CREATION OF THE UNIVERSE AS A QUANT

CREATION OF THE UNIVERSE AS A QUANTUM PROCESS
C. J. ISHAM, The Blackett Laboratory, Imperial College, London

1. Introduction
The doctrine of “creatio ex nihilo” enshrines the Christian belief in the creation of the universe by God, and in God’s continuous and sustaining relationship with all things. As such, it is one of the central tenets of the Faith. But, during the last ten years, theoretical physicists have been developing their own ideas on the creation of the universe as a quantum fluctuation “from nothing.” Do these quite different attempts to come to grips with the fundamental “question of Being” have anything to say to each other? If so, what are the implications for modem theologians in their efforts to formulate the Christian message within the conceptual and sociological framework of life in the 20th century?
This recent attempt of science to add to the tally of creation myths is rooted in the steady accumulation of astrophysical evidence suggesting that the universe has been expanding for the last 10-20,000 million years, starting from an initial “point” of extreme compactness and density.1 The theoretical underpinning for such a picture lies in Einstein’s general theory of relativity and the existence of solutions to his field equations that exhibit precisely such a singular behaviour.
Of course, the idea that there was such a Big Bang has been around for some time, but it is important to appreciate that work in this area has, for the most part, aspired only to demonstrate the broad consistency of this notion with the large-scale features of the observable physical universe. There exist many different solutions to Einstein’s equations, corresponding to a vast number of different possible histories for the universe, and the theory cannot of itself select one rather than another. The actual solution must simply be taken as a contingent, “given” fact of the physical world; in this sense, the theory is intrinsically incapable of throwing any light on the idea of the creation itself.
From a mathematical perspective, this limitation stems from the particular way in which the concepts of “time” and “causality” are built into general relativity. But, in general terms, it may not seem surprising that theoretical physics cannot describe the actual creation of the universe. Indeed, to do so would seem perilously close to providing a proof of the a priori necessity of the existence of the world, an epistemological pit into which Western philosophers have been tumbling for over two thousand years!
Nevertheless, the new, quantum theory-augmented accounts of the Big Bang do in fact claim: (i) to yield predictions about the actual state of the universe; and (ii) to give a precise mathematical meaning to the concept of the evolution of this universe from “nothing." In particular, the mathematical theory allows a specific answer to be given to the old philosophical problem of what is meant by the “beginning of time.” The introduction of quantum theory does, however, introduce profound new conceptual problems of its own, especially in relation to the meaning that can be ascribed to a quantum state of the entire universe.
The main purpose of this paper is to give a reasonably comprehensive, but non-technical, introduction to this rather difficult branch of modern theoretical physics. A crucial question in any scientific account of creation will inevitably be the role played by the linked concepts of “causality” and “time” and Section 2 of the paper is devoted to a rather general discussion of the issues involved. This is followed in Section 3 by a very brief account
of some basic ideas in general relativity. Of particular importance is the fluid way in which “time” is interpreted in that theory. Section 4 contains a short introduction to some of the conceptual problems posed by quantum theory and the subtleties that arise when attempts are made to view general relativity from within a quantum framework. Once again, the role played by “time” is of great significance. The heart of the paper is the account in Section 5 of the Hartle-Hawking approach to constructing a unique quantum state for the universe and the associated picture of its creation “from nothing.” A striking feature of this theory is the introduction of an “imaginary” (in the sense of complex numbers) time. This is an essential ingredient in the quantum theory, but it entails a radical reappraisal of the conventional concept of “real” cosmological time, which, rather than being an a priori property of the background structure, now becomes a phenomenological construct in terms of the gravitational and/or material content of the universe.
I cannot pretend that these scientific accounts of the creation make the easiest reading and, by way of motivation, it might therefore be sensible to conclude this introduction by considering briefly some of the reactions which a theist might have to these highly abstract (and more than a little speculative!) ideas.

Wyniki (polski) 1:

STWORZENIE WSZECHŚWIATA JAKO PROCES KWANTOWEJC. J. ISHAM, Blackett laboratorium, Imperial College w Londynie1. wprowadzenieDoktryna "creatio ex nihilo" zapisano chrześcijańskiej wiary w stworzenie wszechświata przez Boga i w Boga ciągłe i utrzymanie relacji z wszystkich rzeczy. Jako taki jest to jeden z centrum dogmatów wiary. Ale podczas ostatnich dziesięciu lat, fizyków teoretycznych w rozwoju ich własnych pomysłów na stworzenie wszechświata jako fluktuacje kwantowe "z"niczego. Mają coś do powiedzenia siebie te zupełnie inny próbuje uporać się z podstawowych "pytanie jest"? Jeśli tak, jakie są implikacje dla modemu teologów w ich wysiłkach zmierzających do sformułowania orędzie w ramy koncepcyjne i socjologicznych życia w XX wieku?Ta ostatnia próba nauki dodac do zgadzają się tworzenie mitów jest zakorzeniona w stały nagromadzenie astrofizyczne dowody sugerujące, że wszechświat się rozwija 10-20.000 mln lat, począwszy od wstępnej "punkt" ekstremalnych zwartości i density.1 teoretyczną podstawę taki obraz znajduje się w ogólną teorię względności Einsteina i istnienie rozwiązań do jego równania pola, które wykazują właśnie takie zachowanie pojedynczej.Of course, the idea that there was such a Big Bang has been around for some time, but it is important to appreciate that work in this area has, for the most part, aspired only to demonstrate the broad consistency of this notion with the large-scale features of the observable physical universe. There exist many different solutions to Einstein’s equations, corresponding to a vast number of different possible histories for the universe, and the theory cannot of itself select one rather than another. The actual solution must simply be taken as a contingent, “given” fact of the physical world; in this sense, the theory is intrinsically incapable of throwing any light on the idea of the creation itself.From a mathematical perspective, this limitation stems from the particular way in which the concepts of “time” and “causality” are built into general relativity. But, in general terms, it may not seem surprising that theoretical physics cannot describe the actual creation of the universe. Indeed, to do so would seem perilously close to providing a proof of the a priori necessity of the existence of the world, an epistemological pit into which Western philosophers have been tumbling for over two thousand years!Nevertheless, the new, quantum theory-augmented accounts of the Big Bang do in fact claim: (i) to yield predictions about the actual state of the universe; and (ii) to give a precise mathematical meaning to the concept of the evolution of this universe from “nothing." In particular, the mathematical theory allows a specific answer to be given to the old philosophical problem of what is meant by the “beginning of time.” The introduction of quantum theory does, however, introduce profound new conceptual problems of its own, especially in relation to the meaning that can be ascribed to a quantum state of the entire universe.The main purpose of this paper is to give a reasonably comprehensive, but non-technical, introduction to this rather difficult branch of modern theoretical physics. A crucial question in any scientific account of creation will inevitably be the role played by the linked concepts of “causality” and “time” and Section 2 of the paper is devoted to a rather general discussion of the issues involved. This is followed in Section 3 by a very brief accountkilka podstawowych pomysłów w ogólnej teorii względności. Szczególne znaczenie ma sposób płyn, w którym "razem" jest interpretowany w tej teorii. 4 sekcja zawiera krótkie wprowadzenie do niektórych pojęciowy problemów stwarzanych przez quantum theory i subtelności, które powstają, gdy podejmuje się próbę Zobacz ogólnej teorii względności z ramach kwantowej. Po raz kolejny rola odgrywana przez "czas" jest bez znaczenia. Centrum papieru jest konto w sekcji 5 Hartle Hawking podejścia do budowy wyjątkowy stan kwantowy wszechświat i skojarzony obraz jego powstania "z"niczego. Charakterystyczną cechą tej teorii jest wprowadzenie "urojonych" (w sensie liczby zespolone) czas. To jest istotnym składnikiem w teorii kwantowej, ale pociąga za sobą radykalny ponowna tradycyjne pojęcie "prawdziwe" kosmologicznych czas, który, zamiast być a priori Właściwość struktura tło, teraz staje się fenomenalny konstruować merytorycznym grawitacyjne i/lub materiał wszechświata. Nie można udawać, że te naukowe kont stworzenia zrobić najprostszy czytania i, na zasadzie motywacji, dlatego może być rozsądne, aby zakończyć ten wprowadzenie rozważa pokrótce niektóre reakcje które Python'a może mieć do tych bardzo abstrakcyjne (i więcej niż nieco spekulacyjne!) pomysłów.

Wyniki (polski) 2:

Stworzenie wszechświata JAKO PROCES QUANTUM
C. J. Isham, The Blackett Laboratory, Imperial College, Londyn 1. Wprowadzenie Doktryna "creatio ex nihilo" utwierdza wiarę chrześcijańską w tworzeniu wszechświata przez Boga, w ciągłej i podtrzymywanie relacji Boga z wszystkich rzeczy. Jako taka, jest to jeden z głównych dogmatów wiary. Ale w ciągu ostatnich dziesięciu lat fizycy rozwijają swoje własne pomysły na stworzeniu wszechświata jako kwantowej fluktuacji "z niczego". Czy te zupełnie różne próby uporać się z podstawowymi "kwestii bycia" mają nic mówić do siebie? Jeśli tak, to jakie są konsekwencje dla teologów modemowych w ich wysiłkach zmierzających do sformułowania orędzia chrześcijańskiego w ramach koncepcyjnej i socjologicznego ramach życia w 20 wieku? To ostatnia próba nauki, aby dodać do tally mitów stworzenia jest zakorzenione w stałym akumulacji astrofizycznych dowodów sugerujących, że wszechświat rozwija w ostatnich 10-20,000 milionów lat, począwszy od początkowego "punktu" skrajnego zwartości i density.1 The podbudowę teoretyczną dla takiego obrazu polega na Einsteina ogólnej teorii względności oraz istnienie rozwiązań do swoich równań pola, które wykazują dokładnie taką swoistą zachowanie. Oczywiście, pomysł, że nie było takiej Big Bang jest już od jakiegoś czasu, ale ważne jest, aby zrozumieć, że prace w tej dziedzinie, w przeważającej części , dążyli jedynie do wykazania szerokiego spójność tego pojęcia z cechami dużą skalę obserwowalnym wszechświecie fizycznym. Istnieje wiele różnych rozwiązań równań Einsteina, co odpowiada ogromnej liczby różnych możliwych do historii wszechświata, a teoria nie wystarcza, można wybrać jeden zamiast drugiego. Rzeczywiste rozwiązanie musi być po prostu traktowane jako warunkowe "dane" Fakt świata fizycznego; W tym sensie teoria jest wewnętrznie niezdolny rzuca jakieś światło na idei samego stworzenia. Z punktu widzenia matematycznego, to ograniczenie wynika ze szczególnego sposobu, w jaki pojęcia "czasu" i "przyczynowość" są wbudowane w ogólnej teorii względności , Ale ogólnie rzecz biorąc, nie może wydawać się zaskakujące, że fizyka teoretyczna nie da się opisać rzeczywistą stworzenie wszechświata. Rzeczywiście, mogłoby to wydawać się niebezpiecznie blisko dostarczenie dowodu a priori konieczności istnienia świata, epistemologiczny jama, do której zachodnie filozofowie zostały upadki przez ponad dwa tysiące lat! Mimo to, nowy, kwantowa teoria rozszerzona rachunki Big Bang w rzeczywistości roszczenia: (i) w celu uzyskania prognozy na temat aktualnego stanu wszechświata; oraz (ii) w celu uzyskania precyzyjnego matematycznego znaczenia pojęciu ewolucji wszechświata z "niczego". W szczególności, teoria matematyczna pozwala konkretnej odpowiedzi należy podać do starego filozoficznego problemu, co należy rozumieć przez "początku czasu. "wprowadzenie teorii kwantowej jednak, wprowadzenie głębokich nowe problemy koncepcyjne z własnej, zwłaszcza w odniesieniu do znaczenia, które mogą być przypisane do stanu kwantowego całego wszechświata. głównym celem niniejszego opracowania jest przedstawienie rozsądnie wyczerpujące, ale nietechniczne, wprowadzenie do tej dość trudnej gałęzi współczesnej fizyki teoretycznej. kluczową kwestią w każdym rachunku naukowego tworzenia nieuchronnie być rola powiązanych pojęć "przyczynowości" i "czas" i sekcji 2 artykułu jest poświęcona dość ogólnym omówieniu zagadnień. następnie w sekcji 3 przez bardzo krótki opis niektórych podstawowych pojęć w ogólnej teorii względności. Szczególnie ważna jest droga płynu, w którym "czas" jest interpretowane w tym teoria. Sekcja 4 zawiera krótkie wprowadzenie do niektórych konceptualnych problemów związanych z teorią kwantową i subtelności, które powstają, gdy próbuje się zobaczyć z ogólnej teorii względności w ramach kwantowej. Po raz kolejny, rola odgrywana przez "czas" ma wielkie znaczenie. Sercem papieru jest konto w sekcji 5 podejścia Hartle-Hawkinga do konstruowania unikalny stan kwantowy dla wszechświata i związanego z obrazem jego utworzenia "z niczego". Cechą charakterystyczną tej teorii jest wprowadzenie " urojona "(w znaczeniu liczb zespolonych) czasu. Jest niezbędnym składnikiem w teorii kwantowej, ale pociąga za sobą radykalne przewartościowanie tradycyjnej koncepcji "prawdziwego" kosmologicznej czasu, który zamiast być a priori własność struktury tła, teraz staje fenomenologiczną konstrukt w kategoriach grawitacyjna i / lub materiał wszechświata. nie mogę udawać, że te konta naukowe utworzenia zrobić najprostszy czytania i drodze motywacji, może to być zatem rozsądne, aby zakończyć to wprowadzenie rozważając krótko niektórych reakcjach którym teista może trzeba tych wysoce abstrakcyjnych (i więcej niż trochę spekulacyjny!) pomysłów.

Wyniki (polski) 3:

stworzenie wszechświata jako proces kwantowe.c. j. isham, blackett laboratorium, imperial college w londynie1.wprowadzeniedoktryna "creatio ex nihilo" zawiera wiary chrześcijańskiej w tworzenie wszechświata przez boga, a bóg jest ciągły i podtrzymywania relacji z wszystkich rzeczy.tak, to jeden z głównych doktryn wiary.ale w ciągu ostatnich 10 lat, fizyki teoretycznej opracowały własne pomysły na tworzenie wszechświata jako kwantowa wahania "nic". to całkiem inne próby, aby zmierzyć się z podstawowymi "pytanie, że" ma coś do powiedzenia?jeśli tak, jakie są implikacje dla modem teologów w ich wysiłkach na rzecz sformułowania chrześcijańskie w obrębie ram koncepcyjnych i socjologicznych życia w xx wieku?to ostatnie próby nauki dodać do listy z mitów o stworzeniu jest zakorzenione w ciągłej kumulacji astrofizyczne dowodów wskazujących, że wszechświat rozszerza się na ostatni 10-20000 milionów lat, począwszy od początkowy punkt skrajnej zwięzłość i gęstość. 1 teoretyczne podstawy takie zdjęcie leży w ogólnej teorii einsteina teorii względności i istnienie rozwiązań w swojej dziedzinie równań, które mają dokładnie takie osobliwe zachowanie.oczywiście, że był taki wielki bang ma już od jakiegoś czasu, ale ważne jest, aby docenić, że prace w tym obszarze jest w większości dążyły tylko wykazać szeroką spójność tego pojęcia z dużych cech obserwowalne świata fizycznego.istnieje wiele różnych rozwiązań einstein równania, odpowiadające ogromna liczba różnych możliwych historie dla wszechświata, a teoria nie może sobie wybrać jedną, a nie inny.rzeczywiste rozwiązanie musi być po prostu jako warunkowe, biorąc pod uwagę fakt świata fizycznego; w tym kontekście teoria jest samo w sobie nie rzuca światło na koncepcji stworzenia.z matematycznego punktu widzenia, ograniczenie to występuje w szczególności sposób, w jaki pojęć "razem" i "związek" opierają się na ogólnej teorii względności.ale ogólnie rzecz biorąc, to nie może wydawać się dziwne, że fizyka mogą opisać faktycznego stworzenia wszechświata.rzeczywiście, to wygląda niebezpiecznie blisko dostarczenie dowodu a priori konieczność istnienia świata, epistemological dziury, w które western filozofowie zostały wpadająca do ponad dwóch tysięcy lat.niemniej jednak nowe, teoria kwantowa zwiększona rachunków big bang w rzeczywistości twierdzenie: (i) wydajność przepowiednie o rzeczywisty stan wszechświat; oraz (ii), aby uzyskać dokładne matematyczne znaczenie idei ewolucji wszechświata z "niczym". w szczególności, matematyczną teorię umożliwia szczególne odpowiedź zostanie udzielona na stare filozoficzny problem, co należy rozumieć przez "początek." wprowadzenie kwantowej teorii jednak wprowadzić głębokie nowych problemów pojęciowych własnych, w szczególności w odniesieniu do znaczenia, które można przypisać stan kwantowy całego wszechświata.głównym celem niniejszego dokumentu jest zapewnienie możliwie wyczerpujące, ale nietechnicznych, wstęp do tego raczej trudne oddział nowoczesnej fizyki teoretycznej.kluczowe pytanie w naukowy uwagę stworzenia będzie nieuchronnie roli odgrywanej przez powiązane koncepcje "związek" i "time" i sekcji 2 dokument poświęcony jest raczej ogólne omówienie spraw.to jest stosowana w sekcji 3 przez krótką uwagęniektóre podstawowe pomysły w ogólnej teorii względności.szczególne znaczenie ma płyn, w jaki sposób "czas" jest interpretowane w tej teorii.sekcja 4 zawiera krótki wstęp do kilku problemów pojęciowych stwarzanego przez teorię kwantową i subtelności, które powstają, gdy podejmuje się próby uwagi ogólnej teorii względności z w - ram.jeszcze raz, roli odgrywanej przez "czas" ma wielkie znaczenie.serce papier jest rachunek w sekcji 5 z hartle hawking podejścia do budowania państwa wyjątkową kwantowego wszechświata i związane z nim zdjęcie jej utworzenia "nic." uderzającą cechą tej teorii, jest wprowadzenie "urojono" (w sensie złożone liczby).jest to istotny składnik w teorii kwantowej, ale pociąga za sobą nową gruntowną ocenę konwencjonalne pojęcia "prawdziwe" skoro czas, który, zamiast być a priori, własność istniejącej struktury, teraz staje się niezwykłe budowy w kategoriach grawitacyjne i / lub zawartość materiału wszechświata.nie mogę udawać, że te naukowe rachunków tworzenie się najłatwiej w czytaniu i, w drodze motywacja, w związku z czym może to być rozsądne, aby zakończyć wprowadzanie, biorąc pod uwagę pokrótce reakcje, które listą może t