He pensado mucho en esto, y creo que la respuesta es claramente no. Puedes llegar a esta conclusión desde algunos ángulos:
1) La forma sencilla.
Su pregunta ignora la posibilidad de un “estado estable” en el que cae el universo, pero esto simplemente no puede ser ignorado. Como entendemos el universo, la segunda ley de la termodinámica requiere que, dado el tiempo suficiente, sea una certeza matemática de que la entropía del universo aumentará indefinidamente y su energía utilizable se acercará a 0. Dado que la energía utilizable es una función del estado del universo y es utilizable la energía siempre está disminuyendo, el estado del universo, cuando el universo se toma como un sistema completo y aislado, nunca puede repetirse.
Técnicamente, esto no dice que las partes individuales del universo (que no son sistemas aislados) no pueden tener la misma energía utilizable en diferentes momentos. Un subsistema puede donar energía utilizable a otro subsistema con una pérdida en sí misma, elevando la primera a un nivel anterior. Sin embargo, si la energía utilizable del universo se acerca a 0, entonces, eventualmente, la energía en cada subsistema también debe acercarse a 0.
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Pero esto evita un tema más interesante …
2) La definición de “infinito”
Un matemático podría decirle que “infinito” no es un número mágico en el que cualquier cosa pueda suceder. Es simplemente una palabra de moda que contiene la idea mucho más matizada de “¿qué sucede cuando esto se vuelve realmente grande de una manera particular?” En este caso, estamos observando lo que sucede en un sistema (el universo) a medida que extendemos el tiempo hacia adelante sin límite.
(Esta es una idea increíblemente compleja desde la perspectiva de la física, porque el “tiempo” no es simplemente una colección ordenada de momentos: depende de cosas como el marco de referencia del observador, desde un punto de vista relativista o el patrón de interacción / observación de Partículas en ese sistema desde una mecánica cuántica. Para simplificar estas consideraciones, solo voy a eludirlas y correr con el espíritu de la pregunta, es decir, que un evento que se repite se refiera al mismo patrón de partículas con las mismas propiedades observables. ocurriendo en dos lugares diferentes en el espacio-tiempo.)
Consideremos las dimensiones de la “información” contenida en un sistema de partículas. Consideraré un número real para representar una dimensión de la información. En el ejemplo que nombró – moléculas de ADN que ocurren muchas veces – una molécula de ADN, una vez formada, podría representarse aproximadamente como un número finito de pares de bases que ocurren en algún orden. Si asumimos que un número entero ilimitado de combinaciones de moléculas de ADN se formará en nuestro universo con el tiempo hasta el infinito, entonces dado que solo hay un número finito de combinaciones de moléculas de ADN posibles, cada una tendría que ocurrir un número infinito de veces. Así que en este caso, ¡sí!
Sin embargo, este modelo de una molécula de ADN ignora la forma en que realmente funciona el universo, ya que una molécula de ADN nunca está formada solo por sus pares de bases: hay innumerables enzimas y otros reactores que interactúan con ella de varias maneras en un momento dado. Tenemos que considerar un sistema de partículas de una manera más completa primero.
Consideremos ahora las dimensiones de la información requerida para modelar una única partícula fundamental en un momento único en el tiempo. En la física clásica, esta partícula se puede modelar como un punto con 1 dimensión de masa, 3 de posición y 3 de velocidad. Algo que podemos hacer para eliminar 6 de estas dimensiones es pretender que estamos en un marco de referencia donde nuestra posición y velocidad coinciden con las de las partículas. Sin embargo, si observamos alguna otra partícula cercana a esta, su posición y velocidad relativas aún representan 6 dimensiones de información, por lo que estamos de vuelta donde empezamos. Además, la física cuántica nos dice que en realidad se requieren muchas, muchas más dimensiones (UN NÚMERO INFINITO) pero lo ignoraré por un minuto. Finalmente, asumamos que hay un número finito de partículas en nuestro universo en un momento dado.
Dadas todas estas restricciones, el problema se reduce a esto: podemos representar una partícula como un punto en el espacio de 7 dimensiones (7 = posición * 3 + velocidad * 3 + masa). Si hay N partículas totales en nuestro sistema, podemos asignar cada uno de sus estados a puntos en este espacio de 7 dimensiones en cualquier momento dado. Ahora, mueva cada punto de partícula en una línea continua (que representa la dimensión 1 del tiempo) a través del espacio de 7 dimensiones. Se puede demostrar que ninguna línea de estado de tiempo se intersecaría con ninguna otra. (Los matemáticos pueden compartir una prueba de esto).
A medida que agregamos cosas como las consideraciones y restricciones de la mecánica cuántica sobre dónde pueden viajar las líneas (dado que la velocidad y la masa de los controles de la velocidad son constantes), reducimos el número de dimensiones en las que puede viajar la línea o aumentamos el número de dimensiones del espacio. Cada uno de estos solo hace que sea más difícil que una línea se cruce con otra.
RESUMEN: El tipo de infinito que representa el “tiempo” es más pequeño que el tipo de infinito que representa el estado de una partícula. Por lo tanto, la probabilidad de que el estado de una partícula coincida con el de otra en cualquier momento dado es 0. Dado que no hay dos partículas que puedan compartir el mismo estado, tampoco puede un sistema más grande de partículas.
Esta explicación no es del todo rigurosa. Pero creo que tiene sentido de manera intuitiva y traté de incluir tantas consideraciones como pude, así que estoy contento con eso