¿Es el universo fundamentalmente ‘escala invariante’ o ‘escala relativa’?

Lo que es algo esencialmente complejo “fundamentalmente” es pedir una abstracción (simplificación) que destruya la esencia de lo complejo. Por lo tanto, es una pregunta engañosa, una pregunta que solo puede dar respuestas incompletas engañosas que pierden el punto.

Esta es una pregunta. Nuestro universo, en lo que respecta a las leyes de la naturaleza, puede considerarse útilmente dividido en tres asintóticamente (es decir, mejor y mejor aproximación, no en un sentido absoluto, que no existe cuando se habla de escala) distintas regiones de escala como en lo que respecta al carácter de la ley física:

  1. Escala cuántica y menor, básicamente desde la escala molecular hasta la escala de Planck y más allá
  2. La escala cosmológica, cualquier cosa en una escala de Mega Parsecs y más allá
  3. Todo en el medio, la región normal.

En la región normal, todas las leyes naturales escalan linealmente, con masa, tiempo, fuerza, carga, tiempo, en las otras dos regiones la escala ya no es lineal, pero las leyes correctas de la naturaleza aún se aplican, simplemente no muestran escala lineal en todo nunca más. No hay una verdad fundamental, hay regiones de escala donde las diferentes verdades son la mejor aproximación.

Creo que una simple inspección responde a esto. Ambas propiedades que mencionas son propiedades comunes en clases específicas de fractales. Los fractales surgen en la naturaleza todo el tiempo, como señaló Benoit Mandelbrot en su libro increíblemente grueso, pesado pero en realidad bastante informativo sobre la geometría fractal de la naturaleza.

Sin embargo, cuando entra en más detalles, las costas, los árboles, las hojas, las nubes y las montañas son solo fractales dentro de un rango específico de parámetros. Siempre hay un componente o sistema dentro del sistema más grande que rompe el patrón. Puede ser fractal en sí mismo, pero si lo es, es un sistema fractal diferente, con su propia dimensión de Hausdorff.

A gran escala, no se ve la autosimilitud en absoluto. Un sistema solar no se parece a un grupo de estrellas. Un grupo de estrellas no se parece a una galaxia. Se podría decir que hay una medida de auto-similitud entre un sistema solar y una galaxia, pero hay que seleccionar el sistema solar y la galaxia para que se ajuste a eso, lo que derrota al objeto. Una galaxia no tiene nada en común con un supercúmulo de galaxias, y la estructura de más alto nivel tiene más en común con una araña borracha que con cualquier cosa que los astrónomos hayan visto en cualquier otro lugar.

Pensar en la pregunta me lleva a una observación. Las propiedades se repiten, aquí y en todas partes. No en ningún orden que sea obvio para mí, pero están ahí. No parecen relacionarse con la escala, excepto en el sentido de que los fractales son auto-similares en un rango de escalas. No me queda claro con qué se relacionan. Sin embargo, encontrará sistemas que no tienen una relación mecanicista o de escala obvia entre sí con propiedades organizativas que razonablemente puedan interpretarse como relacionadas.

Realmente no quiero desviar esta publicación a una discusión sobre algunas ideas que se me ocurren, está fuera de tema a su pregunta, así que me limitaré a decir que la noción de que el universo se ve (aproximadamente) igual independientemente de dónde se encuentre, es falso al inspeccionar el espacio (sospecho que alguien en el vacío no verá lo mismo que alguien en una Gran Muralla) y por el tiempo (las épocas son muy distintas). No existe una posición privilegiada dentro del universo, pero existen distintas clases de posición.

Si resulta que cualquier “constante fundamental” no es ni fundamental ni constante (y los físicos de buena reputación lo han sugerido, incluso cuando está sobrio), entonces la definición de “posición privilegiada” varía un poco, ya que las observaciones y acciones imposibles en una clase podrían ser posibles en otro. Las posiciones podrían tener diferentes privilegios. No hay evidencia real de que este sea el caso, las constantes parecen seguras por ahora, pero la idea surge cada vez que hay una observación que no tiene sentido. Si puede variar C, G, Mu o cualquier otro valor fundamental, es posible adaptar la observación a la teoría existente. Es eso o aceptar la teoría de la inflación, el big bang, el mundo no está a lomos de cuatro elefantes parados sobre una tortuga (con las tortugas hacia abajo), y otras nociones consideradas absurdas.

Sin embargo, es importante recordar que lo absurdo de una noción no es una prueba útil de su precisión. Se han propuesto alternativas a la teoría del agujero negro que fueron tan absurdas como puede ser, pero no dieron resultado (aunque todavía pueden ser ciertas en algunos universos). Parece requerir un tipo especial de absurdo.

(Si la teoría de cuerdas y muchos mundos son correctos, entonces cualquier posición fuera de la hiperesfera descrita por nuestro universo es privilegiada con respecto a nuestro universo, ya que un observador en ese punto vería teóricamente todo el espacio-tiempo como un todo estático, con cero incertidumbre. Todas las posibilidades existen simultáneamente. La física, por lo tanto, tiene la noción de privilegio variable, pero observará un disgusto general por una dimensión cronológica fuera de nuestro universo. Las observaciones e interacciones toman tiempo, por lo que si no existe, entonces la posición privilegiada tiene sin impacto y puede ignorarlo como un elemento innecesario para la hipótesis).

El resultado es que no hay uniformidad o regularidad a través de la escala, la distancia o el tiempo y, por lo tanto, no es necesario explicarlo.

No entiendo completamente esta pregunta. Yo diría que a pesar de la teoría de la relatividad que elimina cualquier meta rejilla espacial universal o la belleza de los fractales invariantes a escala, el universo está muy vinculado a la escala.

  • Las estrellas no son tan pequeñas como una mano o tan grandes como una galaxia.
  • La masa de las estrellas se puede medir por su espectro térmico.
  • Los átomos son de cierto tamaño.
  • Se podría medir el movimiento relativo al universo a través del CMB o los cambios rojos.
  • Podrías encoger una casa, pero si la hicieras más grande se derrumbaría.
  • Las longitudes de onda cuánticas corresponden a energía específica.
  • Cuando giro las estrellas se ven girar.
  • Las velas estándar son velas estándar.

Todas estas cosas y la información que podemos obtener dependen de una escala y relaciones específicas.

No. Resulta que la velocidad de la luz y la constante de Planck hacen que el universo no sea invariante en la escala que importa.

Lo extraño es que algunos modelos del multiverso crean sistemas que son invariables a escala, pero las escalas son mucho, mucho más grandes que el universo que podemos ver.