Wednesday, March 23, 2022

Dependencia del reloj y unitariedad en cosmología cuántica

Tuesday, Mar 22nd
Lucía Menéndez-Pidal, Nottingham University

Clock dependence and unitarity in quantum cosmology
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Por Jorge Pullin, LSU

En física ordinaria, el tiempo (y el espacio) están dados de entrada y para siempre. Son cantidades de “fondo” que no evolucionan. En teorías de la gravedad como la relatividad general, donde uno describe los efectos gravitatorios no como una fuerza sino como una deformación del espacio-tiempo, las cosas son distintas. Para empezar, a menos que uno considere una configuración gravitacional concreta (un espacio-tiempo concreto), el tiempo (y el espacio) simplemente no existen. Aun después de considerar un espacio-tiempo dado, interpretarlo como una “evolución” del espacio (y materia) como “funciones del tiempo”, requiere de cierto cuidado, especialmente cuando uno considera la versión cuántica de las cosas. El procedimiento más obvio es considerar alguna variable del problema, como por ejemplo el valor de un campo material, y usarlo para “dar la hora”. Algunas elecciones de este tipo pueden ser muy malas. Por ejemplo, si uno elige la posición de una roca que no se mueve como la medida del “tiempo”, la “evolución” que resulta para lo que uno querría estudiar no será algo fácilmente reconocible. Aun si uno hace elecciones “juiciosas”, no es para nada claro que las evoluciones resultantes puedan ser consideradas físicamente equivalente. Los detalles de cómo son las ecuaciones de Einstein sólo agregan complicaciones a esto.

Este seminario consideró estas cuestiones en el contexto simplificado de las cosmologías homogéneas, donde la dependencia espacial es muy simple y permite hacer cálculos explícitos y bien definidos. Aun en este contexto simplificado, el seminario mostró que hay varias sutilezas. Una de las propiedades centrales de la física cuántica, llamada la unitariedad, que esencialmente implica que la información no se destruye, no está garantizada automáticamente. En la gravedad cuántica de lazos aplicada a cosmología (cosmología cuántica de lazos), la singularidad del Big Bang usualmente se elimina y la evolución es regular donde la relatividad general clásica tiene infinitos. El seminario mostró que esta propiedad no está garantizada y depende de la elección de reloj que se haga.