¿Es el espacio-tiempo un concepto real o es una imaginación?

Esta es otra pregunta profunda cuya respuesta no es fácil ni trivial. Esta pregunta (y sus implicaciones) es un importante proyecto de investigación en el Instituto Minkowski. Hay dos razones para eso: primero, porque fue Hermann Minkowski (profesor de matemáticas de Einstein) quien descubrió la estructura del espacio-tiempo del mundo (Henri Poincaré, quien publicó el resultado, antes de Minkowski), de que las transformaciones de Lorentz son rotaciones en cuatro dimensiones. espacio con el tiempo como cuarta dimensión, creía que ese espacio era simplemente un espacio matemático conveniente); segundo, creo que evitar enfrentar el problema de la realidad del espacio-tiempo podría ser la razón principal para que no haya avances en la física fundamental (tan revolucionaria como la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica) en las últimas décadas.

Usaré parte de mi respuesta a otra pregunta porque creo que su lugar es precisamente aquí.

Minkowski, quien introdujo y desarrolló la física del espacio-tiempo (plano), explicó en su conferencia Espacio y tiempo de 1908 que el espacio-tiempo representa un mundo real de cuatro dimensiones (Minkowski lo llamó morir Welt , es decir, el mundo).

Permítanme enfatizarlo lo más fuerte posible: los argumentos de Minkowski de que el mundo es tetradimensional con el tiempo como la cuarta dimensión, cuando se examinan detenidamente, parecen irrefutables, porque los experimentos que confirmaron los efectos relativistas cinemáticos serían imposibles si esos argumentos estuvieran equivocados y el espacio-tiempo no era más que un espacio matemático : ver “El mundo es de cuatro dimensiones: la prueba irrefutable de Hermann Minkowski”.

La reacción inicial de Einstein a la visión de Minkowski del espacio-tiempo y su física cuatridimensional asociada (también presentada por Minkowski) no fue del todo favorable: “Como los matemáticos han invadido la teoría de la relatividad, ya no la entiendo”.

Sin embargo, más tarde Einstein adoptó no solo la física del espacio-tiempo de Minkowski (que fue crucial para la teoría revolucionaria de la gravitación de Einstein como curvatura del espacio-tiempo), sino también la visión del mundo de Minkowski como evidente por la carta de condolencias de Einstein a la viuda de su viejo amigo Besso: “Now Besso se ha alejado de este mundo extraño un poco por delante de mí. Eso no significa nada. Las personas como nosotros, que creemos en la física, sabemos que la distinción entre pasado, presente y futuro es solo una ilusión tercamente persistente “.

Para aquellos que se preguntan cómo podríamos percibir que el tiempo fluye, si todos los eventos del espacio-tiempo no se dividen objetivamente en pasado, presente y futuro, ya que existen por igual, aquí está la explicación de Hermann Weyl (que plantea la cuestión de la naturaleza de la conciencia, pero sin embargo, es la única explicación significativa):

“El mundo objetivo simplemente existe , no sucede ; en su conjunto no tiene historia. Solo antes de que el ojo de la conciencia se eleve en la línea del mundo de mi cuerpo, una sección de este mundo” cobra vida “y pasa como una imagen espacial dedicada a la transformación temporal “.

La mayoría, si no todas, las teorías científicas son de naturaleza conductual en lugar de existenciales. Con esto quiero decir que las teorías son modelos de comportamiento. Describen cómo se comportan las cosas, no describen qué son las cosas. La teoría de la relatividad general de Einsteins proporciona predicciones de resolución excepcionalmente alta de resultados experimentales y observacionales. Como tal, es una teoría poderosa que exhibe una relación fuerte y útil con la realidad subyacente. Sus experimentos de pensamiento “Elevador” revelan mucho sobre la relación entre la masa inercial y gravitacional y la naturaleza de su equivalencia. Si bien proporcionan una visión profunda de algunos experimentos muy importantes, no explican por qué una masa estática tiene las mismas propiedades que un marco inercial bajo aceleración.

Aquí es donde entra en juego el verdadero genio de Einstein. Se dio cuenta de que la geometría euclidiana no podía acomodar esta relación, pero sí una geometría con dimensiones adicionales. Se volvió hacia la geometría de Riemann y el espacio de Minkowsky e incorporó estos conceptos en sus ecuaciones de campo, ¡y funcionó!

Así que aquí está el problema. La matemática del espacio-tiempo curvo proporciona una estrategia comprobable para validar la teoría de Einsteins y, cuando se prueba, los resultados son consistentes con sus predicciones. ¿Entonces que significa eso? Por lo menos, significa que su teoría tiene, como dije, “una relación fuerte y útil con la realidad subyacente”. ¿Eso significa que estas dimensiones adicionales son reales en un sentido físico o que algo más está sucediendo? La respuesta honesta es “Nadie lo sabe”. Hasta ahora, las pruebas de hipergeometrías reales no son concluyentes, pero los resultados de observación y experimentales son consistentes con su realidad.

La realidad física proporciona sus datos en formato euclidiano como una combinación de una marca de tiempo con valor real y una ubicación espacial tridimensional. Un continuo que puede vibrar y deformarse transporta estos datos al observador que percibirá en formato de espacio-tiempo. Una transformación de Lorentz convierte el formato de datos euclidianos en el formato de espacio-tiempo percibido. Esta es una transformación de coordenadas hiperbólicas. Si los objetos masivos deforman el campo de transmisión de información, entonces la información se ve afectada aún más.

Por lo tanto, el espacio-tiempo existe como un sistema de coordenadas especial.

Sí, de alguna manera lo es.

En opinión de Issac Newton, “existe una referencia absoluta de marco y dentro de ese movimiento absoluto existe.

Pero a la vista de Albert Einstein. “No hay un marco de referencia absoluto. Todo dentro de este universo depende del movimiento relativo y, por lo tanto, el movimiento absoluto deja de existir.

así que sí, el espacio-tiempo es real.

El espacio es real, el tiempo no lo es. El tiempo es una función cognitiva, no una propiedad del mundo real de la energía vibratoria. Primera ley de la termodinámica: la energía no se puede crear. El universo no es una creación. La energía no tiene tiempo. ¿Por qué pensamos que el tiempo es real? Debido a que el espacio se mueve (se desplaza por sí mismo) y los perceptores móviles tenemos memoria, por lo tanto, creemos que el tiempo es real, allá afuera, pero solo está aquí, dentro de nuestras mentes.

El espacio está intrínsecamente curvado, no “doblado” en curva por alguna supuesta fuerza externa. La gravedad no es una fuerza, es un efecto del espacio rodante:

Solo es posible 4D-Spacetime descrito por 3D-Space y las matemáticas. El tiempo ortogonal analizado generalmente se analiza en el espacio real. Sin embargo, cuando se analizan simétricamente 4-vectores co-y contra-variantes, uno tiene que describirlos en 4D-Spacetime complejo: (ct, ix, iy, iz). Entonces, basado en la relatividad, el espacio-tiempo en realidad debería analizarse (simétricamente) en el complejo 4D-Espacio-tiempo.

No. Es un modelo que intenta explicar la relatividad. Puede producir resultados numéricos aparentemente significativos, pero no tiene ninguna base en la realidad fundamental.

Definiendo los conceptos de energía por David Wrixon EurIng en la gravedad cuántica explicada

El espacio-tiempo es nuestro modelo de la realidad en la que existimos. Es un reflejo de la realidad en nuestra mente. Como tal, es real.