Dada la información completa sobre el universo para un instante dado, ¿se puede predecir el estado del universo en el siguiente instante?

El problema aquí es que, a nivel cuántico, parte de la “información sobre el universo” se enumera como probabilidades, no como hechos conocidos. De hecho, el Principio de incertidumbre de Heisenberg explica cómo el conocimiento preciso en algunos datos le impide conocer con precisión una variable de par.

Entonces no. La mecánica cuántica dice que su premisa es imposible, e incluso si ignora la incertidumbre, ya que gran parte de la información es solo fáctica después del hecho, solo podrá aproximar el “próximo instante” en función de las probabilidades de eventos en el nivel cuántico

Echemos un vistazo a solo un ejemplo:
La desintegración radiactiva es donde un isótopo de un átomo es inestable y eventualmente emite una partícula alfa. Esto transforma el elemento en un elemento diferente con un número atómico más bajo.

El proceso de descomposición real es aleatorio. Podemos medir la probabilidad, pero no podemos predecir qué átomos se desintegrarán en el próximo momento. Esto es cierto tanto en la teoría atómica más antigua como en la teoría cuántica; No se puede hacer ninguna predicción.

No, porque el universo nunca existe en un estado específico.

Tome los electrones alrededor de los núcleos de los átomos en una molécula de agua. Nunca existen en ningún punto en ningún momento, en cambio, existen en una nube de probabilidad irresoluble untada alrededor de los núcleos. Esta es la razón por la cual las moléculas de agua tienen polos eléctricos estáticos (donde la distribución de los núcleos influye en las probabilidades de que los electrones estén en diferentes puntos alrededor de la molécula, lo que resulta en una distribución eléctrica diferente, pero esa distribución es estática en lugar de variar constantemente como se espera si el los electrones en realidad orbitaban como partículas puntuales).

Entonces, si el Universo no existe en un estado específico, no puedes saberlo. Ni siquiera tuve que invocar el Principio de Incertidumbre; Ni siquiera es un problema de medición.

Sin embargo, para responder la pregunta detrás de la pregunta, la probabilidad de cada posible estado posterior se basa en gran medida en la probabilidad del estado anterior, y puede calcularse con absoluta precisión, si conoce la probabilidad de la totalidad del estado anterior, incluyendo el impulso y las fuerzas, así como la posición y el carácter de toda la materia. No existe un factor aleatorio mágico, aunque una de las probabilidades a incluir es la espuma cuántica, que es esencialmente aleatoria pero auto cancelable (aunque las fuerzas de Kasimer son dignas de consideración).

Entonces, en conclusión, si define el estado del Universo como probabilístico, y si pudiera conocer ese estado por completo (lo que, por supuesto, no puede), podría extrapolar las probabilidades del estado posterior. Pero no puede saber el estado futuro exacto del Universo más de lo que puede saber el estado actual exacto del Universo, que no puede porque el Universo, tal como lo conocemos, no puede existir en cierto estado.

Bajo la física clásica, sí, es completamente determinista. En principio, al menos, podríamos predecir todo el futuro del universo, dado el pleno conocimiento de su estado actual. Bajo la mecánica cuántica, depende. Dada una función de onda que describe el estado actual, la función de onda futura está completamente determinada, al igual que en la física clásica. Sin embargo, QM no puede pasar determinísticamente de la función de onda a predicciones concretas. La función de onda solo nos dice qué es probable. Este es el problema de medición.

Dejame darte un ejemplo. Imagine una función de onda que describe de forma completa y precisa un núcleo U238 particular. Entonces podemos calcular la función de onda para cualquier punto en el futuro. Sin embargo, esta función de onda no nos dice qué sucederá, como tal, solo cuál es la probabilidad de cada resultado. Entonces, por ejemplo, podemos encontrar que existe una posibilidad uniforme de que el núcleo emita radiación en el período cubierto, pero QM no nos dirá si realmente lo hará o no. Dadas suficientes pruebas, encontraríamos que las probabilidades coinciden con las expectativas, pero para un solo intento, no podemos decir qué camino tomaría.

Si QM es la teoría final, entonces este es también el límite de lo que se puede saber. De lo contrario, solo significa que, como limitación de QM, solo podemos obtener respuestas probabilísticas cuando comenzamos con un estado inicial probabilístico. Esta es una pregunta abierta.

No, no puedes debido a la incertidumbre cuántica, las no linealidades y las singularidades y el problema de los tres cuerpos.

Las leyes de Newton funcionan bien, pero suponen que todo es predecible, lineal, nunca hay que dividir por cero y que solo hay dos cuerpos en el universo.

En el mundo real hay esas complicaciones. Nunca se sabe cuándo un átomo de uranio se va a descomponer. Puede aplicar la ley de Ohm y las leyes de Hook, pero esos resortes y resistencias no son lineales en los extremos. Puede usar F = ma durante todo el día, pero si equilibra un lápiz en su punta, solo un movimiento térmico aleatorio hará que se caiga hacia una dirección impredecible. Y puede usar las leyes para pares de objetos muy bien, pero agregue un tercero y la situación se vuelve difícil o imposible de resolver con precisión.

Además, no conocemos todas las leyes. Simplemente estirando un resorte, probablemente no sabemos exactamente el efecto de la aleación del resorte que tiene un 0.01% más de fósforo en el bronce en las últimas dos vueltas del resorte.

Solía ​​pensarlo y, en gran medida, todavía lo hago. Pero hay un montón de problemas, incluso si tuviera toda la información relevante.

Considere, el universo no es estático. Se esta expandiendo. El espacio mismo se está haciendo más grande. Esto no es algo que Newton hubiera entendido. ¿Cómo se mide una de las dimensiones fundamentales si cambia? ¿ Cómo cambia tal cosa? Requiere un marco completamente diferente para predecir el estado de todo el universo.

Esto también nos lleva a la relatividad. El movimiento de los cuerpos también es relativo al siguiente. Medir la velocidad en su modelo global sería dudoso. La tierra está girando. Y girando alrededor del Sol, junto con otros 7 planetas. El Sistema Solar del cual gira alrededor del centro de la Vía Láctea. Que se mueve hacia Andrómeda, acelerando incluso. Ambos se empujan hacia el espacio hacia el vacío sin fin gracias a la expansión del espacio-tiempo en todas las direcciones. ¿A quién mides? Dígale a una computadora que haga esto con todas las variables en juego y se ahogará. No solo eso, sino que los artículos que corren a velocidades extremas están doblando el espacio-tiempo en su marco de referencia. Su edad es literalmente relativa en función de dónde se encuentre. ¿Esa información no es importante para calcular el próximo estado del Universo?

Considere que los agujeros negros absorben multitudes de información haciéndola temporalmente inaccesible, revuelta para siempre del estado en el que entró al momento de su liberación. Esta información es importante si desea calcular el siguiente estado de cosas. Los agujeros negros no dejan casi nada por saber más allá del horizonte de eventos. Esto es en gran parte por qué la física se descompone en estas condiciones.

Hablando de agujeros negros, considere que la gravedad llega tan lejos como sea posible si la luz ha llegado allí. La gravedad que las galaxias distantes ejercen sobre usted y yo en este momento está más allá de lo minúsculo, infinitesimal en escala. Pero ellos lo hacen. Esta información también debería ser importante, si quieres el estado absoluto y preciso del Universo. Y wow, imagina la influencia de cada partícula sobre la siguiente en una red infinita de interacciones. Pero lo más importante, la gravedad actúa en ondas de información que fluyen a través del espacio-tiempo. Se necesita gravedad tanto como la luz para alcanzar otra masa para influir. Esto significa que para objetivos suficientemente lejanos, las ondas de gravedad en el espacio-tiempo simplemente están suspendidas en la balanza en busca de más masa para agarrar. Piensa en cuántos objetos con masa están haciendo esto. No solo eso, sino que cada pieza de la materia está cambiando todo el tiempo , cada segundo de cada día. Su posición en el espacio-tiempo, la masa real que conecta y su velocidad a través de todo están cambiando. Y también lo hacen las ondas de su campo gravitacional. El punto aquí es que una vez que la gravedad de Alpha Centauri nos alcanza desde cuando estaba en cierto punto en órbita en su sistema, el siguiente momento está en una posición diferente, tal vez más lejos, y su gravedad se ha debilitado aún debido a la ley inversamente proporcional . Lo que obtienes es un espacio-tiempo extremadamente caótico lleno de ondas y perturbaciones realmente interminables causadas por la gravedad, que se superponen y chocan entre sí. Algunos demasiado pequeños para detectar y otros tan fuertes que nada puede escapar. Entonces, si te detenías todo el tiempo en el Universo, tendrías un estado de espacio-tiempo que es completamente imperceptible en las escalas más pequeñas. Sería conveniente si el Universo funcionara clásicamente como Newton imaginó y todos los cuerpos celestes se unieran en un instante. Pero, en cambio, debemos considerar que algunos campos gravitacionales no han alcanzado ninguna otra masa en el Universo … y, de hecho, algunos nunca llegarán a ciertos puntos en el espacio.

Y no hemos terminado, ya que todavía tenemos que violar la mecánica cuántica. Otras respuestas han proporcionado los problemas con esto. Como puede ver, definir el estado del Universo tal como lo conocemos ahora es muy diferente de cuando Newton reflexionó por primera vez sobre la cuestión. El universo simplemente no es tan absoluto como imaginamos. Literalmente importa dónde estás en el espacio-tiempo para observar y registrar información. El hecho de que el Universo Observable es siempre una esfera perfecta y su marco de referencia es el centro exacto lo proporciona.

No, no podemos. Creo que la razón es la siguiente.

Vivimos en un multiverso donde cada sistema de observación desde nuestro cerebro, hasta el electrón más insignificante, filtra el multiverso para observar solo aquellas porciones del multiverso en las que contiene su estado actual. Esto significa que cuando observamos la posición de un electrón. El estado de nuestro cerebro contiene la posición del electrón en relación con el sensor. El multiverso se filtra por la posición del electrón en relación con el sensor. Esto corresponderá a una gran cantidad (¿infinita?) De electrones con la misma posición en relación con el sensor. Sin embargo, según una prueba de Beckner de 1975, el filtro obedecerá el llamado Principio de incertidumbre entrópica. Creo que esto finalmente resulta en el principio de incertidumbre de Heisenberg con el que la mayoría de la gente está tan familiarizada. Lo interesante es que, si bien las leyes del multiverso son deterministas. Los observadores no son únicos, y esta no unicidad combinada con la incertidumbre entrópica resulta en la incertidumbre observada.

En pocas palabras, la incertidumbre resulta en última instancia de nuestra ignorancia de saber en cuál de los muchos mundos vivimos.

¿Cómo predecirías el predictor? (tal vez “converge” o “tiene un punto fijo”, tal vez no).