Hace algún tiempo, entre los cosmólogos y filósofos de la ciencia, comenzó una discusión muy activa sobre las causas de la existencia del Universo. Sí, no estamos haciendo tonterías aquí.
Primero, Lawrence Krauss lanzó el nuevo libro, "El
universo de la nada. Por qué Dios no es necesario para crear el universo del vacío " [
Un universo de la nada: por qué hay algo más que nada ] (basado, en particular, en la popular conferencia
disponible en YouTube ) cubriendo este tema desde el punto de vista de un cosmólogo moderno. David Albert, el filósofo moderno de la ciencia, luego redactó una
devastadora crítica de libros para el New York Times. Esta discusión ha continuado desde entonces: una entrevista con
Jerry Coyne (del lado de Albert), el blog Rutgers '
Philosophy of Cosmology , una
gran entrevista con Krauss en The Atlantic, comentarios de
Massimo Piglucci y otra
respuesta de Krauss en Scientific American.
Por razones personales y científicas, también iba a insertar mi opinión. El origen del universo es uno de los temas de
mi trabajo , y Lawrence y David son mis amigos y socios de blog.
Contenido
El artículo será grande, así que daré un breve resumen. En términos generales, en torno al problema "¿por qué existe algo?" Se acumulan dos tipos de preguntas. Uno de los tipos, basado en una plataforma de leyes físicas, lo suficientemente flexible como para permitir la existencia de "algo" o "nada" (además, el concepto de "algo" puede incluir tanto el tiempo como el espacio), suena como: por qué en verdad ¿Hay alguna manifestación de la realidad? Otro tipo de pregunta está relacionada con por qué tenemos esta plataforma particular de leyes físicas, o algo llamado "leyes físicas" en general.
Lawrence, en términos simplificados, se refiere al primer tipo de preguntas, y David está interesado en la segunda, y ambas partes gastan mucha energía, insistiendo en que su pregunta es más correcta, en lugar de reconocer que estos problemas son diferentes. Nada en la física moderna explica por qué tenemos tales leyes, y no otras, aunque los físicos a veces hablan de esto, y podrían haber evitado este error si se hubieran tomado más en serio a los filósofos.
Luego, la discusión se desliza rápidamente en acusaciones y argumentos no sobre, sino una pena, porque estas personas son inteligentes y están de acuerdo con el 95% de los problemas interesantes, y las posibilidades de un diálogo productivo disminuyen constantemente.
Cómo funciona el universo
Hablemos de cómo se organiza realmente la física, de acuerdo con nuestros conceptos. Desde la época de Newton, el paradigma de la física fundamental no ha cambiado; Incluye tres partes. El primero es el "espacio de estado": de hecho, una lista de todas las configuraciones posibles en las que se puede ubicar el Universo. El segundo es un cierto estado que representa el Universo en algún momento, generalmente en la corriente. Tercero: una cierta regla por la cual el universo se desarrolla en el tiempo. Dame el Universo por hoy, y las leyes de la física dirán lo que le sucederá en el futuro. Esta forma de pensar no es menos cierta para la mecánica cuántica o GR, o la teoría de campos cuánticos, que para la mecánica newtoniana o la electrodinámica de Maxwell.
La mecánica cuántica, en particular, es una implementación especial, pero muy versátil de este esquema. (La teoría del campo cuántico es solo un ejemplo definitivo de la mecánica cuántica, no una nueva forma de pensar). Los estados son "funciones de onda", y el conjunto de todas las funciones de onda posibles de un determinado sistema se denomina "
espacio de Hilbert ". Su ventaja es que limita en gran medida el rango de posibilidades (porque es un espacio vectorial: un comentario para expertos). Tan pronto como me diga su tamaño (número de mediciones), determinará completamente su espacio de Hilbert. Esto es fundamentalmente diferente de la mecánica clásica, en la que el espacio de estado puede volverse extremadamente complejo. Y también hay una máquina, la "
hamiltoniana ", que indica exactamente cómo desarrollarse de un estado a otro con el tiempo. Repito que no hay muchas variedades de hamiltonianos; simplemente escriba una cierta lista de cantidades (valores propios de energía, una aclaración para usted, expertos molestos).
Es necesario abordar de manera imparcial qué forma tomarán las leyes finales de la física, pero casi todos los intentos modernos de derivarlas toman la mecánica cuántica como la verdad. Esto es cierto tanto para la teoría de cuerdas como para otros enfoques de la gravedad cuántica: pueden diferir mucho en sus opiniones sobre en qué consiste el "espacio-tiempo" o la "materia", pero rara vez manejan descuidadamente los fundamentos de la mecánica cuántica. Esto se aplica claramente a todas las opciones que Lawrence considera en su libro. En esta plataforma, la definición de "leyes de la física" es una cuestión de elegir un espacio de Hilbert (para el cual, a su vez, solo necesita determinar su tamaño) y el hamiltoniano. Una de las grandes propiedades de la mecánica cuántica es lo restrictivo que es; No tenemos mucha libertad de elección de los tipos de leyes de la física. Parece que hay un gran margen para la creatividad, ya que el espacio de Hilbert puede ser muy grande, y la simple esencia del hamiltoniano puede ocultarse por nuestra complicada interacción con el mundo exterior, pero la receta básica permanece sin cambios.
Por lo tanto, ¿qué significa el "universo de la nada" en esta plataforma? Todavía tenemos que elegir una de dos opciones, pero al menos esta lista de dos elementos es exhaustiva.
Primera oportunidad: el tiempo es fundamental
La primera posibilidad es que el estado cuántico del Universo realmente cambie en el tiempo, es decir, el Hamiltoniano no es igual a cero, y realmente empuja el estado hacia adelante en el tiempo. Este caso parece ser general (hay más formas de diferir de cero que de ser cero), y es precisamente para estudiarlo que pasamos tiempo en cursos introductorios, por primera vez imponiendo mecánica cuántica a estudiantes intrépidos. Una consecuencia maravillosa y subestimada de la mecánica cuántica es que si esta posibilidad resulta ser cierta (el Universo está realmente evolucionando), el tiempo no puede comenzar ni terminar: continúa para siempre. No se parece en nada a la mecánica clásica, en la que la trayectoria del Universo en el espacio de estado puede colisionar con una singularidad en la que se supone que el tiempo deja de fluir. En la mecánica cuántica, cada estado no es peor que ningún otro, y la evolución continuará con alegría.
Entonces, ¿cómo se relaciona esto con la pregunta "algo versus nada"? Durante la evolución del estado cuántico del Universo, puede pasar por fases en las que es muy similar a nada en el sentido generalmente aceptado, es decir, como espacio vacío o como una extraña fase no geométrica en la que no reconoceríamos el espacio en absoluto. Más tarde, a través de la implacable influencia del hamiltoniano, puede evolucionar hacia algo que es muy similar a "algo", incluso muy similar al universo que vemos hoy. Por lo tanto, si para usted "nada" es "vacío" o "falta de espacio", entonces las leyes de la mecánica cuántica proporcionan una manera conveniente de comprender cómo nada puede convertirse en algo maravilloso dentro de lo que nos encontramos. Esto es interesante, importante y digno de escribir un libro, y esta es una de las posibilidades que discute Lawrence.
Oportunidad dos: el tiempo es secundario / aproximadamente
La segunda posibilidad es que el Universo no evoluciona en absoluto: el Hamiltoniano es cero, el espacio de estados posibles existe, pero simplemente nos quedamos inmóviles en él, sin un "flujo de tiempo" fundamental. Puede decidir que esta posibilidad es lógica, pero no creíble; porque no vemos cómo todo lo que nos rodea está cambiando todo el tiempo? Pero es precisamente en esta posibilidad que se enterrará de inmediato si simplemente toma el GR clásico e intenta cuantizarlo (es decir, invente una teoría cuántica que converja a GR en el límite clásico). No sabemos si esto es correcto.
Tom Banks, por ejemplo, cree que no lo es, pero esta oportunidad existe, por lo que debemos pensar en lo que esto podría significar si resultara cierto.
Por supuesto, creemos que sentimos el paso del tiempo, pero tal vez el tiempo es algo secundario, no fundamental (no creo que sea correcto usar la palabra "ilusorio" en este contexto, pero otros no son tan cuidadosos). Es decir, tal vez, hay una descripción alternativa de este punto fijo del espacio de Hilbert, una descripción aproximadamente similar a "El universo evoluciona en el tiempo", al menos durante un tiempo. Imagine una barra de metal ubicada en una superficie caliente, que no evoluciona en el tiempo, pero con un gradiente de temperatura distribuido de arriba a abajo. Es conceptualmente posible dividir esta barra en capas de igual temperatura, y luego escribir una ecuación que muestre cómo cambia el estado de la barra de capa a capa y descubrir que el formalismo matemático resultante es similar a la "evolución del tiempo". En este caso, a diferencia del anterior, el tiempo puede terminar (o comenzar), ya que originalmente era una aproximación útil, aceptable bajo ciertas condiciones.
Los cosmólogos como James Hartle, Stephen Hawking, Alex Vilenkin, Andrei Linde y otros tienen en cuenta esta opción, hablando de "crear el universo de la nada". Desde este punto de vista, en la historia del Universo existe literalmente un momento antes del cual no existían otros momentos. Hay una frontera de tiempo (presumiblemente antes del Big Bang), en la que no había nada. Ni la materia ni la función de onda cuántica; no había nada anterior, ya que el concepto de "pre" no tiene sentido. Esto también es interesante, importante, y vale la pena escribir un libro al respecto, y esta es otra de las posibilidades que discute Lawrence.
¿Por qué existe el universo?
Entonces, la física moderna nos ha dado dos de estas ideas, bastante interesantes, y respondiendo a nuestra idea informal de cómo "algo sale de la nada". Uno de ellos habla de la evolución desde el espacio vacío (o no espacio) hacia un universo lleno de todo, y el otro habla del tiempo como un concepto ejemplar que termina en algún límite en un espacio abstracto de posibilidades.
Entonces, ¿de qué nos quejamos? Si lo piensa, tal razonamiento, si acepta una definición específica del concepto de "nada", puede explicar cómo el Universo puede surgir de la nada. Pero no explican, y ni siquiera intentan explicar, por qué existe algo, por qué esta evolución de la función de onda, o por qué incluso todo este sistema de "funciones de onda" y "hamiltonianos" será la forma correcta de razonar sobre el Universo. Y tal vez no esté interesado en estos temas, y nadie tiene derecho a quitarle su derecho a no estar interesado en ellos; pero si el subtítulo de su libro dice "por qué hay algo y no simplemente nada", usted, de hecho, renuncia al derecho de no estar interesado en él.
¿El desarrollo de la física y la cosmología modernas nos ayuda a abordar estas preguntas sobre por qué hay algo llamado "universo", por qué existen las "leyes de la física", por qué estas leyes toman la forma de mecánica cuántica, por qué dicha función de onda y ¿Hamiltoniano? En resumen, no. No me queda claro cómo podrían hacer esto.
A veces, los físicos pretenden responder estas preguntas, lo cual es muy malo, porque simplemente son flojos y no intentan pensar cuidadosamente sobre este problema. Usted, por ejemplo, puede escuchar declaraciones de que nuestras leyes físicas pueden resultar ser el único tipo de leyes concebibles o las más simples posibles. Pero claramente este no es el caso. En el marco de la plataforma de la mecánica cuántica, hay un número infinito de posibles espacios de Hilbert y un número infinito de posibles hamiltonianos, cada uno de los cuales define un conjunto absolutamente admisible de leyes de la física. Y solo uno de ellos puede ser correcto, por lo tanto, es absurdo afirmar que nuestras leyes pueden ser las únicas posibles.
Los llamados a la simplicidad tampoco ayudan aquí. El universo podría ser el único punto que no cambia en el tiempo. O un solo oscilador que oscila sin parar de un lado a otro. Eso sería muy simple. De alguna manera, puede aparecer una cierta definición de simplicidad según la cual nuestras leyes serán las más simples, pero siempre habrá otras según las cuales sean diferentes. En cualquier caso, podríamos hacer la pregunta, ¿por qué las leyes deberían ser simples? Del mismo modo, la afirmación "quizás todas las leyes físicas son reales en alguna parte" no responde a nuestra pregunta. ¿Por qué todas las leyes físicas son reales?
Y a veces, por otro lado, los cosmólogos modernos hablan de otras leyes de la física en el contexto del multiverso, y sugieren que veamos un conjunto de leyes, y no otro, por razones fundamentalmente
antrópicas . Pero esto, de nuevo, es simple descuido. Estamos hablando de la manifestación de baja energía de las leyes básicas, pero estas leyes básicas son las mismas en todo el multiverso. Todavía tenemos la cuestión de la existencia de estas leyes profundamente arraigadas que crean el multiverso.
Fin de explicacion
Es interesante hacer todas estas preguntas, y ninguna de ellas es respondida por la física o cosmología moderna. O, al menos, es interesante elevarlos, pero desde mi punto de vista, la mejor respuesta sería reducirlos rápidamente. En este punto, fíjate, ya hemos llegado a un problema puramente filosófico, más que científico.
Las preguntas "por qué" no existen en el vacío; tienen sentido en una especie de contexto explicativo. Si preguntamos, "¿por qué el pollo cruzó la calle?" [tema popular de chistes cortos / aprox. transl.], entendemos que existen los caminos, tienen propiedades especiales y las llamadas "gallinas" tienen diferentes objetivos y motivaciones, y hay cosas que existen al otro lado del camino u otras ventajas de su transición. Solo en este contexto se puede ofrecer una respuesta significativa a la pregunta "por qué". Pero el universo y las leyes de la física no están incrustados en ningún contexto más amplio. Este es ya el más grande de los contextos existentes, hasta donde sabemos. No hay nada de malo en admitir que la secuencia de explicaciones se interrumpe en alguna parte, y la única explicación restante puede ser "solo que todo está arreglado".
Bien o no. Debemos ser buenos empiristas y estar abiertos a la posibilidad de que lo que consideramos el Universo exista en un contexto más amplio. Pero entonces es probable que redefinamos esto como el universo y permanezcamos con las mismas preguntas. Mientras reconozca que el Universo tiene más de una forma concebible de existir, la cadena de explicaciones siempre tendrá un final. Puedo estar equivocado, pero insistir en que "el universo debe explicarse a sí mismo" es bastante infundado.
Sonidos y furias
Esto es lo que puedo decir sobre estas interesantes preguntas, pero no tengo la fuerza suficiente para resistir un par de comentarios sobre cuestiones de procedimiento.
Primero, creo que el libro de Lawrence tiene mucho más sentido como parte del debate popular "ateísmo versus teísmo", en lugar de simplemente un estudio filosófico exhaustivo del viejo problema. El epílogo del libro fue escrito por
Richard Dawkins , y Lawrence inicialmente solicitó este servicio a
Christopher Hitchens , aunque todavía no estaba muy enfermo, y ambas personas, aunque muy inteligentes, no son ni cosmólogos ni filósofos. Si se propone rechazar las declaraciones sobre la necesidad de la existencia (o utilidad) del Creador en el marco del esquema cosmológico, entonces el razonamiento anterior sobre la "creación de la nada" realmente llega al lugar. El universo físico puede ser perfectamente autosuficiente; ella no necesita nada y nadie afuera para lanzarlo, incluso si tuvo un "comienzo". Esto no responde a la clásica pregunta de Leibniz, pero prácticamente no hay duda de que este hecho es una propiedad notable de la física moderna y tiene consecuencias interesantes para la cosmología fundamental.
En segundo lugar, después de que salió la revisión de David, Lawrence criticó sin éxito a los "filósofos idiotas" y a toda la filosofía, en lugar de continuar llevando a cabo una discusión significativa sobre temas de interés. Como la mayoría de los científicos, Lawrence recibe poco de la filosofía de la ciencia. Pero el objetivo de la filosofía no es ser útil para la ciencia, no más que para la micología: ser útil para los hongos. Los filósofos de la ciencia no están tratando de hacer ciencia, están tratando de entender cómo funciona la ciencia y cómo debería funcionar, elegir la lógica y los estándares que subyacen a la argumentación científica, ubicar el conocimiento científico dentro de un contexto epistemológico más amplio y hacer muchas otras cosas interesantes, no pretendiendo ser ciencia. Y si no estás interesado, bueno, está bien.
Pero no debe intentar socavar la legitimidad de la existencia de la región mediante ataques en su dirección: esto es estúpido y no intelectual, y es solo la renuencia a discutir respetuosamente con investigadores de otro campo, lo que lamentamos cuando se trata de la ciencia. Es una pena que las personas inteligentes que están de acuerdo en la mayoría de las cosas importantes no puedan evitar ponerse de acuerdo en todo lo demás sin intercambiar insultos. Debemos tratar de estar por encima de eso.