¿Cómo puede suceder algo cuando el tiempo no existe?

La relatividad general es una teoría local. Eso significa que describe el espacio-tiempo cerca del punto que estás mirando, pero no dice nada sobre la estructura a gran escala del espacio-tiempo.

Ahora bien, esto puede parecer no relacionado con su pregunta, pero en realidad es la clave de por qué decimos que el tiempo comenzó en el Big Bang. Si hacemos algunas suposiciones aparentemente sensatas sobre el universo, podemos resolver la ecuación de Einstein y obtener la métrica FLRW . Esta métrica nos permite comenzar en nuestra posición actual y retroceder hasta el Big Bang para ver qué sucede. Mientras hacemos esto, estamos calculando una geodésica, que es simplemente la curva en el espacio-tiempo seguida por un objeto que se mueve libremente. El punto clave de esto es que desde algún punto de nuestra geodésica, por ejemplo, yo sentado escribiendo esto, usamos la métrica para calcular los puntos inmediatamente anteriores, luego desde allí usamos la métrica para calcular incluso puntos anteriores y así sucesivamente hacia atrás en el tiempo hacia el Big Bang.

El problema es que a medida que calculamos hacia el Big Bang, la métrica se vuelve más y más grande, y en el momento del Big Bang se vuelve infinita. No puedes hacer aritmética con infinito. Sería divertido especular qué$\infty$veces 0 lo es, pero cuando este tipo de expresión surge en Física significa que tenemos que admitir que no podemos calcular lo que está pasando.

Es por eso que a menudo oirás decir que el tiempo comenzó en el Big Bang. Es porque no podemos calcular hacia atrás en el tiempo desde ese punto. Eso no significa necesariamente que no hubo tiempo antes del Big Bang, solo significa que no tenemos forma de calcularlo a partir de la Relatividad General. Si crees en la cosmología cuántica de bucles , esto predice que hubo un rebote en el Big Bang, por lo que podemos seguir las geodésicas a través del Big Bang y hacia un universo anterior. Sin embargo, esto es altamente especulativo.

Por cierto, obtienes exactamente el efecto contrario si caes en un agujero negro. Si te lanzas a un agujero negro estático, tu geodésica se describe mediante una métrica llamada métrica de Schwarzchild . La métrica te permite calcular tu camino hacia el centro del agujero negro (la singularidad), pero cuando llegas al centro, la métrica se vuelve infinita y no puedes calcularla más. A menudo se dice que el tiempo se detiene en la singularidad central de un agujero negro.

Nuestra experiencia diaria del tiempo es diferente de lo que los físicos creen que es el tiempo.

El tiempo es solo una especie de dimensión adicional. Imagina que nuestro universo fuera bidimensional en el espacio como la superficie de una mesa. Ahora piense en el tiempo como una tercera dimensión, que sube verticalmente desde la mesa.

Cada instantánea en el tiempo de este universo bidimensional es un plano bidimensional paralelo a la superficie de la mesa. Todas las instantáneas juntas dan un espacio-tiempo tridimensional.

Nuestro universo "real", que tiene 3 dimensiones en el espacio, puede verse como un espacio-tiempo de 4 dimensiones.

Las partículas que se mueven a través del espacio cuando pasa el tiempo se transforman en líneas en este espacio-tiempo.

Pero cuando pensamos en el tiempo de esta manera, como una especie de dimensión, perdemos las cosas: movimiento, movimiento, causa y efecto. Y el universo parece ser un lugar absolutamente determinista, donde todo está en su lugar "desde el principio" porque en este universo no hay nada que podamos "sentir" como el tiempo. Pero esto no es cierto.

Las leyes de la naturaleza son capaces de describir un espacio-tiempo como el que describí aquí que sería experimentado como espacio y tiempo separados para los seres inteligentes dentro de este universo. Así que esto no es una contradicción del tiempo tal como lo experimentamos en nuestra vida diaria.

Entonces, este universo no tiene bordes ni límites en todas sus dimensiones espaciales, por lo que es infinito en el espacio. Pero puede tener un límite en su dimensión temporal. Piense en la superficie de las mesas como este límite de tiempo. El universo es todo lo que está encima de esta mesa. Nada DENTRO de este universo puede estar debajo de esta mesa, porque el "tiempo" debajo de esta mesa no existe.

Me sorprende que haya una explicación muy simple que viene directamente de la relatividad especial y que nadie parece darse cuenta (nunca la veo en ninguna parte): el momento adecuado de las partículas en un proceso de colisión o creación/aniquilación.

El tiempo universal de la cosmología es el "tiempo propio" del universo, tal como lo definen los observadores localmente en reposo con el fluido cósmico (es decir , observadores comóviles ). Por lo tanto, para lo siguiente, puede reducir conceptualmente todo el universo como una simple partícula que surge de algún proceso de colisión/creación.

En relatividad especial , el tiempo propio$\tau$de una partícula no tiene ningún sentido antes de que la partícula haya sido creada en un proceso dado. No significa que no hubo tiempo antes de que se creara la partícula, solo significa que el tiempo propio de la partícula no existe ya que la partícula no está allí (el tiempo es un concepto relativo en relatividad). Antes del proceso de creación, puedes tener otras partículas con su propio tiempo. En el proceso de creación, algunas partículas se anularon y crearon una nueva. Este es el "comienzo" de su nuevo universo (visto aquí como una "partícula").

Así que preguntar qué fue antes del evento del Big Bang (y qué lo creó) es como preguntar cuál fue el momento adecuado antes de que se creara la partícula. ¡No había tiempo propio en absoluto antes de su propia partícula! ¡El tiempo adecuado se creó "al mismo tiempo" que la partícula misma! Puede que haya habido (o no) otros universos que "colisionaron" (es decir, colapsaron/interactuaron/aniquilaron/lo que sea), ¡pero no podemos conocerlos simplemente siguiendo nuestro propio tiempo universal!

Aquí es donde la Relatividad General se está desmoronando, ya que no puede retrodecir los eventos que "produjeron" el Big Bang (ver la respuesta de John Rennie). Para eso, necesitaríamos una especie de "teoría de la relatividad" de la Relatividad General, es decir, una teoría de universos en colisión/interacción/aniquilación, es decir, una teoría de cambios de topología . Dado que la Relatividad General se basa en la Geometría Diferencial, solicita una variedad con una topología determinada. Una vez que tienes una topología, tienes que quedarte con ella, dentro de la Relatividad General. Una singularidad (en el espacio o en el tiempo) es una señal de que debería haber algún cambio de topología, es decir, un cambio de variedad.

Dado que la colisión/creación/aniquilación de partículas es descrita por la mecánica cuántica, el cambio de topología que pide la Relatividad General debería ser un fenómeno mecánico cuántico (esto no es sorprendente: la mayoría de la mecánica cuántica se trata de límites, es decir, ¡topología!).

Depende de lo que quieras decir con 'no puede suceder'.

Regrese a un período antes de ver ese documental, pero no tan atrás, el tiempo no existía, en la antigua Grecia comenzó un debate acalorado entre Platón y su alumno Aristóteles, sobre la naturaleza del conocimiento. En última instancia, los puntos de vista de Aristóteles nos dieron teorías como la causalidad y se centraron en los comportamientos observados, particularmente en el mundo natural, y Platón dedicó su tiempo a pensar en generalidades. En resumidas cuentas, esto es que el conocimiento sobre las cosas que podemos experimentar directamente se conoció como física, y lo que no podíamos, como metafísica.

A medida que la ciencia avanzó y aumentó nuestro conocimiento del universo físico, el pensamiento aristotélico dio paso a la mecánica newtoniana, que dio paso a la relatividad en una escala cósmica y a la mecánica cuántica en una escala micro, sin embargo, la división entre la física y la metafísica no ha desaparecido. , aunque la definición de lo que es físico y lo que es metafísico ha cambiado.

Originalmente, la 'física' era materia y la 'metafísica' era información sobre 'cosas'. Sin embargo, con la relatividad y la teoría de la información sabemos utilizar la idea de un cono de luz. Como sabemos que ocurrió el big bang, supongamos que en el primer instante, los fotones de luz comenzaron a propagarse desde la singularidad en el centro del big bang y continuaron propagándose hasta hoy. Si observa este evento en el tiempo, verá lo que parece una onda en un estanque que representa hasta dónde se propagó la luz. Sin embargo, si observa esta propagación de la luz a lo largo del tiempo, verá un cono donde el borde del cono es la distancia más grande que la luz ha viajado desde que comenzó a través del espacio y del tiempo, pequeño al principio, pero cada vez más grande con el tiempo. avances.

No podemos conocer nada fuera de este cono, ya que la luz no puede viajar más rápido que la luz. No se puede intercambiar información de eventos más allá de este cono. Desde este punto de vista, la física sería todo espacio/tiempo y cosas relacionadas dentro del cono de luz que comenzó con el Big Bang. Todo lo exterior, como los universos adicionales, sería 'metafísico'. Podemos pensar en ellos racionalmente, pero no podemos obtener información directa. Podemos llamar a este cono un cono de luz o un cono de información.

En consecuencia, dado que el espacio y el tiempo comenzaron a existir en el mismo instante, y dado que el espacio y el tiempo están relacionados, y dado que estamos dentro del cono de luz del espacio/tiempo, podemos estudiar, hurgar, pinchar, probar y derivar información sobre el espacio/tiempo y cosas internas, es decir, cosas naturales u observables, que actúan de manera comprobable y repetible. Cosas fuera de esto, sin embargo, no podemos estudiarlas, como observarlas directamente, o experimentar con ellas. Entonces, preguntar sobre las condiciones antes de que hubiera tiempo no es observable. Eso no significa que no podamos razonar al respecto (por lo que no es irrazonable), pero no es una pregunta 'científica'. Entonces, preguntar qué sucedió antes de que hubiera tiempo podría ser una pregunta filosófica, tal vez incluso teológica, pero el hecho es que no podemos hacer juicios científicos al respecto, ya que la ciencia es el estudio de lo físico (es decir, natural), no cosas metafísicas. Debemos hacer juicios metafísicos.

Entonces, intentemos hacer algunos juicios metafísicos razonables: todo lo que tiene un comienzo tiene una causa (todavía no hemos encontrado nada que no lo tenga, por lo que es repetible y observable; disputar esto sería 'fe'). El universo tiene un comienzo, así que tuvo una causa. La causa del universo existe fuera del tiempo, por lo que debe ser atemporal. Una causa que es atemporal es eterna, así que la causa del universo es eterna. Cada cambio representa una diferencia observada en el tiempo. Una causa eterna fuera del tiempo, por lo tanto, no puede cambiar. Por lo tanto, la causa del universo debe ser atemporal e inmutable.

etc.

Entonces, para responder a su pregunta, algún evento antes del tiempo no puede simplemente 'suceder' ya que 'suceder' presupone tiempo. Sin embargo, puede tener un propósito eterno, realizado como un evento histórico por un observador consciente, posterior a la causalidad del tiempo y el espacio, desde dentro del cono de luz de este sistema. Con respecto a las causas eternas e inmutables, no tenemos una forma científica de observar tales cosas, incluso si podemos razonar sobre ellas.

He visto el documental, y esto es lo que entendí después de unos días pensando. Si estás familiarizado con la mecánica cuántica, sabrás que las partículas de materia (los electrones, por ejemplo) pueden aparecer de la nada. Esto sucede en todas partes y todo el tiempo en los átomos, donde los electrones aparecen y desaparecen en puntos "aleatorios" alrededor del núcleo. Dado que este fenómeno ocurre en todas partes todo el tiempo, no va en contra de las leyes de la naturaleza y la física aparecer de la nada. Tenemos el ejemplo con nuestros electrones, que hacen exactamente eso todo el tiempo. Ahora, aplica este conocimiento al Big Bang y al Universo en su totalidad. El Universo podría haber aparecido de la nada, sin motivo aparente, sin violar las leyes de la naturaleza y de la física. El tiempo también se habría "materializado" en el momento exacto del Big Bang.

(Por otra parte, te hace preguntarte si el Universo no es solo un electrón en otro mundo...)

Piense en ello como cómo ahora sabemos que "nuestro universo" se está expandiendo y acelerando en expansión hasta el punto de que eventualmente no habrá nada a nuestro alrededor y solo podremos ver oscuridad, solo en nuestra galaxia visible. Ahora vemos cómo todo en "nuestro universo" es el resultado de las matemáticas posteriores al Big Bang que dispersan todo hacia afuera. Ahora, para expandirse, ya tendría que haber un espacio vacío donde todo lo que vemos fuera son solo fragmentos de lo que sea que creó el Big Bang en primer lugar, lo que resulta en el universo que ya existe en primer lugar. Ahora, el "tiempo" es solo relativo a la perspectiva de "nuestro universo" en cuanto a la creación de todo lo que podemos ver y teorizar desde que fue creado por el Big Bang pero antes, dentro y fuera de "nuestro universo conocido". hasta el último y más lejano objeto posible que todavía se está expandiendo, el "tiempo" no es en realidad qué o cuándo pensamos. Siendo como algo que no puede venir de la nada se relaciona con el comienzo de esto de cómo eventualmente la expansión dejará en paz a nuestra galaxia. Ahora que había espacio para expandirse antes de nuestro Big Bang, lo que hizo que el Big Bang de nuestra existencia fuera la reacción de dos cosas para crear este único evento. Si el universo, no "nuestro universo", es una cantidad desconocida de espacio de quien decir que nosotros donde ocurrió el único Big Bang. Si finalmente nos expandimos tanto que nunca veríamos la luz de nada, entonces, ¿cómo sabemos que esto no ha sucedido muchas veces antes en este espacio infinito y desconocido que es el universo? ¿Cómo no sabemos que nuestro Big Bang no es t el resultado de los remanentes de otros dos Big Bangs que ocurrieron en algún lugar del universo, el espacio vacío, nuevamente no es "nuestro universo" siendo que pensamos que todo fue creado de la nada, y se expandió hasta el punto de estar solo, donde finalmente se encuentran y chocan creando nuestro Big Bang. Dicho esto, entonces el tiempo no es en realidad el tiempo, sino solo el tiempo que percibimos y que lo que creó nuestro Big Bang tenía su propio tiempo separado que habría sido percibido por el origen de su propia existencia.

Por Matt Marsden...

Creo que puede encontrar que el problema aquí está en la pregunta. Preguntar "¿Cómo puede suceder algo cuando el tiempo no existe?" - implica que 'El tiempo existe' y que ' Se necesita tiempo ' para que las cosas puedan suceder.

Mucha gente parece 'asumir' que el tiempo existe, y que es 'necesario' o 'pasa' a medida que suceden las cosas, pero todas las 'pruebas' aparentes de esto que he leído pueden ser seriamente cuestionadas y, en mi opinión, infundadas.

La observación directa del mundo que nos rodea muestra que existen 'cosas' y que pueden moverse, cambiar e interactuar, etc. donde hay energía.

La consideración cuidadosa de la OMI muestra que la observación directa de cómo existe y cambia el mundo que nos rodea, en realidad no prueba ni sugiere, que además de lo que vemos, también existe 'un pasado' o 'un futuro' o una cosa llamada 'tiempo'. Aunque si sobre extrapolamos lo que observamos, puede dar una muy sutil falsa impresión, o 'ilusión' de que existe 'tiempo' y en particular 'el pasado'.

Mientras caminamos por el mundo, cambiamos constantemente el contenido de nuestras mentes.

Es decir, a medida que la materia existe e interactúa a nuestro alrededor, vemos que las cosas se mueven y cambian, y esto cambia el contenido de nuestra mente de una forma muy organizada.

Y, podemos 'LLAMAR' a algunos de estos contenidos cambiados 'el pasado', y podemos 'LLAMAR' a algunas de nuestras imaginaciones 'El' Futuro, y a partir de esto podemos (erróneamente) suponer que tenemos pruebas de que 'EL' pasado y 'EL' futuro, y por lo tanto existe 'Tiempo'.

Y entonces podemos asumir que ' se necesita tiempo ' para que las cosas puedan suceder.

Pero, de hecho, creo que encontrará que las cosas simplemente existen e interactúan, o como sugirió Einstein, pero no pudo explicar cómo, 'el tiempo... es una ilusión persistente'.

En otras palabras, mientras que nuestros 'recuerdos' parecen señalar o probar la existencia de 'otro' registro de eventos llamado 'el pasado', de hecho no es obvio, ni probado, que 'EL' 'pasado temporal' realmente exista. .

así, por ejemplo, atemporalmente a grandes velocidades (SR) o cerca de un agujero negro (GR), las cosas pueden, de hecho, 'cambiar más lentamente', pero esto no prueba que las cosas sucedan más lentamente porque existe una cosa llamada 'tiempo', y pasa más lentamente de un lugar invisible llamado ' futuro ' a un lugar invisible llamado ' pasado '.

Y tenga en cuenta que no podemos afirmar que...

A - 'todos saben que 'tiempo es solo una palabra que todos usan para describir todo el movimiento que vemos',

y luego también reclamar

B - El pasado y el futuro existen realmente, y el 'tiempo también es una cosa real, conectando el 'pasado' y el 'futuro' y se necesita Tiempo para que las cosas puedan suceder.

(Y peor aún, afirmar que 'todos saben que el tiempo es solo una palabra', y luego preguntar si podemos 'deformar' o 'viajar a través' del Tiempo, etc.).

Por lo tanto, en mi opinión, no es válido decir que 'no habría 'tiempo' antes del big bang', a menos que Hawking, u otra persona, haya producido tanto 'una buena razón para sospechar inicialmente que el tiempo existe' como 'un experimento que prueba la existencia del tiempo'. .

mate bienvenido

(Autor de ' Una breve historia de la ATEMPORALIDAD ')

(Atemporalidad en el Observatorio de Greenwich)