¿La física cuántica dice que vivimos en un universo ‘digital’?

La física cuántica tiende a mezclar ingredientes discretos y continuos. Sin embargo, diría que el espacio no se trata realmente como si estuviera formado por puntos discretos, lo que me hace pensar que el universo no está realmente compuesto de partes indivisibles.

En mecánica cuántica, el estado de una partícula individual viene dado por una función cuyo valor depende de una variable de posición que varía continuamente (y generalmente otros grados de libertad) cuando está en estado puro (o un operador en tales funciones cuando el estado no es puro ) Entonces, aunque no se presenta como compuesto de otras partículas en general, su propio estado tiene en principio detalles en una escala de longitud arbitrariamente pequeña.

Este mismo atributo sobrevive a las complicaciones introducidas por la teoría cuántica de campos hasta que se llega a la gravedad cuántica. El problema con esto es en parte que formular la gravedad cuántica no se considera un problema realmente resuelto. Sin embargo, el intento de red de giro puede dar pistas de cómo se verá.

Una red giratoria se encuentra en una superposición de estados, que pueden ser representados por un tipo de red individualmente. El estado representado por una red tiene una especie de discreción. Pero el estado general es una superposición de posiblemente infinitos de ellos. Esto no es exactamente como lo describe.

Déjame hacer una analogía. Supongamos que hay una señal periódica que varía continuamente con el tiempo. Eso tendría, como describí anteriormente, en principio, detalles sobre escalas arbitrariamente pequeñas. Ahora piense en su serie de Fourier. La serie de Fourier lo expresa como una suma de tonos puros cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia base en la que la señal es periódica. Eso en cierto sentido lo expresa más discretamente. Pero hay infinitos tonos puros, y la amplitud de cada uno es un número continuamente variable. Incluso si el número de grados de libertad es finito, el rango de posibilidades sigue siendo infinito.

Una propiedad que parecen tener las teorías bien formuladas es que puede proporcionar una aproximación tan buena al estado del sistema como lo desee utilizando solo una cantidad finita de información. En física cuántica, esta es la condición de que el espacio de estados sea separable, lo que significa que los estados pueden expresarse como superposiciones de estados tomados de un conjunto discreto. Pero esto no es lo mismo que decir que el estado en sí pertenece a un conjunto discreto de posibilidades. Los espacios continuos que se usan con mayor frecuencia también son separables, por ejemplo, los números reales se pueden aproximar usando decimales y señales periódicas continuas también de muchas maneras.

Las partículas que componen las “cosas” del universo se cuantifican definitivamente en bits en última instancia indivisibles. Sin embargo, su comportamiento cuantitativo puede ser continuo (energía cinética, momento, etc. ) o discreto (giro intrínseco y su proyección sobre un eje, por ejemplo). Al menos así es como lo vemos hoy.

Bueno, sí, he escrito varias veces y lo apoyo firmemente.

El punto es que las interacciones cuánticas son discretas (digitales en su terminología) en su naturaleza, descritas como pequeños cuantos cuyo comportamiento se modela utilizando varias funciones y campos de onda probabilísticos. El principal problema aquí es que la mecánica cuántica y sus derivados (QED, QFT …) se basan en el presunto espacio-tiempo continuo de tres (cuatro) dimensiones, que es un marco matemático para la mayoría de las ecuaciones basadas en herramientas matemáticas muy bien desarrolladas como ecuaciones diferenciales, etc. Sin embargo, la mecánica cuántica en sí misma “ligeramente” cambia esta noción arraigada del espacio-tiempo y cuando uno quiere ubicar una partícula, ya no es un punto, sino una función de onda volumétrica que da la probabilidad de que esta partícula pueda interactuar con otra cosa cuyas funciones de onda parecen compartir mismo espacio (tiempo). En mi opinión, estas funciones de onda son solo “proyecciones” de “puntos” discretos (partículas, eventos …) a lo que llamamos espacio-tiempo, es decir, a un conjunto promediado, macroscópico y matemáticamente consistente de “dimensiones”.

En mi opinión, el espacio-tiempo puede construirse matemáticamente a partir de redes discretas utilizando una especie de transformada de Fourier discreta: no hay espacio y tiempo predefinidos allí como los concebimos, es decir, es independiente del fondo. Varias teorías están tratando de hacer eso (conjuntos causales, gravedad cuántica de bucles …), pero generalmente su principal debilidad es que están tratando de parecerse al espacio-tiempo en forma de pequeños “píxeles”, es decir, volúmenes de Planck, espuma cuántica o similar. el espacio-tiempo no es granular , es decir, no es discreto en ese sentido.

Existen otras numerosas razones para pensar de esta manera, por lo que puede leer algunas de mis respuestas a temas similares (esta respuesta ya es demasiado larga). Estoy seguro de que encontrará sugerencias útiles sobre el espacio-tiempo y para qué lo malinterpretamos habitualmente.

Podría ver esto si asumimos que las partículas en superposición no están realmente en el universo, sino que estamos haciendo clic de un lado a otro (de vez en cuando) entre el espacio-tiempo y una dimensión paralela para dar la apariencia de una onda. Esto supondría que el Principio de incertidumbre es un tipo de programa que existe en el límite del espacio-tiempo y da a las partículas sus órdenes de marcha. Entonces, en el túnel cuántico, una partícula se apagará cuando llegue a un límite y haga clic de nuevo más allá del límite. Se podría considerar que un neutrino pasa menos tiempo en el espacio-tiempo (encendido) y más tiempo en una dimensión paralela (apagado) que explica su pequeña masa. Una analogía sería la película que pasa por un proyector que da la ilusión de un movimiento continuo en la pantalla. Diversión pensó expriment.

La física cuántica se basa en la cuantización y el comportamiento de las ondas de los sistemas microscópicos (objetos atómicos y subatómicos), estos sistemas están hechos de partículas, algunas de estas partículas son hasta ahora fundamentales, como los leptones (e, e +, u, u + , tau +, v, v-) y los quarks (u, d, s, c, bt, sus antis!). Estas son las partículas más pequeñas como bloques para acumular materia. Por supuesto, un concepto digital como concepto matemático es válido aquí, si pensamos en la estructura de la materia que está construyendo la estructura del universo. Pero esta conclusión puede basarse también en el nivel macroscópico de la estructura del universo que se rige según la mayoría de las leyes clásicas de la física clásica. Por lo tanto, el universo está formado por numerosos objetos celestes, pequeños, medianos, grandes y muy grandes, desde los electrones y los quarks hasta los agujeros negros. La física cuántica describe e intenta para entender su estructura, desde los 10 ^ -36 segundos después del big bang hasta la estructura de la materia. Esta es la naturaleza de la construcción de la materia y el universo, no debido a la física cuántica, pero QP descubre esta estructura y descubre Su interpretación.

Quanta no se puede dividir en pedazos más pequeños, pero esto no significa que vivimos en un mundo digital. Al menos, por ahora no vemos nuestro mundo como digital. Esto puede cambiar en el futuro, ya que no entendemos la descripción cuántica en su totalidad.

Pero por ahora: aunque los cuantos mismos no son divisibles, podemos describir el mismo objeto dividido en diferentes cuantos, en infinitas formas. Por lo tanto, no es como si se pudiera describir un objeto verdaderamente digital.

No, no lo creo. No creo que diga que vivimos en un universo de piezas finitas, aunque hay muchas piezas finitas. Creo que dice que es una escala por debajo de la cual el universo realmente no es exacto. El universo no se divide en celdas de longitud de Planck, pero nada podrá resolverse con una precisión más fina que la longitud de Planck. En el nivel más profundo, la incertidumbre gobierna, no los mínimos finitos. Entonces, el universo no es digital sino analógico de la manera más profunda posible: impredecible.

No dice nada por el estilo.

Hay una teoría que dice que podríamos estar viviendo en un universo matemático, pero es la teoría menos aceptada de muchos otros.

Sé que el universo parece poseer cualidades que casi lo hacen parecer que es una ecuación muy compleja que se desarrolla a sí misma.

El universo es complejo sin duda. Pero iría tan lejos como para decir que vivimos en un universo “digital” … ¡No! No sin muchos más datos que los disponibles actualmente.

Se dice que un agujero negro curva el espacio y el tiempo a un punto unidimensional conocido como singularidad, también dice que el espacio y el tiempo están infinitamente curvos. Así que creo que el universo puede tener un punto infinito que lo hace “análogo” en cierto sentido.

Existen las teorías cuánticas que definen los componentes fundamentales de la realidad como una especie de cuantos, con el espacio y el tiempo como propiedades emergentes.

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