¿Qué nos diría un universo fractal sobre el tiempo?

Para empezar veamos lo que se conoce como la paradoja de la costa . Brevemente dice así: si mides la circunferencia de Gran Bretaña con una vara de 1 km de largo y luego haces lo mismo con una vara de 100 m de largo, encontrarás que con la vara más corta obtienes una medida más grande. Esto volverá a suceder si usa un palo de 1 m, cuanto más corto sea el palo, más larga será la línea de costa. La simple razón, por supuesto, es que el palo más pequeño puede capturar más detalles.

A continuación, imagine elevarse sobre la superficie de Gran Bretaña en un globo aerostático. En la altitud más baja verá la mayoría de los detalles. A medida que subas, tu imagen de la isla tendrá cada vez menos definición. Otra cosa que notas es que aparecen patrones físicos similares , una y otra vez, en diferentes escalas de tamaño. Este fenómeno se puede encontrar a nuestro alrededor , incluso en el universo en general y en el tejido mismo de la física.

Ahora, teniendo todo eso en mente, imagine progresar, desde el big bang, a través del tiempo y observando la complejidad general del universo. {Sigue la especulación salvaje} A medida que pasa el tiempo, encontramos una complejidad creciente que evoluciona a partir de formas más simples. Más variedad en su estructura, más detalle en su contenido (entra Vida). Mayor definición a las comunicaciones e incluso pensamientos de seres como nosotros.

En este punto debemos hacer un balance de algunos conceptos básicos. En primer lugar, la "entropía", aquello que inmediatamente nos viene a la mente cuando pensamos en la flecha del tiempo. En estos días, la entropía se entiende más en términos de dispersión de energía y estado de equilibrio que la antigua concepción de orden-desorden. La composición mínima de la cual es que: A medida que avanza el tiempo (en el universo), cada vez hay menos energía disponible para hacer trabajo. Esta es, por supuesto, la génesis de la hipótesis de la muerte por calor para el Universo. Lo que debemos tener en cuenta aquí es: 1) la entropía global siempre aumenta en un sistema cerrado , y no tenemos ninguna razón para clasificar el Universo como tal. 2) La muerte por calor es solo una de varias teorías para el 'fin' del Universo.

A continuación, pensemos en la ' complejidad ', de hecho, es un concepto distinto de orden/desorden/caos, cuya característica notable es que aumenta con el tiempo . El aparente aumento de la complejidad global combinada, junto con la proliferación observada de estructuras fractales, sugeriría que el Universo tiene una estructura fractal global. Pero, ¿cómo podríamos aprovechar eso?

Hay ciertas métricas que se pueden emplear con respecto a los fractales: por ejemplo, la complejidad de Kolmogorov con respecto a la complejidad de la información y la dimensión de Hausdorff en relación con la profundidad iterativa. El más prometedor es la dimensión fractal que "... es un índice para caracterizar patrones o conjuntos fractales mediante la cuantificación de su complejidad".

Con el universo creciendo continuamente en complejidad, la dimensión fractal nos brinda un medio completamente diferente para medir el Tiempo . La forma habitual es por el intervalo de eventos regulares . La nueva forma evalúa la relación puramente física llamada dimensión Fractal, que nos da una base de tiempo fijada al comienzo del Universo. Un marco de tiempo absoluto.

Pregunta: ¿Esto o algo similar ha sido objeto de un tratado serio?

Pregunta adicional: ¿Qué significaría si la complejidad general comenzara a disminuir?


Editar: Permítanme reiterar, la pregunta no es si el universo tiene una estructura fractal fundamental. La pregunta es: ¿Qué consecuencias seguiría si el universo es fractal, específicamente implicaría una escala de tiempo universal, comenzando desde el origen del universo, y medible con dimensión fractal? Y por supuesto, quién ha dicho qué a favor o en contra.

¿Por qué esta pregunta? Un marco de tiempo absoluto tendría un impacto de un alcance inimaginable en la ciencia. (y con esto mi inclinación por la subestimación ha llegado a un nuevo... extremo)

Sin embargo, parece que la noción de que el universo podría ser fractal y/o que la dimensión fractal podría usarse como una medida de la complejidad universal, parece un gran obstáculo para una consideración seria de la cuestión. Así que en esta sección intentaré hacer las premisas un poco menos ridículas.

Primero una nota sobre "complejidad", son cosas diferentes para diferentes científicos, como tal, no tiene una definición canónica en la ciencia. Pero aquí estamos hablando de todo el universo, toda concepción de complejidad debe ser tenida en cuenta. Aquí hay un ejemplo de biología que vincula la dimensión fractal con la complejidad:

Dimensión fractal como medida cuantitativa de la complejidad en el desarrollo de plantas John D. Corbit y David J. Garbary

Resumen

Se evaluaron las formas de 51 frondas de tres especies de algas pardas (Fucus vesiculosus, Fucus serratus y Ascophyllum nodosum) calculando las dimensiones fractales (D) de sus contornos. No hubo diferencia en la dimensión fractal entre las frondas maduras de las tres especies, y D estuvo altamente correlacionado tanto con la etapa de desarrollo como con la complejidad estructural. Con el aumento de la edad, las plantas crecieron no solo más grandes sino también más complejas en su forma. La dimensión fractal aumentó sistemáticamente con el aumento de la complejidad de la forma de aproximadamente 1 a 1,6. La dimensión fractal proporciona así una medida cuantitativa útil para la elaboración de la complejidad de la forma durante el desarrollo de la planta.

Tenga en cuenta que la complejidad y la dimensión fractal aumentaron con la edad . Ahora recuerde que el "crecimiento" es iterativo, y el universo está creciendo.

https://www.thenatureofcities.com/2017/06/25/effect-iteration-urban-form-part/

Los llamados 'fractales' están en todas partes, en la medida en que la palabra se ha popularizado. Ahora significa casi cualquier patrón jerárquico similar a sí mismo. Pero no son solo geométricos.

Geometría fractal, máquinas de Turing y recurrencias de divide y vencerás [pdf] S. Dube, Informatique théorique et Applications/Theoietical Informaties and Applications

Citado de: https://cstheory.stackexchange.com/q/16965

Estos resultados muestran que para cada máquina de Turing existe un conjunto fractal que puede verse, en cierto sentido, como codificando geométricamente el complemento del lenguaje aceptado por la máquina. Se puede construir un modelo geométrico de computación basado en fractales que sea computacionalmente universal. En segundo lugar, examinamos los resultados que muestran cómo la geometría fractal puede usarse de manera fructífera para resolver las recurrencias de divide y vencerás. Un algoritmo recursivo posee autosimilitud temporal y existe una conexión natural con objetos autosimilares espaciales (imágenes fractales). Este enfoque produce una forma nueva y general de resolver tales recurrencias de divide y vencerás.

Los fractales están en nuestros huesos y en nuestras mentes. Se expresaron en el universo antes de que comenzara Live, se encuentran en todas las escalas y en todas las dimensiones...

No es exagerado decir que si un subsistema contiene estructuras iterativas, su sistema superior debería ser la fuente. Esto se debe a que el aspecto autosimilar de un fractal impide que los subsistemas tengan nueva información. No soy fan de la navaja de Occam pero:

¿Qué es más plausible, un universo fractal o un universo de fractales?

Algunas lecturas adicionales :

"Ahora podemos afirmar con confianza que la naturaleza parece fractal, pero ¿es realmente así?" - https://cosmosmagazine.com/physics/is-nature-really-chaotic-and-fractal-or-did-we-just-imagine-it

"Por la medida del volumen, el espacio es tridimensional, pero por el comportamiento del movimiento aleatorio, es 1-D, o incluso una dimensión fraccionaria". - http://nautil.us/issue/29/scaling/the-case-for-fewer-dimensions

@Gordon Todo tipo de complejidad. El aparente aumento de la complejidad global combinada, junto con la proliferación observada de estructuras fractales, sugeriría que el Universo tiene una estructura fractal global. Eso permitiría una escala de tiempo basada en la dimensión fractal. Tiene algunos problemas que explicaré con el concepto similar de "desorden": Digamos que se puede medir la cantidad absoluta de desorden en el universo, eso nos daría una medida de tiempo desde el Big Bang. Pero...
@Gordon ... ¿Cómo sería la curva de progresión del trastorno absoluto? Preferiríamos una escala de tiempo lineal. Sin embargo, es más probable que un universo fractal produzca una curva exponencial, y aún puede haber fluctuaciones caóticas... Pero, de nuevo, es posible que ni siquiera notemos la diferencia.
¿Por qué identificar la complejidad (o dimensión fractal) con el tiempo? Incluso suponiendo que creciera monótonamente, lo cual no es así, ve la muerte por calor . Ya tenemos el concepto de complejidad y los medios para medirla, lo que queremos es un concepto que dé cuenta de la duración experimentada. Entonces, ¿qué logra este cambio de nombre? Al menos el tiempo del reloj crece monótonamente.
@Conifold La razón sería que puede proporcionar una referencia de tiempo no local absoluta. Las asimetrías no monótonas en cualquiera de las referencias temporales podrían ser indetectables para nosotros. - ver respuestas a Gordon. También tenga en cuenta que, si bien la muerte por calor tiene más aceptación, también es un concepto especulativo.
No entiendo qué son las "asimetrías no monotónicas en cualquiera de las referencias de tiempo". Se habla de flecha termodinámica del tiempo , que sería la flecha de la "complejidad" decreciente. Pero es, en el mejor de los casos, una correlación, no nos dice nada sobre el tiempo en sí.
No veo ninguna razón para tener "2.0" en el tema. Esto no es un proyecto de software.
¿"El aparente aumento de la complejidad global combinada"? ¿Cómo es eso aparente? La entropía aumenta en los sistemas cerrados, en los abiertos es necesario aumentar en otros lugares para disminuir localmente, y el destino proyectado actualmente del universo es incluso peor que la muerte por calor, Big Rip. Que si X aumentara con el tiempo nos daría medios para medir el tiempo es banal para cualquier X, ¿por qué alguien estudiaría eso? ¿Especialmente para una X donde la suposición de aumento es, en el mejor de los casos, fantasiosa?
@Conifold A Bang, muy poco después no había complejidad en el universo. 9 mil millones de años más tarde, el universo estaba lleno de sistemas complejos, incluido un planeta (como mínimo) que hoy está repleto de una química particularmente compleja. - Una escala de tiempo se hace contando eventos periódicos aparentemente regulares, entonces asumimos que la escala se puede extrapolar indefinidamente. 'X-time' simplemente toma una instantánea de los alrededores y hace un cálculo sobre ella. - El Big Whoop actual se basa en la influencia aceleradora de la 'energía oscura', no sabemos de dónde vino ni cuándo se irá.
Resulta que Scott Aaronson ha estado trabajando en la complejidad computacional en relación con el tiempo arxiv.org/abs/1108.1791 Además, ¿ha consultado en.m.wikipedia.org/wiki/Time_crystal?
@jobermark Los postulados: 1) El universo se desarrolló según un patrón fractal. 2) La complejidad del universo del universo era menor antes que ahora. La consecuencia sería que una 'teoría del todo' debe incluir el patrón fractal universal, y su dimensión figuraría en medidas de tiempo. Entiendo lo que dices sobre diferentes cosas en el mismo espacio, estaba pensando en medidas locales en comparación con universales... Hay mucho en torno a esto que no entiendo del todo, por ejemplo, si el espacio- tiempo es fractal, ¿qué significa una medida de tiempo? en realidad parece?

Respuestas (3)

Cuando uno mira un patrón fractal espacial, puede acercar o alejar y ver un patrón repetitivo similar. Considere lo que eso tendría que significar si, en lugar de un patrón espacial, estuviéramos mirando un patrón temporal. Observar un patrón temporal significaría que estamos observando cambios.

Un cambio que podría venir a la mente son los segundos que cambian en un reloj, pero ese es un patrón artificial y uniforme. Acercar o alejar ese patrón repetiría la uniformidad artificial, pero no proporcionaría la estructura interesante que se ve en un patrón espacial fractal.

Encontrar una estructura temporal más interesante significaría que uno ha identificado un patrón más interesante en cambios medibles que uno ve repetirse en diferentes intervalos de tiempo (en lugar de espacio). Un patrón fractal que se ha identificado se llama Elliott Waves. Así es como lo describe el personal de Investopedia para los precios de mercado :

Elliott propuso que los ciclos del mercado eran el resultado de las reacciones de los inversores a las influencias externas o la psicología predominante de las masas en ese momento. Descubrió que las oscilaciones ascendentes y descendentes de la psicología de masas siempre aparecían en los mismos patrones repetitivos, que luego se dividían en patrones que denominó "ondas".

La teoría de Elliott se basa en cierto modo en la teoría de Dow en que los precios de las acciones se mueven en ondas. Sin embargo, debido a la naturaleza "fractal" de los mercados, Elliott pudo desglosarlos y analizarlos con mucho más detalle. Los fractales son estructuras matemáticas, que en una escala cada vez más pequeña se repiten infinitamente. Elliott descubrió que los patrones de negociación de acciones estaban estructurados de la misma manera. Luego comenzó a ver cómo estos patrones repetitivos podrían usarse como indicadores predictivos de futuros movimientos del mercado.

La socionomía lleva esta perspectiva fractal sobre el cambio más allá de los mercados. Aquí está Robert Prechter relacionando los patrones de las ondas de Elliott de los mercados con la afirmación de que los patrones en gran parte de la naturaleza son similares.

El descubrimiento de RN Elliott del Principio de Onda hace cincuenta años fue un gran avance en la sociología. Sus observaciones revelan que la dinámica psicológica social crea el mismo patrón de "ondas" en el movimiento agregado del precio de las acciones desde el grado de tendencia más pequeño hasta el más grande (ver Figura 1). De hecho, existe una nueva ciencia, la ciencia de los fractales, que indica que gran parte de la naturaleza está compuesta por el tipo de patrones y relaciones que Elliott reconoció y describió.

Alan Hall ve el patrón en varias formas de cambio evolutivo :

El modelo de ondas de Elliott sugiere que el crecimiento de la diversidad de la vida en la Tierra se ha desarrollado en un patrón de cinco ondas que abarca 600 millones de años. La presentación de la Conferencia Social Mood 2015 del socionomista Alan Hall revela los omnipresentes patrones fractales y espirales en la naturaleza, la luminosidad solar, la evolución atmosférica, la evolución mineral y las extinciones de especies.

Aquí está la pregunta: ¿Ha sido esto o algo similar el tema de un tratado serio?

Los comerciantes del mercado toman en serio los fractales de Elliott Wave. Los patrones, aunque no son deterministas, brindan sugerencias de lo que uno podría esperar que hagan los mercados en el futuro en varios marcos de tiempo, por lo tanto, la justificación para llamar a estos patrones de onda fractales.

Para un tratado sobre este tema, véase The Socionomic Theory of Finance de Robert Prechter .


Referencia

Personal de Investopedia, "Introducción a la teoría de las ondas de Elliott" Investopedia 27 de abril de 2018 https://www.investopedia.com/articles/technical/111401.asp

Instituto de Socionomía "Bye, Bye Birdies" https://www.socionomics.net/2017/07/mood-riffs-bye-bye-birdies/

Prechter, RR "El diseño fractal del progreso social" https://www.socionomics.net/2014/11/article-the-fractal-design-of-social-progress/

Prechter, RR (2016). La teoría socionómica de las finanzas. Prensa del Instituto Socionómico.

(Des)fortunadamente, en los mercados, cada vez que se identifica definitivamente un patrón, los especuladores inmediatamente se aferran a él y, por lo tanto, cambian la dinámica del sistema. Pero el análisis de mercado sigue siendo un buen ejemplo, ya que a partir del poder de procesamiento histórico que se le aplica, deberíamos poder discernir una relación tiempo-complejidad.
@christo183 La razón por la que los mercados son importantes es por la cantidad de datos. Esto permite verificar el patrón a diferentes escalas. El patrón no es determinista, al igual que el fractal espacial de la costa británica no es perfecto como un gráfico matemático. Los especuladores pueden aprovecharlo, pero su comportamiento también es parte de los efectos de lo que sea que esté causando el patrón (quizás el "estado de ánimo social"). Lo que me sorprende (a mí) es que este patrón no es cíclico sino espiral.
Me pregunto, ¿la "cantidad de datos" se usa alguna vez como métrica? ¿Siempre aumenta? ¿Qué significaría para el mercado una contracción en la cantidad de datos o una variación en la pendiente de crecimiento?
@ christo183 Sin los datos, el patrón de onda de Elliott no sería visible. Este es un patrón más complicado que el patrón tesis-antítesis-síntesis, aunque es un patrón en espiral similar. En este momento podemos estar en la cima de una "tercera ola de gran superciclo", pero ¿cómo sabríamos con certeza sin datos que supongan que el estado de ánimo social que crea el patrón es real? Tener datos no significa que los comerciantes informados puedan distorsionar el mercado general y cambiar el patrón. Es posible que individualmente puedan salirse del camino o aprovechar la tendencia.

Hay una serie de problemas en esas premisas. que tiempo significa. Y lo que podría significar un ordenamiento objetivamente 'fractal' en el universo.

La búsqueda del comportamiento fractal a gran escala se llama cosmología fractal . El marcador clave de los fractales es tener una dimensión fraccionaria en el índice de cambio de complejidad con la escala. Las indicaciones son que el universo como un todo no tiene una proporción bien definida de cambio de complejidad con la escala.

Sin embargo, es interesante notar que se cree que las superficies de los agujeros negros son fractales a través del análisis basado en la correspondencia fluido-gravedad. Esto se relaciona con el principio holográfico, en el que la organización en volúmenes está relacionada con las superficies y relacionando objetos de dimensiones superiores con proyecciones de ellos en dimensiones inferiores. No puedo encontrar nada confiable acerca de si eso abre un margen para las relaciones fractales, en particular, podría haber un índice fractal de complejidad sobre las dimensiones de la teoría de cuerdas, en lugar de las visibles para nosotros. También se habla de agujeros negros que actúan como espejos, que es una extensión natural de las lentes gravitacionales. No puedo decir si estas cosas encajan juntas, pero parece tentador.

¿Qué quieres decir con tiempo? Lo que sugiere, alguna medida de complejidad, podría realizar algunas funciones pero no otras. Cosmológicamente, podrías verlo como una especie de reloj, el surgimiento de un orden a gran escala del Big Bang a escala de Planck. Pero, ¿qué pasará después del final de la era estelífera cuando solo queden agujeros negros? Lo más importante, ¿qué tan objetivamente podría medirlo y relacionarlo con otras cosas? El reloj de luz es fundamental para el tiempo en física porque brinda información fundamental sobre qué podría haber impactado qué, así como sobre el orden del tiempo y la causalidad. Un estado emergente menos complejo no puede decirnos que el tiempo haya retrocedido. Sin embargo, no se piensa que el tiempo mismo sea fundamental, sino emergente.

El tiempo desaparece en la ecuación de Wheeler-DeWitt, una de nuestras mejores soluciones provisionales para combinar las ideas de la relatividad y la cuántica. De acuerdo con el campo en desarrollo de la Gravedad Entrópica , puede ser que la gravedad sea un fenómeno emergente de manera similar a como lo es la temperatura . La flecha del tiempo, el sentido subjetivo para nosotros de que la casalidad es absoluta, el tiempo es irreversible, etc., puede representarse como creado por el aumento en la correlación de los estados cuánticos, descrito en el 'principio de purificación' . Nuevamente, puede ser que el comportamiento fractal no esté donde lo está buscando, pero aún podría descubrirse en algún otro nivel o en otra forma de representar las cosas.

Incluso si el universo es fractal, no creo que un reloj de complejidad reemplace a un reloj de luz, dada la diferencia en las escalas de energía observadas para sus respectivos 'ticks'. La precisión y resolución de un reloj de complejidad dependería en gran medida de la cantidad de detalles del universo que pueda observar y de la potencia de procesamiento posterior involucrada. Cualquier reloj real que pueda imaginar tendría un período de tic del orden de años, con una precisión insuficiente para uso geológico. Haciendo todo esto bastante teórico.
christo183 Sin duda. Considere el espacio dimensional superior implícito en este esquema universetoday.com/48619/a-universe-of-10-dimensions Puede haber ondas u otros patrones en el espacio de probabilidad más grande, y nuestra experiencia de ahora instantáneo 'salido' y causalidad, solo la mezcla de un proceso de zoom en los datos, iterando.
Otro problema con el universo fractal: es posible que la(s) estructura(s) fractal(es) ni siquiera sean accesibles para el escrutinio. Considere dos procesos iterativos extraños que interactúan de alguna manera. Sería muy probable que surgiera un fenómeno emergente, llamémoslo la dimensión del Tiempo. Imagine varias interacciones de este tipo, para formar todas nuestras dimensiones familiares, desde el surgimiento. Ahora bien, la Realidad es una interacción de 'fuerzas' emergentes, más que fundamentales. Luego pueden existir jerarquías profundas, interactuando simultáneamente en muchas 'dimensiones de Hausdorff'. Ahí está su multiverso. También nuevas ediciones

Estoy bastante de acuerdo en que el universo claramente tiene una estructura fractal. Pero su sugerencia de medir el tiempo a través de la complejidad, aunque intrigante, parece presuponer una correlación confiable entre el tiempo y la complejidad para la que no veo ningún apoyo. Es completamente posible que algo pase de un estado de mayor complejidad a uno de menor complejidad; considere la forma fractal altamente ordenada de un copo de nieve que se derrite en el agua. Su flecha de tiempo parecería correr localmente hacia atrás en la vecindad de la nieve que se derrite.

Por el contrario, si observa la complejidad total, en el universo como un todo, la ley de la entropía sugiere que la flecha apuntaría firme e inevitablemente en la dirección opuesta a la que sugiere.

Si quiere decir algo más que estas dos posibilidades, tendrá que trabajar más para dilucidar qué es eso.

Estamos ante la complejidad universal. No estoy seguro de por qué: "la ley de la entropía sugiere que la flecha apuntaría firme e inevitablemente en la dirección opuesta a la que sugieres". - También algunas ediciones.