Según la relatividad especial, ¿el futuro ya sucedió? [cerrado]

Esta es una idea conocida como el universo de bloques . El ejemplo de un fotón es un poco extremo, ya que los fotones no tienen marcos de descanso, pero la idea es la misma: para un observador que se mueve rápidamente, nuestro futuro podría estar en su pasado, lo que sugiere que nuestro futuro ya existe.

Sin embargo, estas son nociones puramente filosóficas. Para ver qué tiene que decir la física al respecto, necesitamos traducir "el futuro ya existe", que es un montón de palabras, en un experimento que realmente se pueda realizar.

Uno de esos experimentos sería intentar recibir señales del futuro, como el resultado de lanzar una moneda. Sin embargo, la causalidad relativista prohíbe que esto suceda y también descarta todos y cada uno de los experimentos similares. La física realmente no tiene nada que decir sobre esta cuestión.

Puede quejarse, ¿por qué tendríamos que probar esto experimentalmente? ¿No está el futuro ya existente directamente en las matemáticas de la relatividad especial, que sabemos que es verdad?

Lo es, pero hay que tener cuidado de no mezclar las características de las matemáticas de una teoría con las predicciones de la teoría. Mostrar que las predicciones son correctas no demuestra que las estructuras matemáticas utilizadas para hacer las predicciones sean ontológicamente reales. Por ejemplo, la mecánica cuántica tiene una gran variedad de sabores, todos los cuales tienen diferentes ontologías (colapso de función de onda, muchos mundos, ondas piloto) pero predicciones idénticas.

La física no puede distinguir entre ellos. Decidir qué interpretación de la mecánica cuántica es la correcta, o si la invariancia de Lorentz dice algo sobre el libre albedrío, es tarea de los filósofos.

Hay una historia famosa sobre Einstein, cuando era adolescente, preguntándose cómo sería viajar en una onda de luz, y esta línea de investigación se convirtió en relatividad especial durante la próxima década. La historia, como suele contarse, se salta la parte interesante: resulta, no trivialmente, que no tiene ningún maldito sentido imaginar que estás montado en una ola de luz. Desde la perspectiva de "un observador" montando solo una onda de luz, tienes regiones de campo eléctrico estático sin ninguna fuente, que no obedece las ecuaciones de Maxwell. La única forma en que es posible que la electrodinámica de Maxwell funcione para todos los observadores es si ninguno de esos observadores puede "alcanzar" un campo oscilante, que se mueve a una velocidad finita.

La línea de tiempo de un fotón en la relatividad especial se compone de una serie de eventos causalmente conectados: emisión, transmisión, quizás reflexión, absorción. La absorción de un fotón es un evento en el futuro cono de luz de su emisión. Y los conos de luz no se deforman por la transformación de Lorentz. No hay un sistema de coordenadas patológico que puedas elegir para mover un evento de mi "futuro" a mi "otro lugar".

Como respuesta, en lugar de un fotón, imagine una nave espacial rápida que se mueve cerca de la velocidad de la luz. Según la paradoja de los gemelos, el astronauta podría llegar a estrellas lejanas y regresar a la Tierra durante su vida. Sin embargo, mientras tanto, pueden haber pasado mil años en la Tierra.

En este ejemplo, el astronauta ha llegado a nuestro futuro, por el simple hecho de que se movió cerca de la velocidad de la luz, y por la dilatación del tiempo. Sin embargo, la dilatación del tiempo nunca te transporta al pasado de alguien, eso acarrearía problemas de causalidad.

Es importante que el tiempo avance de manera diferente para cada partícula, y la paradoja de los gemelos también funciona a pequeña escala. Por ejemplo, un conductor de autobús envejece más lento que un preso, su reloj va más lento. Incluso si la diferencia horaria es astronómicamente pequeña, la diferencia está ahí. Cada partícula sigue su propio tiempo, y la mano derecha de un tenista diestro verá el futuro de la mano izquierda.

Volvamos ahora al fotón. Podríamos observar un fotón del universo primitivo, que había sido emitido hace miles de millones de años luz, el fotón ha llegado al futuro de las partículas del universo primitivo del que estamos hechos hoy. Cada partícula sigue su propia línea de tiempo y, por tanto, el ritmo de su propio reloj. La dilatación del tiempo depende de la velocidad ($\gamma (v)$) y de la gravedad.

La suposición básica de esta pregunta es incorrecta. Es erróneo suponer que el tiempo no pasa para un fotón porque su velocidad a lo largo del eje del tiempo es cero, porque la dimensión del tiempo y la flecha del tiempo son dos conceptos diferentes.

Einstein se preguntó qué sucedería si un automóvil en movimiento encendiera sus faros, ya que intuitivamente sugería velocidades más rápidas que la luz. Pero esta línea de pensamiento se desarrolló más tarde en la Teoría Especial de la Relatividad según la cual no es posible adjuntar un marco de referencia a un fotón en el que se pueda tratar que esté en reposo. Básicamente, no existe un marco de referencia universal, ya que todo está en movimiento relativo con respecto a los demás. Por lo tanto, decir que no pasa el tiempo para un fotón es fundamentalmente incorrecto, aunque para un (así llamado) marco unido a un fotón, cualquier evento ocurre simultáneamente.

Debería ser beneficioso comprender la diferencia entre un futuro absoluto y un futuro relativo. Tomemos el ejemplo de una supernova que ocurre en este instante en una galaxia a 2 años luz de distancia. Los fotones emitidos por esta galaxia llegarán al telescopio espacial Hubble dentro de 2 años. Ahora bien, este evento ocurrirá 2 años en el futuro para nosotros, mientras que para los fotones del remanente de supernova, ya había ocurrido hace 2 años. Este es un caso de futuros relativos, el futuro de un evento difiere del futuro de otro.

Sin embargo, no es probable que un futuro absoluto sea cierto, ya que en la escala más pequeña, los eventos son completamente aleatorios y estas incertidumbres provocan un efecto mariposa en el futuro probable. Por lo tanto, no importa cuánta información tenga, el futuro será aleatorio.

Un fotón no experimenta el tiempo significa que ha trascendido el tiempo. No hay concepto de pasado, presente o futuro en su experiencia. Reflexionar sobre si un fotón experimenta el futuro es como reflexionar sobre si una piedra está feliz o triste. Así como no hay concepto de felicidad o tristeza para una piedra, no hay concepto de tiempo para un fotón.

Si el reloj en movimiento va lento (más lento que el estacionario), entonces el futuro ya existe, en el sentido explicado aquí:

Thibault Damour, en http://www.bourbaphy.fr/damourtemps.pdf :

El paradigma del trastorno relativista especial del concepto habitual de tiempo es la paradoja de los gemelos. Hagamos hincapié en que este sorprendente ejemplo de dilatación del tiempo demuestra que es posible viajar en el tiempo (hacia el futuro). Como experimento gedanken (si descuidamos aspectos prácticos como la tecnología necesaria para alcanzar velocidades comparables a la velocidad de la luz, el costo del combustible y la capacidad del viajero para soportar altas aceleraciones), muestra que un ser sensible puede saltar, "dentro de un minuto" (de su tiempo experimentado) arbitrariamente lejano en el futuro, digamos sesenta millones de años adelante, y vea y sea parte de lo que (sucederá) entonces en la Tierra. Esta es una forma clara de darse cuenta de que el futuro "ya existe" (como podemos experimentarlo "en un minuto").

Que el reloj en movimiento va lento es una conclusión del artículo de Einstein de 1905:

http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ SOBRE LA ELECTRODINÁMICA DE LOS CUERPOS EN MOVIMIENTO, A. Einstein, 1905:

De esto se sigue la siguiente consecuencia peculiar. Si en los puntos A y B de K hay relojes estacionarios que, vistos en el sistema estacionario, son sincrónicos; y si el reloj en A se mueve con la velocidad v a lo largo de la línea AB a B, entonces, al llegar a B, los dos relojes ya no se sincronizan, sino que el reloj movido de A a B se retrasa con respecto al otro que ha permanecido en B por tv^2/2c^2 (hasta magnitudes de cuarto orden y superiores), siendo t el tiempo empleado en el viaje de A a B."

¿Por qué el reloj en movimiento es lento y el estacionario rápido? No se sigue tal asimetría de los postulados de Einstein de 1905. Lo que sigue válidamente es que el reloj en movimiento es lento a juzgar por el sistema estacionario, y el reloj estacionario es lento a juzgar por el sistema en movimiento. La conclusión de Einstein anterior (el reloj en movimiento "se retrasa" con respecto al estacionario) no es válida: no se sigue de los postulados. En otras palabras, la suposición de que el postulado de velocidad constante de la luz de Einstein de 1905 es verdadero (en realidad es falso) no implica la conclusión de que uno de los relojes "se retrasa" con respecto al otro.

Según la relatividad especial, un fotón que viaja a la velocidad de la luz no “experimenta” el tiempo.

Tampoco lo harías si estuvieras viajando a la velocidad de la luz. (Aunque en realidad no puedes viajar a la velocidad de la luz, en teoría puedes viajar tan cerca de la velocidad de la luz que no podríamos notar la diferencia). Cuando viajas a (casi) la velocidad de la luz, estás sujeto a la dilatación del tiempo, a tal grado que eres una "paleta". Estás efectivamente congelado, no puedes ver, oír o pensar. No experimentas nada, incluido el tiempo. Sin embargo, esto no significa que viaje de forma instantánea. Con un conocimiento previo de su curso, puedo arrastrar un asteroide en su camino. ¡BLAM! Y ese es el final de ti.

Está viajando hacia el futuro a una velocidad infinita, ¿verdad?

No, no lo es. Es viajar a través del espacio, no a través del tiempo. La idea de viajar al futuro es solo una forma de hablar. Realmente no te mueves a través del tiempo . Cuando sufres la dilatación del tiempo es como si estuvieras en cámara lenta, eso es todo. Un ejemplo extremo de esto lo ofrece la caja de estasis . Como viajar en el tiempo, es ciencia ficción, pero en mi humilde opinión llega al meollo del asunto. No se produce ningún tipo de movimiento en la caja de estasis. La luz no se mueve, las señales electroquímicas no se mueven, nada se mueve. Entonces, cuando te encerré dentro de la caja de estasis durante cinco años y luego abrí la puerta, crees que la abrí de inmediato. Usted "viajó al futuro" al no moverse en absoluto mientras todo lo demás lo hacía .

Eso significaría que todo lo que podría suceder (mi muerte, Trump ganando las elecciones, la muerte del sol, el fin del universo), ya sucedió (desde el marco de un fotón). Somos demasiado "lentos" para experimentar esto.

No tan. El fotón no tiene marco, y esas cosas no han sucedido. Si viajabas casi a la velocidad de la luz, ese incidente con el asteroide aún no ha ocurrido.

¿Es esto correcto? Porque eso traería algunas implicaciones extrañas sobre el libre albedrío y la naturaleza misma de nuestra existencia. Si todo ya sucedió, entonces solo estamos siguiendo un camino predeterminado.

no es correcto Lo siento. Pero es bueno que pienses en este tipo de cosas.