Usando la decoherencia cuántica como plataforma de lanzamiento, ¿puede mostrarnos cómo derivar la noción clásica intuitiva del tiempo?

El “tiempo clásico” es realmente más sobre la entropía que sobre la mecánica cuántica. El universo existe en algún estado de orden local relativo. Por procesos estocásticos ordinarios (es decir, clásicos) (“aleatorios” en el sentido de “no dirigidos hacia un objetivo particular”, muchos elementos individuales cada uno haciendo lo suyo), es más probable que terminen en un estado de desorden más alto que uno más bajo. Eso, en la raíz, es la flecha del tiempo.

La forma habitual de ilustrar es con una caja de zapatos con moléculas de gas en un lado de la caja. Las moléculas tenderán a llenar la caja simplemente debido a todos los lugares aleatorios a los que pueden ir, es muy improbable que todas tiendan a terminar en la misma mitad.

Donde la mecánica cuántica y la decoherencia entran en juego es que pasamos de un conjunto de reglas en las que ni siquiera se puede referir de manera significativa al tiempo y la posición con precisión, a una donde sí se puede. En el nivel cuántico, simplemente decir que “todos los átomos están en la misma mitad de la caja en ese momento” no es algo que se pueda decir. Solo puede hablar sobre formas de onda e interpretarlas como probabilidades, y una noción como “todo en la misma mitad al mismo tiempo” termina siendo muy difícil de expresar, y con esta gran cantidad de “pendiente” alrededor de los bordes, incluso cuando tú lo haces.

Pero lo notable es que cuantas más partículas empaques, más se comportarán como un sistema clásico. Eso es decoherencia. Es muy parecido a tirar dados: el valor de la próxima tirada de dados es desconocido, pero el promedio de los próximos 10,000 es bien conocido. La mecánica cuántica permite situaciones en las que esas tiradas de dados se afectan entre sí de manera contradictoria, pero solo en casos de aislamiento extremo: cuanto más haya, más tenderán hacia el promedio.

Entonces, esa es la historia: el comportamiento de una sola partícula aislada estará dominado por los elementos de mecánica cuántica, en los que el “tiempo” y el “espacio” son muy confusos. Pero para el momento en que se juntan unos miles de ellos (una cantidad demasiado pequeña para ver incluso con un microscopio), se fuerzan mutuamente más de lo que se espera, con un tiempo y espacio bien determinados. A partir de ahí, la larga transformación de baja entropía a alta entropía te da la flecha del tiempo.

Gracias por preguntar. Permítanme intentarlo y ofrecer algunas ideas coherentes sobre este tema.

La flecha clásica del tiempo existe porque el universo comenzó su existencia en un estado de baja entropía. Si el universo hubiera comenzado en un estado de máxima entropía, no habría una flecha clásica del tiempo, a pesar de la física cuántica.

La decoherencia es solo uno de los muchos mecanismos por los cuales la entropía de un sistema puede aumentar. Tome un sistema cerrado que consta de un aparato y su entorno. Supongamos que el aparato está inicialmente en un estado coherente, pero a través de la interacción con el entorno, se descodifica. Este proceso aumenta la entropía general del sistema.

Pero no necesitamos física cuántica para tener procesos que aumenten la entropía. La física estadística se basa simplemente en la noción de que los microestados del sistema son desconocidos / incognoscibles. La física cuántica proporciona una explicación conveniente de por qué los microestados (clásicos) son incognoscibles, pero incluso en un mundo cuántico, no todos los estados iniciales de baja entropía son estados coherentes.

Entonces, aparte del hecho de que suponer la existencia de un aparato coherente equivale a suponer un estado inicial que no es un estado de máxima entropía, no veo una conexión directa. No creo que se pueda derivar la noción de tiempo clásico de la decoherencia, porque el tiempo clásico puede existir sin decoherencia. Esa es mi comprensión de todos modos.

Esta es la mejor explicación que he encontrado personalmente de por qué el tiempo parece ser una calle de sentido único. Sin embargo, no es un argumento de la decoherencia cuántica, sino de la cosmología. El profesor, Leonard Susskind, es un físico cuántico muy importante en Stanford. Si está presentando un argumento de la cosmología y no de la decoherencia cuántica, estoy razonablemente seguro de que el argumento que está pidiendo no ha sido bien articulado. ¡No quiere decir que no puede ser! Tiene mucho sentido intuitivo.

Aquí, el profesor Leonard Susskind expone lo que él cree que es el actual (2013) entendiendo por qué el tiempo fluye en una dirección. Se acerca sigilosamente al tema al observar diferentes modelos cosmológicos y suposiciones durante aproximadamente una hora, y solo presenta una respuesta adecuada en unos minutos de especulación a las 58:30 aproximadamente.

La noción clásica de las cosas no necesita física cuántica, la noción cuántica de las cosas no puede volverse intuitiva usando la física clásica.

Su pregunta es como pedir derivar la tierra plana aristotélica intuitiva, utilizando
Las leyes de Kepler del movimiento planetario como su plataforma de lanzamiento.

No puedo esperar para leer las respuestas de los demás, ya que esto está muy por encima de mi cabeza … Todo lo que sé es que el Tiempo hiere a todos los talones y el Tiempo no espera a nadie.