El universo surgió de la nada con energía cero. El puente de la nada: ¿es posible sacar algo de la nada? Antes de que aparezca el comienzo.

Esta cita es de Rey Lear* en una frase resume una serie de ideas profundas, medievales y más recientes. Entre ellos:

A. La ley de conservación de la materia y su inversa. Según esta ley, no se puede esperar que surja una nueva sustancia en el laboratorio. (Lucrecio dijo: “Ningún poder divino puede crear algo de la nada”).

b. La ley de conservación de la energía y su inversa. Según esta ley, no se puede esperar que surja nueva energía en el laboratorio.

v. Un principio demostrado por Pasteur según el cual no se puede esperar que un ser vivo surja en un laboratorio.

d. El principio según el cual no se puede crear ningún orden o patrón nuevo sin información.

De todas estas y otras prohibiciones se puede decir que son reglas de expectativa más que leyes de la naturaleza. Están tan cerca de la verdad que cualquier excepción es de sumo interés.

Lo más interesante reside en la relación entre estas prohibiciones fundamentales. Por ejemplo, como ahora sabemos, existe una conexión entre la conservación de la energía y la conservación de la materia, por lo que cada una de estas prohibiciones se niega durante la transición de la materia a energía y, como se podría suponer, durante la transición de energía en materia.

Pero lo que más nos interesará ahora es el último de estos principios: la afirmación de que en los campos de la comunicación, la organización, el pensamiento, el aprendizaje y la evolución, “nada surge de la nada” sin información.

Esta ley se diferencia de las leyes de conservación de la energía y la materia en que no contiene una prohibición sobre la destrucción y pérdida de información, patrón o entropía negativa. Desafortunadamente (o afortunadamente), los patrones y la información se destruyen con demasiada facilidad mediante eventos aleatorios. Por así decirlo, los mensajes e instrucciones mediante los cuales se construye el orden son inscripciones en la arena o en la superficie del agua. Casi cualquier impacto, incluso el más mínimo movimiento browniano, los destruye. La información puede olvidarse o distorsionarse. Es posible que se pierda la codificación.

Los mensajes ya no son mensajes si nadie puede leerlos. Sin la Piedra Rosetta, no podríamos leer nada escrito en jeroglíficos egipcios. No serían más que elegantes diseños sobre papiro o piedra. Para que un patrón tenga sentido (o al menos sea reconocido como tal) debe complementarse con otros patrones, o quizás con habilidades. Y estas habilidades son tan efímeras como los patrones mismos: también están escritas en la arena o en la superficie del agua.

El origen de la habilidad de responder a un mensaje es un reverso adicional de la evolución. Este coevolución(ver Diccionario).

Paradójicamente, la verdad profunda pero incompleta de que “nada surge de la nada” encuentra una contradicción interesante cuando nos adentramos en el ámbito de la información y la organización: cero, es decir, la ausencia total de cualquier evento obvio, puede ser un mensaje. La larva de garrapata trepa a un árbol y se esconde en una rama que sobresale. Si huele sudor, se cae, con alguna posibilidad de caer sobre un mamífero. Pero si dentro de unas semanas ella no huele a sudor, se cae y trepa a otro árbol.

Si no escribiste una carta, no te disculpaste, no alimentaste al gato, todo esto puede ser un mensaje suficiente y efectivo, porque el cero colocado en contexto, puede adquirir significado; y el contexto lo crea quien percibe el mensaje. capacidad de crear contexto Es su habilidad, y la formación de esta habilidad es su mitad de la coevolución mencionada anteriormente. Debe adquirir esta habilidad mediante entrenamiento o mutación exitosa, es decir, como resultado del uso exitoso del azar. En cierto sentido, el destinatario del mensaje debe estar preparado para el descubrimiento requerido cuando llegue.

Entonces, es posible que el proceso estocástico no obedezca al principio de que “nada surge de la nada” sin información. Un medio capaz de seleccionar componentes aleatorios, transformándolos así en nueva información, puede ser preparación. Pero para ello es necesario tener siempre una fuente de fenómenos aleatorios de la que se pueda extraer nueva información.

Esta circunstancia divide todo el campo de la organización, evolución, maduración y aprendizaje en dos áreas separadas, una de las cuales es el campo de la epigénesis o embriología, y la segunda de la evolución y el aprendizaje.

Waddington prefirió llamar a su área de principal interés la palabra epigénesis, usándolo en lugar del término previamente aceptado embriología. Su término enfatiza el hecho de que cada paso en el desarrollo del embrión es un acto formación(en griego génesis), lo que debería suceder Residencia en(en griego epi) status quo ante inmediato.* Es característico de Waddington que desprecia la teoría de la información generalmente aceptada; en su opinión, no tiene en cuenta en absoluto la información "nueva" que surge, según él, en cada etapa. de epigénesis. De hecho, según la teoría generalmente aceptada, en este caso no se añade ninguna información nueva.

Idealmente, la epigénesis se parecería al desarrollo de una tautología compleja (ver Diccionario), en la que, después de la formulación de axiomas y definiciones, no se agrega nada más. El teorema de Pitágoras ya está contenido implícitamente (es decir, ya incorporado) en los axiomas, definiciones y postulados de Euclides. Lo único que se requiere es extraerlo, y para ello necesitamos conocer hasta cierto punto la secuencia de pasos necesarios. La necesidad de tal información surge sólo cuando la tautología euclidiana se expresa en palabras y símbolos, ordenados secuencialmente en papel o en el tiempo. En una tautología ideal no hay tiempo, ni desarrollo, ni contradicciones. Una tautología contiene todo lo que en ella se esconde, pero todo esto, por supuesto, no está situado en el espacio.

En contraste con la epigénesis y la tautología, que son las áreas de la reproducción, también existe una vasta área, que incluye la creatividad, el arte, el aprendizaje y la evolución, donde los procesos de cambio depender del azar. La esencia de la epigénesis es la reproducción predecible; La esencia del aprendizaje y la evolución es la exploración y el cambio.

Al transmitir la cultura humana, las personas siempre intentan reproducirla con la mayor precisión posible, transmitiendo sus habilidades y valores a la siguiente generación; pero este intento siempre e inevitablemente termina en el fracaso, porque la base de la transmisión cultural no es el ADN, sino el aprendizaje. El proceso de transmisión cultural es un híbrido o una mezcla de estos dos mecanismos. Inevitablemente intenta asegurar la reproducción a través de la educación, ya que los propios padres adquirieron todo de esta manera. Incluso si un descendiente de alguna manera milagrosamente recibiera ADN con las habilidades de sus padres, entonces estas habilidades se manifestarían. de lo contrario y tal vez sería inadecuado.

Curiosamente, entre estas dos áreas se encuentra el fenómeno cultural explicaciones, es decir, mapear secuencias desconocidas de eventos en una tautología.

En conclusión, el contenido más profundo del mundo de la epigénesis y la evolución se expresa en el paradigma dual de la segunda ley de la termodinámica, que establece que 1) la acción aleatoria de la probabilidad siempre destruye el orden, el patrón y la entropía negativa, pero al mismo tiempo , requiere acción para crear un nuevo orden de aleatoriedad, una gran cantidad de oportunidades no utilizadas (entropía). Es como resultado del azar que los organismos acumulan nuevas mutaciones, y es del azar que el aprendizaje estocástico deriva sus soluciones. La evolución conduce a una culminación: la saturación ecológica de todas las posibilidades de diferenciación. El aprendizaje sobrecarga el cerebro. La especie superviviente libera una y otra vez sus reservas de memoria: para estar preparada para percibir algo nuevo, vuelve a la producción en masa de huevos no entrenados.

• Traducción

Hace algún tiempo se inició una discusión muy activa entre cosmólogos y filósofos de la ciencia sobre las razones de la existencia del Universo. Sí, aquí no estamos haciendo tonterías.

Primero, Lawrence Krauss publicó un nuevo libro, "Un universo a partir de la nada. Por qué no necesitas un Dios para crear un universo a partir del vacío" (basado, en parte, en una conferencia popular disponible en youtube), cubriendo este tema desde el punto de vista de un cosmólogo moderno. Luego, David Albert, un filósofo de la ciencia contemporáneo, escribió una crítica mordaz del libro 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 larga entrevista con Krauss en The Atlantic, comentarios de Massimo Pigliucci, otra respuesta de Krauss en el sitio web de Scientific American.

Por motivos personales y científicos, 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 del blog. El artículo será largo, por lo que haré un breve resumen. En términos generales, el problema de "¿por qué existe algo?" Hay dos tipos de preguntas. Uno de los tipos, basado en una plataforma de leyes físicas lo suficientemente flexibles como para permitir la existencia de "algo" o "nada" (y el concepto de "algo" puede incluir tanto el tiempo como el espacio), suena como: ¿por qué en verdad? ¿Algo en la manifestación de la realidad? Otro tipo de pregunta es ¿por qué tenemos esta plataforma particular de leyes físicas, o incluso algo llamado “leyes físicas”?

Lawrence, para decirlo simplemente, aborda el primer tipo de pregunta, y David está interesado en el segundo, y ambas partes desperdician mucha energía insistiendo en que su pregunta es la mejor, en lugar de reconocer que las preguntas son diferentes. Nada en la física moderna explica por qué tenemos las leyes que tenemos y no otras, aunque los físicos a veces hablan de ello, y es un error que podrían haber evitado si hubieran tomado a los filósofos más en serio.

Luego, la discusión rápidamente se convierte en acusaciones y discusiones sobre cosas equivocadas, lo cual es una lástima, ya que estas personas son inteligentes y están de acuerdo en el 95% de los problemas interesantes, y las posibilidades de un diálogo productivo disminuyen constantemente.

Cómo funciona el universo

La mecánica cuántica, en particular, es una implementación especial, pero muy versátil, de este esquema. (La teoría cuántica de campos es sólo un ejemplo específico 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 sistema particular se denomina "espacio de Hilbert". Su ventaja es que limita mucho el conjunto de posibilidades (porque es un espacio vectorial: nota para expertos). Una vez que me digas su tamaño (número de dimensiones), definirás completamente tu espacio de Hilbert. Esto es radicalmente diferente de la mecánica clásica, en la que el espacio de estados puede volverse extremadamente complejo. Y también hay una máquina, la “hamiltoniana”, que indica exactamente cómo pasar de un estado a otro a lo largo del tiempo. Repito que no existen muchas variedades de hamiltonianos; basta con escribir una determinada lista de cantidades (valores propios de energía: aclaración para ustedes, expertos molestos).

Es necesario mantener la mente abierta sobre qué forma tomarán las leyes resultantes de la física, pero casi todos los intentos modernos de derivarlas aceptan la mecánica cuántica como verdad. Esto es cierto tanto para la teoría de cuerdas como para otros enfoques de la gravedad cuántica: pueden diferir mucho en sus puntos de vista sobre de qué está hecho el "espacio-tiempo" o la "materia", pero muy rara vez tratan los fundamentos de la mecánica cuántica descuidadamente. Esto se aplica claramente a todas las opciones que Lawrence considera en su libro. En esta plataforma, determinar las “leyes de la física” es cuestión de elegir un espacio de Hilbert (lo que a su vez requiere sólo determinar su tamaño) y un hamiltoniano. Una de las cosas hermosas de la mecánica cuántica es lo restrictiva que es; no tenemos mucha libertad para elegir entre los tipos de leyes de la física. Parece haber mucho espacio para la creatividad, ya que el espacio de Hilbert puede ser muy grande y la esencia simple del hamiltoniano puede quedar oculta por nuestras complejas interacciones con el mundo que nos rodea, pero la receta básica sigue siendo la misma.

Entonces, ¿qué significa el discurso del “universo de la nada” dentro de esta plataforma? Todavía tenemos que elegir entre dos posibilidades, pero al menos esta lista de dos elementos es completa.

Posibilidad uno: el tiempo es fundamental

Entonces, ¿cómo se relaciona esto con la pregunta “algo versus nada”? A medida que evoluciona el estado cuántico del Universo, puede pasar por fases en las que se parece mucho a nada en el sentido convencional, es decir, como el espacio vacío, o como una extraña fase no geométrica en la que no reconoceríamos el espacio en todo. Más tarde, a través de la influencia implacable del hamiltoniano, puede evolucionar hacia algo muy similar a “algo”, incluso muy similar al universo que vemos hoy. Entonces, si su definición de “nada” es “vacío” o “ausencia de espacio”, entonces las leyes de la mecánica cuántica brindan una manera conveniente de comprender cómo la nada puede convertirse en ese algo maravilloso dentro del cual nos encontramos. Esto es interesante, importante y digno de un libro, y es una de las posibilidades que analiza Lawrence.

Posibilidad dos: el tiempo es secundario / aprox.

Nosotros, por supuesto, pensamos que experimentamos el paso del tiempo, pero quizás el tiempo sea algo secundario, no fundamental (no creo que sea correcto usar la palabra “ilusorio” en este contexto, pero otras no lo son tanto). cuidadoso). Es decir, tal vez exista una descripción alternativa de este punto fijo en el espacio de Hilbert, una descripción más o menos similar a "El universo evoluciona con el tiempo", al menos durante un tiempo. Imaginemos un bloque de metal colocado sobre una superficie caliente, que no evoluciona en el tiempo, pero con un gradiente de temperatura distribuido de arriba a abajo. Es conceptualmente posible dividir este bloque en capas de igual temperatura y luego escribir una ecuación que muestre cómo cambia el estado del bloque de una capa a otra y encontrar que el formalismo matemático resultante es similar a la "evolución en el tiempo". En este caso, a diferencia del anterior, el tiempo puede terminar (o comenzar) porque originalmente era una aproximación útil, válida bajo ciertas condiciones.

Esta es precisamente la opción que tienen en mente cosmólogos cuánticos como James Hartle, Stephen Hawking, Alex Vilenkin, Andrei Linde y otros cuando hablan de “crear el Universo a partir de la nada”. Desde este punto de vista, hay literalmente un momento en la historia del universo antes del cual no existían otros momentos. Hay un límite de tiempo (presumiblemente antes del Big Bang) antes del cual no existía nada. No importa, no hay función de onda cuántica; no hubo nada previo, ya que el concepto “pre-” no tiene significado. Esto también es interesante, importante y sobre ello vale la pena escribir un libro, y ésta es otra de las posibilidades que analiza Lawrence.

¿Por qué existe el Universo?

Entonces, ¿de qué deberíamos quejarnos? Si lo piensas bien, tal razonamiento, si aceptas alguna definición específica del concepto de "nada", puede explicar cómo el Universo puede surgir de la nada. Pero no explican, ni siquiera intentan explicar, por qué existe algo: por qué esta evolución de una función de onda, o por qué incluso todo este sistema de "funciones de onda" y "hamiltonianos" sería una forma válida de razonar sobre el Universo. . Y tal vez no te interesen estas preguntas, y nadie tiene derecho a quitarte el derecho a no interesarte por ellas; pero si el subtítulo de su libro es "por qué hay algo en lugar de nada", esencialmente está renunciando al derecho a no interesarse por él.

¿Nos ayuda el desarrollo de la física y la cosmología modernas a abordar estas preguntas sobre por qué existe algo llamado “universo”, por qué existen cosas como “leyes de la física”, por qué estas leyes toman la forma de la mecánica cuántica, por qué esto ¿Función de onda particular y hamiltoniana? En resumen, no. No me queda claro cómo podrían hacer esto.

A veces los físicos pretenden responder estas preguntas, lo cual es malo porque simplemente son perezosos y no intentan pensar detenidamente sobre el problema. Por ejemplo, es posible que escuches afirmaciones de que nuestras leyes de la física pueden ser el único tipo de leyes concebibles, o las más simples posibles. Pero claramente este no es el caso. En el marco de la mecánica cuántica, hay un número infinito de espacios de Hilbert posibles y un número infinito de hamiltonianos posibles, cada uno de los cuales define un conjunto de leyes de la física perfectamente válido. Y sólo una de ellas puede ser correcta, por lo que es absurdo decir 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 con el tiempo. O un solo oscilador, oscilando sin cesar de un lado a otro. Sería muy sencillo. Algún día puede aparecer una cierta definición de simplicidad, según la cual nuestras leyes resultarán las más simples, pero siempre habrá otras según las cuales no lo son. En cualquier caso, podríamos preguntarnos: ¿por qué las leyes deberían ser simples? Del mismo modo, la afirmación “quizás todas las leyes físicas sean 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 diferentes leyes de la física en el contexto del multiverso y sugieren que vemos un conjunto de leyes y no otro, por razones fundamentalmente antrópicas. Pero esto, nuevamente, es simple descuido. Estamos hablando de una manifestación de leyes básicas de baja energía, pero estas leyes básicas son las mismas en todo el multiverso. Todavía tenemos la cuestión de la existencia de estas leyes profundas que crean el multiverso.

Fin de la explicación

Por qué las preguntas no existen en el vacío; tienen sentido en algún contexto explicativo. Si preguntamos “¿por qué la gallina cruzó la calle?” [tema popular de chistes cortos / aprox. transl.], entendemos que existen cosas como las carreteras, que tienen propiedades especiales, y las cosas llamadas "pollos" tienen diferentes objetivos y motivaciones, y hay cosas que existen al otro lado de la carretera u otras ventajas de cruzarla. . Sólo 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 insertos en un contexto más amplio. Este es ya el mayor contexto existente, hasta donde sabemos. No hay nada de malo en reconocer que la secuencia de explicaciones se interrumpe en algún lugar, y que la única explicación restante puede ser "así es como funcionan las cosas".

Bueno, o no. Debemos ser buenos empiristas y estar abiertos a la posibilidad de que lo que consideramos el universo exista en algún contexto más amplio. Pero entonces probablemente lo redefiniremos como el universo y nos quedaremos con las mismas preguntas. Mientras aceptes que el universo tiene más de una forma concebible de existir, la cadena de explicación siempre tendrá un final. Puede que me equivoque, pero insistir en que “el universo debe explicarse a sí mismo” es bastante irrazonable.

Sonidos y furias

En primer lugar, creo que el libro de Lawrence tiene mucho más sentido como parte del debate popular "ateísmo versus teísmo" que simplemente como un examen filosófico exhaustivo de un viejo problema. El epílogo del libro fue escrito por Richard Dawkins, y Lawrence inicialmente le pidió este favor a Christopher Hitchens cuando aún no estaba muy enfermo, y ambas personas, aunque muy inteligentes, no son ni cosmólogos ni filósofos. Si se propone rechazar las afirmaciones sobre la necesidad de la existencia (o utilidad) de un Creador dentro del esquema cosmológico, entonces los argumentos anteriores sobre la “creación de la nada” realmente se aplican. El universo físico puede perfectamente ser autosuficiente; no necesita nada ni nadie externo para iniciarlo, aunque haya tenido un “principio”. Esto no responde a la pregunta clásica de Leibniz, pero hay pocas dudas de que este hecho es una propiedad notable de la física moderna y tiene implicaciones interesantes para la cosmología fundamental.

En segundo lugar, después de la publicación de la reseña de David, Lawrence atacó sin éxito a los "filósofos idiotas" y a la filosofía en general, en lugar de continuar llevando a cabo una discusión significativa sobre los temas de interés. Como la mayoría de los científicos, Lawrence aprende poco de la filosofía de la ciencia. Pero el propósito de la filosofía no es ser útil a la ciencia, como tampoco el de la micología es ser útil a los hongos. Los filósofos de la ciencia no intentan hacer ciencia, intentan comprender cómo funciona la ciencia y cómo debería funcionar, eligen la lógica y los estándares que subyacen a la argumentación científica, sitúan el conocimiento científico dentro de un contexto epistemológico más amplio y hacen muchas otras cosas interesantes. cosas sin pretender ser ciencia. Y si no estás interesado, está bien. Pero no intentes socavar la legitimidad de un campo atacándolo: es estúpido y poco intelectual, y representa exactamente la misma renuencia a discutir respetuosamente con investigadores de otro campo que deploramos cuando se trata de ciencia. Es una lástima que las personas inteligentes que están de acuerdo en las cosas más importantes no puedan estar en desacuerdo en todo lo demás sin recurrir a los insultos. Debemos intentar superar esto.

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• Traducción

Hace algún tiempo se inició una discusión muy activa entre cosmólogos y filósofos de la ciencia sobre las razones de la existencia del Universo. Sí, aquí no estamos haciendo tonterías.

Primero, Lawrence Krauss publicó un nuevo libro, "Un universo a partir de la nada. Por qué no necesitas un Dios para crear un universo a partir del vacío" (basado, en parte, en una conferencia popular disponible en youtube), cubriendo este tema desde el punto de vista de un cosmólogo moderno. Luego, David Albert, un filósofo de la ciencia contemporáneo, escribió una crítica mordaz del libro 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 larga entrevista con Krauss en The Atlantic, comentarios de Massimo Pigliucci, otra respuesta de Krauss en el sitio web de Scientific American.

Por motivos personales y científicos, 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 del blog. El artículo será largo, por lo que haré un breve resumen. En términos generales, el problema de "¿por qué existe algo?" Hay dos tipos de preguntas. Uno de los tipos, basado en una plataforma de leyes físicas lo suficientemente flexibles como para permitir la existencia de "algo" o "nada" (y el concepto de "algo" puede incluir tanto el tiempo como el espacio), suena como: ¿por qué en verdad? ¿Algo en la manifestación de la realidad? Otro tipo de pregunta es ¿por qué tenemos esta plataforma particular de leyes físicas, o incluso algo llamado “leyes físicas”?

Lawrence, para decirlo simplemente, aborda el primer tipo de pregunta, y David está interesado en el segundo, y ambas partes desperdician mucha energía insistiendo en que su pregunta es la mejor, en lugar de reconocer que las preguntas son diferentes. Nada en la física moderna explica por qué tenemos las leyes que tenemos y no otras, aunque los físicos a veces hablan de ello, y es un error que podrían haber evitado si hubieran tomado a los filósofos más en serio.

Luego, la discusión rápidamente se convierte en acusaciones y discusiones sobre cosas equivocadas, lo cual es una lástima, ya que estas personas son inteligentes y están de acuerdo en el 95% de los problemas interesantes, y las posibilidades de un diálogo productivo disminuyen constantemente.

Cómo funciona el universo

La mecánica cuántica, en particular, es una implementación especial, pero muy versátil, de este esquema. (La teoría cuántica de campos es sólo un ejemplo específico 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 sistema particular se denomina "espacio de Hilbert". Su ventaja es que limita mucho el conjunto de posibilidades (porque es un espacio vectorial: nota para expertos). Una vez que me digas su tamaño (número de dimensiones), definirás completamente tu espacio de Hilbert. Esto es radicalmente diferente de la mecánica clásica, en la que el espacio de estados puede volverse extremadamente complejo. Y también hay una máquina, la “hamiltoniana”, que indica exactamente cómo pasar de un estado a otro a lo largo del tiempo. Repito que no existen muchas variedades de hamiltonianos; basta con escribir una determinada lista de cantidades (valores propios de energía: aclaración para ustedes, expertos molestos).

Es necesario mantener la mente abierta sobre qué forma tomarán las leyes resultantes de la física, pero casi todos los intentos modernos de derivarlas aceptan la mecánica cuántica como verdad. Esto es cierto tanto para la teoría de cuerdas como para otros enfoques de la gravedad cuántica: pueden diferir mucho en sus puntos de vista sobre de qué está hecho el "espacio-tiempo" o la "materia", pero muy rara vez tratan los fundamentos de la mecánica cuántica descuidadamente. Esto se aplica claramente a todas las opciones que Lawrence considera en su libro. En esta plataforma, determinar las “leyes de la física” es cuestión de elegir un espacio de Hilbert (lo que a su vez requiere sólo determinar su tamaño) y un hamiltoniano. Una de las cosas hermosas de la mecánica cuántica es lo restrictiva que es; no tenemos mucha libertad para elegir entre los tipos de leyes de la física. Parece haber mucho espacio para la creatividad, ya que el espacio de Hilbert puede ser muy grande y la esencia simple del hamiltoniano puede quedar oculta por nuestras complejas interacciones con el mundo que nos rodea, pero la receta básica sigue siendo la misma.

Entonces, ¿qué significa el discurso del “universo de la nada” dentro de esta plataforma? Todavía tenemos que elegir entre dos posibilidades, pero al menos esta lista de dos elementos es completa.

Posibilidad uno: el tiempo es fundamental

Entonces, ¿cómo se relaciona esto con la pregunta “algo versus nada”? A medida que evoluciona el estado cuántico del Universo, puede pasar por fases en las que se parece mucho a nada en el sentido convencional, es decir, como el espacio vacío, o como una extraña fase no geométrica en la que no reconoceríamos el espacio en todo. Más tarde, a través de la influencia implacable del hamiltoniano, puede evolucionar hacia algo muy similar a “algo”, incluso muy similar al universo que vemos hoy. Entonces, si su definición de “nada” es “vacío” o “ausencia de espacio”, entonces las leyes de la mecánica cuántica brindan una manera conveniente de comprender cómo la nada puede convertirse en ese algo maravilloso dentro del cual nos encontramos. Esto es interesante, importante y digno de un libro, y es una de las posibilidades que analiza Lawrence.

Posibilidad dos: el tiempo es secundario / aprox.

Nosotros, por supuesto, pensamos que experimentamos el paso del tiempo, pero quizás el tiempo sea algo secundario, no fundamental (no creo que sea correcto usar la palabra “ilusorio” en este contexto, pero otras no lo son tanto). cuidadoso). Es decir, tal vez exista una descripción alternativa de este punto fijo en el espacio de Hilbert, una descripción más o menos similar a "El universo evoluciona con el tiempo", al menos durante un tiempo. Imaginemos un bloque de metal colocado sobre una superficie caliente, que no evoluciona en el tiempo, pero con un gradiente de temperatura distribuido de arriba a abajo. Es conceptualmente posible dividir este bloque en capas de igual temperatura y luego escribir una ecuación que muestre cómo cambia el estado del bloque de una capa a otra y encontrar que el formalismo matemático resultante es similar a la "evolución en el tiempo". En este caso, a diferencia del anterior, el tiempo puede terminar (o comenzar) porque originalmente era una aproximación útil, válida bajo ciertas condiciones.

Esta es precisamente la opción que tienen en mente cosmólogos cuánticos como James Hartle, Stephen Hawking, Alex Vilenkin, Andrei Linde y otros cuando hablan de “crear el Universo a partir de la nada”. Desde este punto de vista, hay literalmente un momento en la historia del universo antes del cual no existían otros momentos. Hay un límite de tiempo (presumiblemente antes del Big Bang) antes del cual no existía nada. No importa, no hay función de onda cuántica; no hubo nada previo, ya que el concepto “pre-” no tiene significado. Esto también es interesante, importante y sobre ello vale la pena escribir un libro, y ésta es otra de las posibilidades que analiza Lawrence.

¿Por qué existe el Universo?

Entonces, ¿de qué deberíamos quejarnos? Si lo piensas bien, tal razonamiento, si aceptas alguna definición específica del concepto de "nada", puede explicar cómo el Universo puede surgir de la nada. Pero no explican, ni siquiera intentan explicar, por qué existe algo: por qué esta evolución de una función de onda, o por qué incluso todo este sistema de "funciones de onda" y "hamiltonianos" sería una forma válida de razonar sobre el Universo. . Y tal vez no te interesen estas preguntas, y nadie tiene derecho a quitarte el derecho a no interesarte por ellas; pero si el subtítulo de su libro es "por qué hay algo en lugar de nada", esencialmente está renunciando al derecho a no interesarse por él.

¿Nos ayuda el desarrollo de la física y la cosmología modernas a abordar estas preguntas sobre por qué existe algo llamado “universo”, por qué existen cosas como “leyes de la física”, por qué estas leyes toman la forma de la mecánica cuántica, por qué esto ¿Función de onda particular y hamiltoniana? En resumen, no. No me queda claro cómo podrían hacer esto.

A veces los físicos pretenden responder estas preguntas, lo cual es malo porque simplemente son perezosos y no intentan pensar detenidamente sobre el problema. Por ejemplo, es posible que escuches afirmaciones de que nuestras leyes de la física pueden ser el único tipo de leyes concebibles, o las más simples posibles. Pero claramente este no es el caso. En el marco de la mecánica cuántica, hay un número infinito de espacios de Hilbert posibles y un número infinito de hamiltonianos posibles, cada uno de los cuales define un conjunto de leyes de la física perfectamente válido. Y sólo una de ellas puede ser correcta, por lo que es absurdo decir 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 con el tiempo. O un solo oscilador, oscilando sin cesar de un lado a otro. Sería muy sencillo. Algún día puede aparecer una cierta definición de simplicidad, según la cual nuestras leyes resultarán las más simples, pero siempre habrá otras según las cuales no lo son. En cualquier caso, podríamos preguntarnos: ¿por qué las leyes deberían ser simples? Del mismo modo, la afirmación “quizás todas las leyes físicas sean 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 diferentes leyes de la física en el contexto del multiverso y sugieren que vemos un conjunto de leyes y no otro, por razones fundamentalmente antrópicas. Pero esto, nuevamente, es simple descuido. Estamos hablando de una manifestación de leyes básicas de baja energía, pero estas leyes básicas son las mismas en todo el multiverso. Todavía tenemos la cuestión de la existencia de estas leyes profundas que crean el multiverso.

Fin de la explicación

Por qué las preguntas no existen en el vacío; tienen sentido en algún contexto explicativo. Si preguntamos “¿por qué la gallina cruzó la calle?” [tema popular de chistes cortos / aprox. transl.], entendemos que existen cosas como las carreteras, que tienen propiedades especiales, y las cosas llamadas "pollos" tienen diferentes objetivos y motivaciones, y hay cosas que existen al otro lado de la carretera u otras ventajas de cruzarla. . Sólo 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 insertos en un contexto más amplio. Este es ya el mayor contexto existente, hasta donde sabemos. No hay nada de malo en reconocer que la secuencia de explicaciones se interrumpe en algún lugar, y que la única explicación restante puede ser "así es como funcionan las cosas".

Bueno, o no. Debemos ser buenos empiristas y estar abiertos a la posibilidad de que lo que consideramos el universo exista en algún contexto más amplio. Pero entonces probablemente lo redefiniremos como el universo y nos quedaremos con las mismas preguntas. Mientras aceptes que el universo tiene más de una forma concebible de existir, la cadena de explicación siempre tendrá un final. Puede que me equivoque, pero insistir en que “el universo debe explicarse a sí mismo” es bastante irrazonable.

Sonidos y furias

En primer lugar, creo que el libro de Lawrence tiene mucho más sentido como parte del debate popular "ateísmo versus teísmo" que simplemente como un examen filosófico exhaustivo de un viejo problema. El epílogo del libro fue escrito por Richard Dawkins, y Lawrence inicialmente le pidió este favor a Christopher Hitchens cuando aún no estaba muy enfermo, y ambas personas, aunque muy inteligentes, no son ni cosmólogos ni filósofos. Si se propone rechazar las afirmaciones sobre la necesidad de la existencia (o utilidad) de un Creador dentro del esquema cosmológico, entonces los argumentos anteriores sobre la “creación de la nada” realmente se aplican. El universo físico puede perfectamente ser autosuficiente; no necesita nada ni nadie externo para iniciarlo, aunque haya tenido un “principio”. Esto no responde a la pregunta clásica de Leibniz, pero hay pocas dudas de que este hecho es una propiedad notable de la física moderna y tiene implicaciones interesantes para la cosmología fundamental.

En segundo lugar, después de la publicación de la reseña de David, Lawrence atacó sin éxito a los "filósofos idiotas" y a la filosofía en general, en lugar de continuar llevando a cabo una discusión significativa sobre los temas de interés. Como la mayoría de los científicos, Lawrence aprende poco de la filosofía de la ciencia. Pero el propósito de la filosofía no es ser útil a la ciencia, como tampoco el de la micología es ser útil a los hongos. Los filósofos de la ciencia no intentan hacer ciencia, intentan comprender cómo funciona la ciencia y cómo debería funcionar, eligen la lógica y los estándares que subyacen a la argumentación científica, sitúan el conocimiento científico dentro de un contexto epistemológico más amplio y hacen muchas otras cosas interesantes. cosas sin pretender ser ciencia. Y si no estás interesado, está bien. Pero no intentes socavar la legitimidad de un campo atacándolo: es estúpido y poco intelectual, y representa exactamente la misma renuencia a discutir respetuosamente con investigadores de otro campo que deploramos cuando se trata de ciencia. Es una lástima que las personas inteligentes que están de acuerdo en las cosas más importantes no puedan estar en desacuerdo en todo lo demás sin recurrir a los insultos. Debemos intentar superar esto.

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• cosmología

La mecánica cuántica, con todas sus paradojas, todavía describe las propiedades de los objetos que existen en el espacio newtoniano no curvado. Una futura teoría de la gravedad debería extender las leyes probabilísticas de la mecánica cuántica a las propiedades del propio espacio (más precisamente, el espacio-tiempo), deformado de acuerdo con las ecuaciones de la relatividad general. Nadie sabe realmente cómo hacer esto mediante cálculos matemáticos estrictos.

parto frio

Sin embargo, el camino hacia tal unificación se puede pensar a nivel cualitativo, y aquí surgen perspectivas muy interesantes. Uno de ellos fue considerado por el famoso cosmólogo y profesor de la Universidad de Arizona Lawrence Krauss en su libro recientemente publicado “Un universo de la nada”. Su hipótesis parece fantástica, pero no contradice en absoluto las leyes establecidas de la física.

Se cree que nuestro Universo surgió de un estado inicial muy caliente con una temperatura de unos 10 32 kelvin. Sin embargo, también es posible imaginar el nacimiento frío de los universos a partir del vacío puro, más precisamente, de sus fluctuaciones cuánticas. Es bien sabido que tales fluctuaciones dan lugar a un gran número de partículas virtuales que surgieron literalmente de la nada y posteriormente desaparecieron sin dejar rastro. Según Krauss, las fluctuaciones del vacío son, en principio, capaces de dar lugar a protouniversos igualmente efímeros que, bajo determinadas condiciones, pasan de un estado virtual a uno real.

Universo sin energía

¿Qué se necesita para esto? La primera y principal condición es que el embrión del universo futuro debe tener energía total cero. En este caso, no sólo no está condenado a una desaparición casi instantánea, sino que, por el contrario, puede existir indefinidamente. Esto se debe a que, según la mecánica cuántica, el producto de la incertidumbre del valor energético de un objeto por la incertidumbre de su vida útil no debe ser inferior a un valor finito: la constante de Planck.

La separación de interacciones fundamentales en nuestro Universo primitivo tuvo el carácter de una transición de fase. A temperaturas muy altas, las interacciones fundamentales se combinaron, pero cuando se enfrió por debajo de la temperatura crítica, no se produjo la separación (esto se puede comparar con el sobreenfriamiento del agua). En ese momento, la energía del campo escalar asociado a la unificación superó la temperatura del Universo, lo que dotó al campo de presión negativa y provocó una inflación cosmológica. El Universo comenzó a expandirse muy rápidamente y en el momento de la ruptura de la simetría (a una temperatura de aproximadamente 10 28 K) su tamaño aumentó 10 50 veces. En este momento, el campo escalar asociado con la unificación de interacciones también desapareció y su energía se transformó en una mayor expansión del Universo.

Mientras la energía de un objeto sea estrictamente igual a cero, se conoce sin incertidumbres y, por tanto, su vida útil puede ser infinitamente larga. Es gracias a este efecto que dos cuerpos cargados situados a distancias muy grandes se atraen o repelen. Interactúan mediante el intercambio de fotones virtuales que, debido a su masa cero, se esparcen a cualquier distancia. Por el contrario, los bosones vectoriales de calibre que llevan interacciones débiles, debido a su gran masa, existen sólo durante unos 10 a 25 segundos, como resultado de lo cual estas interacciones tienen un radio muy pequeño.

¿Qué tipo de universo, incluso embrionario, tiene energía cero? Como explicó el profesor Krauss a Popular Mechanics, esto no tiene nada de místico: “La energía de un universo así se compone de la energía positiva de las partículas y la radiación (y posiblemente también de los campos de vacío escalares) y de la energía potencial negativa de la gravedad. Su suma puede ser igual a cero; las matemáticas lo permiten. Sin embargo, es muy importante que tal equilibrio energético sólo sea posible en mundos cerrados, cuyo espacio tenga una curvatura positiva. Los universos planos, y especialmente los abiertos, no tienen esta propiedad”.

La transición de fase ocurrió tres veces en la evolución del Universo: a una temperatura de 10 28 K (la Gran Unificación de Interacciones se desintegró), 10 15 K (la desintegración de la interacción electrodébil) y 10 12 K (los quarks comenzaron a unirse en hadrones).

Milagros de la inflación

¿Qué pasaría si las fluctuaciones cuánticas del vacío dieran lugar a un universo virtual con energía nula al que, debido a accidentes cuánticos, se le diera algo de tiempo para vivir y evolucionar? Depende de su composición. Si el espacio del universo se llena de materia y radiación, primero se expandirá, alcanzará su tamaño máximo y colapsará en un colapso gravitacional, sobreviviendo sólo una pequeña fracción de segundo. Otra cuestión es si existen campos escalares en el espacio que puedan desencadenar el proceso de expansión inflacionaria. Hay escenarios en los que esta expansión no sólo evita el colapso gravitacional del universo “burbuja”, sino que también lo convierte en un mundo casi plano e ilimitado. Por lo tanto, su vida aumenta enormemente, casi hasta el infinito. Así, el pequeño universo virtual se vuelve bastante real: enorme y duradero. Incluso si su edad es finita, bien podría superar la edad actual de nuestro Universo. Por lo tanto, allí pueden aparecer estrellas y cúmulos de estrellas, planetas e incluso, quién sabe, vida inteligente. Un universo en toda regla que surgió literalmente de la nada: ¡estos son los milagros de los que es capaz la inflación!

Jake Hebert

Explicar el universo plantea un enorme problema para quienes niegan un Creador: ¿cómo pudo el universo surgir de la nada? Algunos científicos incluso han comenzado a afirmar que el universo no tuvo principio y que ha existido desde siempre: tal es el problema. Dado que muchos científicos ateos aceptaron el modelo del Big Bang, también estuvieron de acuerdo en que el universo efectivamente tuvo un comienzo. Por lo tanto, necesitan explicar este comienzo.

El físico teórico Lawrence Krauss afirma en su libro que podría haberse formado de la nada bajo la influencia de leyes físicas. Otros físicos ofrecen argumentos similares.

Los científicos recurrieron al conocido fenómeno de la formación y destrucción de “partículas virtuales”. La aparición espontánea (pero de corta duración) de partículas subatómicas en el vacío se denomina "fluctuación cuántica". Estas partículas subatómicas aparecen y desaparecen en intervalos de tiempo tan cortos que no se pueden ver. Sin embargo, es posible capturar los efectos de estas partículas virtuales. Por ejemplo, son responsables del efecto sutil en el espectro del átomo de hidrógeno conocido como "cambio de Lamb". La corta vida útil de estas partículas virtuales se establece mediante el principio de incertidumbre de Heisenberg (HEP), según el cual un estado de corta duración no puede tener una energía definida con precisión.

El principio de incertidumbre de Heisenberg limita el tiempo durante el cual puede persistir una fluctuación cuántica. Cuanto mayor es la energía de fluctuación, menor es su tiempo de conservación.. Es por ello que las partículas virtuales aparecen y desaparecen en intervalos de tiempo muy cortos.

Krauss y otros físicos evolutivos sostienen que el universo mismo es el resultado de tales fluctuaciones cuánticas. Sin embargo, el principio APG plantea cierta dificultad para tal afirmación. Nadie dudaría de que la intensidad energética de todo el universo es enorme. Por lo tanto, si asumimos que el universo apareció a través de una fluctuación cuántica, el contenido de energía de todo el universo sería tan enorme que habría muy poco tiempo para su aparición, y el universo recién formado desaparecería inmediatamente. Por tanto, es muy difícil entender cómo nuestro vasto universo pudo surgir de tal fluctuación.

Sin embargo, según los físicos evolutivos, si el contenido de energía de todo el universo fuera igual cero, el universo formado a partir de tal fluctuación podría persistir indefinidamente sin violar el principio de incertidumbre de Heisenberg. Debo admitir que es un argumento inteligente. Entonces, ¿han encontrado los nuevos ateos una manera convincente de explicar la existencia de nuestro universo sin Dios?

No precisamente. Este argumento se basa en el supuesto de que la energía total del universo es cero, y este último se basa directamente en la idea del Big Bang. Stephen Hawking escribe:

“La idea de un universo inflacionario también explica por qué hay tanta materia en el universo... La respuesta a esta pregunta se encuentra en el marco de la teoría cuántica: las partículas pueden formarse a partir de energía en forma de pares partícula/antipartícula .” Pero esto plantea una nueva pregunta: ¿de dónde viene la energía? La cuestión es que la energía total del universo es cero”.

A pesar de la divertida afirmación de Hawking, nadie puede saber el contenido energético exacto del universo. Para verificar la afirmación de que el contenido de energía del universo es cero, es necesario tener en cuenta Todo formas de energía existentes en el universo (energía potencial gravitacional, energías relativas de todas las partículas, etc.), súmalas y luego verifica que la suma sea efectivamente cero. A pesar de toda la inteligencia y los diplomas de Hawking, difícilmente se le puede considerar una persona con conocimientos.

Así, la afirmación sobre la “energía cero” del universo no se basa en cálculos directos, sino en la interpretación de datos vistos a través del prisma del modelo del Big Bang. De lo anterior queda claro que tal afirmación se basa en teoría de la inflación, según el cual el universo experimentó un breve período de expansión acelerada inmediatamente después del Big Bang. Pero la idea de "inflación" es una idea. a propósito(lat. " al azar", adjunto al modelo original del Big Bang para resolver muchos problemas graves (e incluso inevitables). Hawking, Krauss y otros científicos sacan conclusiones sobre la energía de punto cero del universo porque supuestamente se deriva de la teoría de la inflación. Sin embargo, para aquellos que no aceptan a priori la teoría del Big Bang (y la teoría de la inflación), es completamente incomprensible cómo la cantidad de energía total en el universo puede ser cero. De hecho, es poco probable.

Además, cuando las partículas virtuales aparecen momentáneamente dentro del vacío, parecen en un espacio que ya existe. Dado que el espacio mismo es parte del universo, para que se forme espontáneamente, el espacio mismo debe haber aparecido primero de alguna manera.

En su reciente libro, Krauss sólo aborda brevemente esta importante cuestión. Dedica la mayor parte del libro a defender la teoría del Big Bang, historias divertidas y críticas a los creacionistas, y solo al final habla seriamente sobre el surgimiento del universo de la nada. Aunque el libro tiene más de 200 páginas, Krauss dedica poco espacio a abordar este tema. Afirma que el universo pudo haber surgido de la nada gracias a gravedad cuántica(una teoría que combina la mecánica cuántica y la relatividad general). Sin embargo, el principal problema de tal afirmación es que aún no existe una teoría real de la gravedad cuántica.

Además, la afirmación de que las leyes de la física podrían haber formado nuestro universo implica una serie de serias dificultades lógicas. Nuestra comprensión de las leyes de la física se basa en la observación. Por ejemplo, nuestro conocimiento de las leyes de conservación del momento y la energía se basa en observaciones realizadas en miles de experimentos. Nadie ha observado jamás cómo surgió el universo. Esto significa que cualquier ley de la física que condujo (incluso en principio) a la creación del universo está completamente más allá de nuestra experiencia. Las leyes de la física tal como las conocemos simplemente no se aplican a este tema. Para la creación espontánea del universo, sería más bien necesario tener algunas “meta” o “hiper” leyes de la física superiores que se parezcan (o no) a las leyes de la física que conocemos.

Pero aquí surge otro problema. Dado que tales hipotéticas meta e hiperleyes de la física están completamente más allá de nuestra experiencia, ¿por qué los físicos ateos suponen ingenuamente que las reglas del principio de incertidumbre de Heisenberg pueden aplicarse para describir la formación del universo? Especulan abiertamente sobre otros universos (no observables) en un "multiverso" sospechoso que puede tener leyes físicas radicalmente diferentes a las nuestras. Si, como se sabe, el principio de incertidumbre de Heisenberg sólo opera dentro de nuestro universo, no está del todo claro por qué los físicos lo aplican a la cuestión de la creación del universo. Es muy posible que este principio sea efectivamente parte de las hiperleyes de la física, pero quizás no. Puedes pensar mucho sobre este tema, pero pensar no es ciencia.

Además, incluso si estas supuestas leyes superiores de la física existieran, para que pudieran crear el universo, tendrían que existir separadas del universo. Sin embargo, este tipo de suposición es un dilema para los ateos que afirman que el cosmos es todo lo que existe. Poco antes de su muerte, Carl Sagan, en correspondencia con Larry Vardiman del Instituto para la Investigación de la Creación, admitió que esto se había convertido en un problema para su visión del mundo. Su visión del origen del universo suponía la existencia de leyes de la física que crearon el cosmos, pero debido a que el científico no reconoció al Creador, no pudo explicar el origen de las leyes mismas. La existencia de las leyes de la física fuera del espacio mismo contradecía claramente su conocido axioma: "El espacio es todo lo que es, lo que alguna vez fue y siempre será".

Un ateo, por supuesto, podría intentar sortear esta dificultad afirmando que el cosmos no tiene principio y ha existido desde siempre.

Pero incluso este enfoque deja muchos problemas sin resolver. Por ejemplo, algunos científicos afirman que el cosmos en su conjunto, el llamado multiverso, es infinito y contiene muchos universos separados (una consecuencia de la teoría moderna de la inflación del universo). Según esta idea, sólo nuestro universo apareció hace 13.700 millones de años. La existencia de otros universos pretendidos (pero no observables) supuestamente explica nuestra aparentemente increíble existencia. Dado que el multiverso contiene una cantidad infinita de universos, las leyes de la física y la química de al menos algunos universos deben tener las propiedades necesarias para la vida. Es de suponer que esto explica nuestra existencia, ya que vivimos en uno de estos universos.

La flagrante falacia de tal opinión nos ayuda a ver algo más: aunque las leyes de la física y la química de nuestro universo lo hacen posible existencia vida, ellos No dale la oportunidad a la vida evolucionar. Las leyes de la física y la química simplemente no son adecuadas para la evolución de la vida.

Los creacionistas llevan mucho tiempo hablando de las dificultades insuperables de los escenarios de “evolución química”. Estas dificultades no desaparecerán simplemente porque alguien afirme la existencia de otros universos (no observables). Incluso si las leyes de la física y la química hicieran posible que la vida evolucionara hacia cada uno de Estos supuestos universos, estas leyes no podrían explicar la existencia de vida en nuestro universo. Los ateos deberían haber pensado en esto, pero su argumento sólo demuestra que no “Se volvieron vanos en sus especulaciones” y “su necio corazón fue entenebrecido” (Romanos 1:21-23).

A pesar de todos los hermosos diplomas de quienes predican la idea de un “Universo a partir de la nada”, este escenario no tiene fundamento y los cristianos que creen en la Biblia no deberían asustarse por todo este “filosofar”.