Viajando atrás en el tiempo al final del universo [cerrado]

Imagina un espacio 1d y un pequeño vector en él que puede cambiar su ubicación pero no su longitud. No puede cambiar continuamente de una manera que le dé la vuelta. Si ese vector fuera el impulso, esto dice en 1d, no puede cambiar continuamente su dirección sin que su impulso sea cero.

Algo similar sucede en la relatividad. Un objeto masivo tiene una ubicación en el espacio-tiempo 4d y tiene una energía escalar y un vector de impulso y se combinan en un solo vector 4d. Y ese vector apunta en la dirección en el espacio-tiempo a la que se dirige la partícula. Y tiene una longitud igual a la masa del objeto.

Pero la longitud se mide de manera diferente en el espacio-tiempo, se mide de una manera en la que todos estarán de acuerdo en que un objeto sin masa que viaja a la velocidad de la luz tiene la misma cantidad de energía y de momento. Esto obliga a todas las partículas masivas a tener más energía que impulso (por lo que la dirección en la que van en el espacio-tiempo es menor que la velocidad de la luz).

Debido a esto, no tiene un espacio 2d de direcciones de tiempo y tiene un vector (su vector de impulso de energía) con una longitud distinta de cero, por lo que no puede cambiar continuamente para dar la vuelta. Esto se debe a que las fuerzas actúan continuamente y cualquier cosa que cambie necesita tener más energía que impulso (menos que la velocidad de la luz), por lo que apunta dentro de este cono de vectores con más energía que impulso, por lo que no puede apuntar en la dirección opuesta.

Al igual que el ejemplo 1d. Así que no hay fuerza que pueda hacerte viajar en el tiempo.

Así que hay dos opciones. O bien puede haber vida donde la entropía disminuye y entonces su experiencia subjetiva es que el tiempo fluye en sentido contrario y el calor la muerte es su pasado y nuestro pasado es su futuro. Pero no somos ellos. O bien, necesitamos el propio espacio-tiempo para conectar el futuro con el pasado de una manera que nos permita viajar de uno a otro.

Esto es posible. Por ejemplo el conjunto

$$\{(w,W,x,y,z)\in\mathbb R^5: w^2+W^2=1\}$$ con métrica $d\tau^2=dw^2+dW^2-dx^2-dy^2-dz^2$es un espacio-tiempo de este tipo y satisface todas las leyes clásicas de la física. El anuncio puede ver que básicamente tiene un espacio 2d de direcciones de tiempo (el $w,W$avión) pero luego solo se queda con 1d de ellos ( $w^2+W^2=1$) y llama así al universo para que el tiempo se doble como hormigas atrapadas en un cilindro que ni siquiera notan nada hasta que regresan al mismo lugar. No nos damos cuenta hasta que volvemos a la misma hora.

Pero ese espacio requiere que el pasado y el futuro luzcan iguales. Ese no es nuestro universo. Y cualquier sección en la que no des una vuelta completa en$w,W$el espacio parece una sección de

$$\{(t,x,y,z)\in\mathbb R^4\}$$ con métrica $d\tau^2=dt^2-dx^2-dy^2-dz^2$con tus tiempos viniendo de algún intervalo. Entonces, a medida que su tiempo va de 0/a $2\pi$en este espacio-tiempo y a medida que el ángulo de recorrido va de 0 a $2\pi$en el $w,W$avión todo se ve igual. Entonces, de repente, uno te lleva al pasado y el otro no.

No hay forma de hacer que el último espacio-tiempo se convierta en el anterior, incluso si se veían exactamente iguales para cada evento para cada intervalo menor de$2\pi$en longitud. Entonces, incluso cuando su espacio-tiempo le permite viajar en el tiempo, obligarlo a hacerlo es una cuestión diferente.

Y si su futuro no es el mismo que el pasado, ¿cómo puede conectarlos un espacio-tiempo continuo? no puede Por lo tanto, podría intentar encontrar una región pequeña que sea igual y tal vez se puedan conectar. Como un agujero de gusano que conecta tanto dos tiempos como espacios. Pero incluso si un agujero de gusano los conecta, es posible que no sea atravesable por cosas que viajan a menos de la velocidad de la luz.

Imagina un grupo de personas construyendo un puente muy largo, todos trabajando en diferentes secciones. El puente conectado tiene un año luz de largo. Tal vez todos terminan de conectar las partes al mismo tiempo y puedes intentar cruzar ahora, pero luego el equipo de ensamblaje se queda allí mismo y descansa para luego comenzar a desconectarlo un día después. Si es así, no hay absolutamente ninguna persona que pueda cruzar de un extremo al otro del puente de un año luz de largo. Resulta que la mayoría de los agujeros de gusano son así. Podrían conectarse a regiones, pero no de una manera en la que algo pueda atravesar de un lado al otro.

Me gustaría que fuera transitable, entonces generalmente necesita materia exótica. La materia exótica tiene una cantidad negativa de energía por volumen.

Pero, de nuevo, ¿cómo vas a hacer que se conecte al lugar que deseas si el pasado no construyó activamente un agujero de gusano también? Y si el pasado no te hizo salir de ese agujero de gusano, sería escéptico de que salgas intacto en el pasado si entras en el futuro. Pero solo estarías realmente asustado si en el pasado vieras, digamos, una explosión gigante salir del agujero de gusano.

Pero lo hace. Cuando observa cómo interactúan los campos cuánticos, parece que podría haber una explosión gigante tan pronto como un agujero de gusano se desincronice lo suficiente como para usarse como una máquina del tiempo y luego el agujero de gusano colapsa. Entonces, es exactamente como ese puente largo con, por ejemplo, los dos extremos envejeciendo a diferentes velocidades y cuando la ruta del puente y la ruta que no está en el puente (en el espacio normal) permiten una ruta de viaje en el tiempo cuando se combinan, entonces todo hace boom ( la explosión de energía es un poco inconsistente con la energía negativa).

Entonces, si sabe que el agujero de gusano tuvo una explosión gigante y fue destruido en el instante en que permitió viajar en el tiempo, entonces debería tener miedo de intentar correr hacia el final del futuro en el momento en que está a punto de explotar (conectarse con el pasado). Entonces, de nuevo, parece que puedes atravesarlo (tal vez) si tienes materia exótica pero no para volver a tu propio pasado.

Y esto parece suceder en general cuando incluyes efectos cuánticos. Entonces, la física clásica dice que tal vez si tienes materia exótica. Pero entonces la cuántica parece decir que no. Entonces parece que necesitamos la gravedad cuántica para estar seguros. Y no tenemos una teoría de la gravedad cuántica.

Que es la forma en que tenía que decir que tal vez y parece un par de veces. Pero ahora vayamos a la termodinámica, porque eso es lo que preguntaste.

Mira una planta que crece de una semilla. Tiene agua, luz solar y gases que se absorben y produce carbohidratos complejos. ¿No es eso disminuir la entropía de todo el hidrógeno, el oxígeno y el carbono? Sí. Pero aumenta más la entropía de su entorno.

Y aquí está la clave. En el momento en que disminuyes tu entropía, también aumentas la entropía de tu entorno en una cantidad mayor.

Imagine que algunas personas toman el genoma de una planta y usan la información para luego sintetizarla. Luego lo hacen crecer y luego lo congelan y lo ponen en una cápsula del tiempo y lo hacen orbitar un agujero negro cerca del horizonte de eventos para que un siglo sea 100 billones de años hacia el exterior (esto requiere combustible, una órbita de caída libre no puedo hacer eso).

Luego, en 100 billones de años, la gente lo encuentra y extrae el genoma. Luego, podría pretender que le devuelven esa información (aunque no lo hagan). Pero el punto es que en cada evento aumentaba la entropía. No hay magia que dé vueltas y más vueltas y necesite generar nueva entropía cada vez que vuelve a ver la película de su vida.

Porque piensa en ese primer universo el que se repetía después de un ángulo de$2\pi$en el$w,W$avión. Desde la perspectiva de cada parte de un camino en ese espacio todo parece normal. Obtienes algo de luz y gases y haces algo de azúcar y la entropía aumenta en general, pero tu entropía disminuye. Si tu entropía sube y baja, está bien siempre que te deshagas de cosas que aumentan la entropía de tu entorno cada vez que disminuyas tu entropía.

Entonces, la física clásica con materia exótica podría permitir viajar en el tiempo a través de un agujero de gusano y podría haber una planta que a veces aumenta su entropía ya veces la disminuye y cuando disminuye su propia entropía envía entropía al universo.

Puede dividir la película de su vida en cortometrajes, cada uno de los cuales filma un breve intervalo de tiempo y una pequeña región del espacio. Ninguno de los cuales rompe las leyes de la física. Y la Generalidad clásica se trata literalmente de hacer esos cortometrajes y unirlos.

Piense en ello como un hilo de oro en un trozo de tela que tiene números cosidos junto a él y en cada lugar donde el número en el hilo cambia de mayor a menor se ve salir un hilo de plata. Entonces, el hilo de oro podría ser un circuito cerrado, pero cada pequeña pieza sigue las reglas que se supone que debe seguir.

En la física clásica las reglas mismas. Las propias leyes de la física son reglas locales. Nosotros escribimos las reglas, son locales y tienen que reunirse.

Básicamente, la entropía no es un problema porque no existe una regla sobre seguir algo alrededor de un bucle varias veces. Las reglas dicen mirar las piezas pequeñas y asegurarse de que cada una esté correcta y que las piezas estén alineadas correctamente.

Como un dibujo de Escher. O uno de esos objetos imposibles. Las leyes de la física están escritas de esa manera. Si desea prohibir el viaje en el tiempo, debe prohibirlo explícitamente (como con la triangulación dinámica caudal) o esperar que sea técnicamente imposible (por ejemplo, que no sea materia exótica) o esperar que una física no local lo prohíba (como la mecánica cuántica).

La entropía no es el problema.