inferiores a la luz, y allí tiene la masa. Es difícil darles masa sin romper la simetría prehistórica. El campo de Higgs logra esto asumiendo un valor distinto de cero incluso en el estado de menor energía. En cada rincón del espacio vacío, 246 GeV Higgs se ha contraído, pero no nos damos cuenta de esto, porque es lo mismo en todas partes. Solo un campo escalar puede esconderse a la vista. Pero las partículas elementales lo notan. Cada vez, cuando la masa de una partícula rompe la simetría del Universo, Higgs allí, disfrazado de un espacio vacío, elimina el daño. Siempre trabajando en la sombra, Higgs mantiene intacta la simetría original del universo.Puede comprender (si no se le perdona) la tendencia de los periodistas a usar el nombre de "partícula de Dios", incluso si Leon Lederman, quien acuñó el término ofensivo, originalmente quería llamarlo "partícula maldita por Dios", y su editor no le permitió hacerlo.

Todo esto significa que el campo de Higgs está más cerca de nada que el concepto de éter de Maxwell. Este es el más nuevo de nuestros pinceles para pintar en el vacío. Con su simetría inusual, Higgs funciona como un disfraz para nada, pero en sí mismo no es nada. Él tiene una estructura, interactúa. El significado físico de 246 GeV sigue siendo desconocido. Con la ayuda de Higgs, nos estamos acercando a los límites de la nada, pero no podemos cruzarlos.

Si los intentos de hacer nada tan vacío no responden la pregunta "¿cómo surgió algo de la nada", debemos hacer que la razón no sea tal. Y estos intentos tienen su propia historia. La aparición repentina de larvas en la carne podrida durante la época de Aristóteles condujo al mito generalizado de la aparición espontánea de la vida; el aliento de vida puede surgir del vacío. La frontera entre nada y algo se ha acercado a la frontera entre la vida y la muerte, el espíritu y la materia, lo divino y lo terrenal. A su vez, esto trajo consigo todo el conjunto de religiones y fe, dando lugar a una solución muy compleja a nuestra paradoja. Aceptamos esta teoría durante 2.000 años, hasta que en 1864 el microbiólogo Louis Pasteur la disipó. Omne vivum ex vivo: toda la vida de la vida. En las siguientes décadas, descubrimos la aparición espontánea de otra curiosidad histórica. Pero, como el éter, ella volvió a nosotros otra vez,en ropa de oveja de fluctuaciones cuánticas.

Las fluctuaciones cuánticas, decoradas con incertidumbre, son consecuencias sin motivo, ruido en la señal, estática prístina, de naturaleza aleatoria. Las reglas de la mecánica cuántica permiten, incluso requieren, que la energía (y, según E = mc ² , masa) aparezca "de la nada", de la nada. Creación ex nihilo: así es como se ve.

El principio de incertidumbre de Heisenberg es una fuente natural de larvas cuánticas. ["Maggot" en inglés no es solo una larva, sino también un capricho, un capricho, un capricho - Transl. Aprox.] Postula que ciertos pares de propiedades físicas (ubicación y momento, energía y tiempo) están conectadas entre sí por la incertidumbre fundamental. Cuanto más exactamente establezcamos uno de los parámetros, menos claro será el otro. Juntos forman pares conectados y evitan la existencia de "nada". Comience a refinar la posición espacial, y el impulso comenzará a fluctuar salvajemente. Identifique marcos de tiempo pequeños y precisos, y la energía comenzará a fluctuar en un rango más amplio de valores poco probables. En los momentos más cortos, a las distancias más cortas, universos enteros pueden aparecer repentinamente y luego desaparecer. Agrandar la imagen del mundo, y la calma,La realidad estructurada da paso al caos y al azar.

Pero estos pares acoplados no son aleatorios en sí mismos: son pares de propiedades que el observador no puede medir al mismo tiempo. A pesar del hecho de que las fluctuaciones cuánticas generalmente se describen, en el mundo no existe una realidad predeterminada determinada, que se mueve de un lado a otro. El experimento muestra que lo que, de hecho, no existe en absoluto, sino que está esperando. El no nacido Las fluctuaciones cuánticas no son existenciales, sino descripciones condicionales: no reflejan lo que es, sino solo lo que será posible si el observador decide tomar una determinada medida. Es como si la capacidad de observación del observador determinara lo que debería existir. La ontología resume la epistemología . La incertidumbre de la naturaleza es la incertidumbre de la observación.

La imposibilidad fundamental de asignar ciertos valores a todas las propiedades de un sistema físico significa que cuando un observador toma una medida, el resultado será verdaderamente aleatorio. En una pequeña escala donde gobiernan los efectos cuánticos, una cadena de causa y efecto vuela de las bobinas. La mecánica cuántica, como dijo su padre fundador Niels Bohr, es "irreconciliable con el concepto mismo de causalidad". Einstein, como sabes, la ignoró. "Dios no juega a los dados", dijo, a lo que Bohr respondió: "Einstein, deja de aconsejar a Dios qué hacer".

Pero quizás valga la pena culparnos por la expectativa del principio de causalidad. La evolución nos ha enseñado a buscar patrones simples a toda costa. Para nuestros antepasados ​​que atraviesan la sabana africana, la capacidad de reconocer las consecuencias de las causas marcó el límite entre la vida y la muerte. Ella comió un hongo manchado y se enfermó. Tiger se agacha antes del salto. Las historias significan supervivencia. La selección natural no necesita física cuántica, entonces, ¿cómo habríamos adivinado su existencia? Pero ella existe. Y la causalidad es una aproximación. Esta es nuestra conciencia buscando historia.

Y entonces, ¿eso es todo? La respuesta a la pregunta "¿por qué existimos?" Es que no existe un "por qué", que la existencia es una fluctuación cuántica accidental. Bueno, entonces podemos soltar todas las explicaciones y dar un salto cuántico para superar el Puente James. ¿Cómo surgió algo de la nada? Sí, así como así. Lamentablemente, no iremos más allá. Los cosmólogos creen que las leyes de la mecánica cuántica pueden crear universos espontáneamente; esta historia simplemente cambia la responsabilidad. ¿De dónde vienen estas leyes? Recuerde que queríamos explicar cómo surgió algo de la nada, y no cómo surgió algo de las leyes físicas preexistentes. No es suficiente eliminar la causalidad de la ecuación: la paradoja permanece.

Al principio no había nada, y luego apareció algo.

El protagonista de esta historia es Time, el agente del cambio. ¿Podría la solución a la paradoja ser negar el tiempo? Si el tiempo, como dijo Einstein, es solo una ilusión persistente, entonces podemos liberarnos inmediatamente no solo de la causalidad que surge de las leyes de la naturaleza, sino también de la cuestión de dónde provienen estas leyes. No vinieron de ninguna parte, porque no hay evolución. La historia desaparece, no hay historia y tampoco hay puente.

El concepto del universo eterno, o cíclico, que siempre regresa, aparece en los primeros mitos e historias, desde la mitología bantú de África, hasta el Tiempo de los sueños de los aborígenes australianos, desde la cosmología de Anaximandro de Mileto hasta los antiguos Puranas indios.. Puedes ver el atractivo de estas teorías. La eternidad evita "nada".

Hoy en día, esta antigua idea se devuelve en forma de una teoría del Universo estacionario, formulada por James Jeans en 1920, y luego refinada y popularizada por Fred Goyle y otros en la década de 1940. El Universo se está expandiendo, pero para llenar los vacíos, aparece nueva materia todo el tiempo, por lo que, en promedio, el Universo no cambia. La teoría resultó ser incorrecta, fue reemplazada por la teoría del Big Bang y la eternidad disminuyó a unos 13.8 mil millones de años.

Pero en la década de 1960, el universo estacionario de repente regresó de una manera extraña: en la ecuación

H (x) | Ψ> = 0

Los físicos John Archibald Wheeler y Bryce DeWitt lo escribieron, ahora conocido como la ecuación Wheeler-Devitt, aunque el mismo Devitt lo llama "esta maldita ecuación" (no, no hay relación con la "maldita partícula"). Intentaron aplicar las extrañas leyes de la mecánica cuántica al universo en su conjunto, como se describe en la teoría general de la relatividad de Einstein. Vale la pena prestar atención al lado derecho de la ecuación: el cero. La energía total del sistema no es nada. Sin evolución en el tiempo. Nada puede pasar El problema es que el universo de Einstein es un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, una combinación de espacio y tiempo. Pero la mecánica cuántica requiere que la función de onda de un sistema físico evolucione con el tiempo. Pero, ¿cómo puede evolucionar el espacio-tiempo en el tiempo?si ya es hora? Este dilema es simplemente enfurecedor: el universo descrito por la mecánica cuántica,se congela a tiempo . La ecuación de Wheeler-Devitt es una teoría del Universo estacionario de adentro hacia afuera. En lugar del Universo siempre existente, obtenemos un Universo que nunca existirá.

La ecuación Wheeler-Devitt sola resuelve elegantemente nuestro problema. ¿Cómo surgió algo de la nada? No apareció Pero tal decisión es desconcertante: después de todo, estamos aquí.

Esta es la esencia. En mecánica cuántica, nada sucede hasta que un observador (una persona u otra configuración de partículas) toma una medida. Pero en el caso de todo el universo, el observador no existe. Nadie puede permanecer fuera del universo. El universo en su conjunto está atrapado en un momento infinito. Pero por dentro, todo se ve diferente.

Desde el interior, el observador no puede medir todo el universo y, por lo tanto, divide la realidad en dos partes, el observador y el observador, gracias al hecho simple pero poderoso de que el observador no puede medirse a sí mismo. Como escribió el físico Raphael Bousso: "Obviamente, el dispositivo no debe tener menos grados de libertad que el sistema cuyo estado cuántico está tratando de determinar". El filósofo de la ciencia, Thomas Breuer, utilizó el argumento de Gödel para expresar la misma idea: "Ningún observador puede obtener o almacenar información suficiente para distinguir todos los estados del sistema en el que se encuentra".

Como observadores, estamos condenados a ver para siempre solo una pieza del gran rompecabezas, del cual somos parte. Y esa podría ser nuestra salvación. Cuando el universo se divide en dos partes, el cero en el lado derecho de la ecuación cambia a otro valor. Todo cambia, la física sucede, el tiempo continúa. Incluso se podría decir que el universo nace.

Si esto suena como retro-casualidad (el futuro afecta al pasado), bueno, lo es. La teoría cuántica requiere este extraño giro de la flecha del tiempo. Wheeler llamó la atención sobre este hecho con la ayuda del conocido experimento de elección tardía, que primero se propuso como mental y luego se demostró en el laboratorio.. En una elección diferida, la medición del observador en el presente determina el comportamiento de la partícula en el pasado, el pasado, que puede extenderse por millones, e incluso 13.8 mil millones de años. La cadena de causas y efectos gira sobre sí misma, y ​​su fin está asociado con el comienzo: el puente de James resulta ser un bucle.

¿Podría ser que algo es como nada se ve desde adentro? Si es así, entonces nuestra preocupación por "nada" puede insinuar un pensamiento profundo: nuestra naturaleza humana no tolera "nada", y es nuestra perspectiva limitada la que resuelve esta paradoja.

Source: https://habr.com/ru/post/es397775/