¿La indecidibilidad de las brechas espectrales implica que no podemos encontrar una teoría de todo en física?

No necesariamente. Permítanme hacer una distinción entre las teorías de campo cuántico y el modelo estándar utilizando dos analogías: la primera de la física, la segunda de las matemáticas.

De la física: considere el problema de la física de tres cuerpos, en el que tres objetos orbitan entre sí de una manera complicada, atraídos por la gravedad. Uno no puede determinar analíticamente cómo se mueven los objetos en general, a pesar de que puede probar que existe una solución única para las ecuaciones diferenciales relevantes, es decir, aunque puede demostrar que hay una solución, no puede encontrarla . Sin embargo, en ciertos casos especiales del problema de los tres cuerpos, puede encontrar una solución analítica.

De las matemáticas: la teoría de Galois demuestra que no hay forma de encontrar todas las raíces de un polinomio de quinto orden [en términos de expresiones finitas usando solo los coeficientes y radicales]. Sin embargo, ciertos polinomios “especiales” de quinto orden de los que podemos conocer las raíces (tome simplemente [matemáticas] x ^ 5 [/ matemáticas], por ejemplo, sabemos que todas sus raíces son [matemáticas] 0) [/ matemáticas] .

El resultado aquí es análogo, si no exactamente idéntico. Existen teorías de campo cuántico [o más precisamente, situaciones de mecánica cuántica que son teorías de campo en su límite] que tienen un comportamiento que no se puede determinar. Sin embargo, eso no significa que la teoría de campo real que existe en realidad, el Modelo Estándar [o, más precisamente, la extensión apropiada del mismo], en el sector QCD (el área donde tales temas son relevantes), tenga este comportamiento.

No necesariamente, para hacer eco de la respuesta de Aaron Dunbrack.

Asumiré que se refiere a los resultados informados en “Indecidibilidad de la brecha espectral” por TS Cubitt, D. Perez-Garcia y MM Wolf, Nature 528 (2015) 207–211. Considere la afirmación en abstracto: “… no existe un algoritmo para determinar si un modelo arbitrario está vacío o sin espacios, y que existen modelos para los cuales la presencia o ausencia de un espacio espectral es independiente de los axiomas de las matemáticas”. mio, para enfatizar]

En particular, no se sigue necesariamente que no exista un algoritmo para determinar si el Modelo Estándar + gravedad (cuantificado, una vez que estamos seguros de cómo funciona) está vacío o sin espacios. Puede que tengamos suerte … Pero, incluso cuando el jurado está en eso, el Modelo Estándar no es nada informativo . (¿Cómo es eso de un eufemismo?)

Ah, y por cierto, el término “Teoría de todo” es un nombre inapropiado hilarantemente bombástico … no dice nada de por qué y cómo se nublan las nubes, por qué y cómo balbucean los arroyos, por qué y cómo se ramifican los árboles … ni siquiera (en mucho, mucho escala más pequeña) por qué y cómo se pliegan las proteínas …

Este es un territorio en la frontera entre la física y la informática. En 1993, el físico del MIT Seth Lloyd escribió: Una “teoría de todo” puede ser simultáneamente correcta y fundamentalmente incompleta “.

Su artículo está detrás de un muro de pago, pero este resumen proporciona un contexto para su declaración.

El operador de evolución temporal para cualquier computadora de mecánica cuántica es diagonalizable, pero obtener la descomposición diagonal de un estado de programa de la computadora es tan difícil como realizar el cálculo correspondiente al programa. […] Una “teoría de todo” puede ser simultáneamente correcta y fundamentalmente incompleta. Computadoras de mecánica cuántica e inconfundibilidad Computadoras de mecánica cuántica e indisputabilidad Seth Lloyd Phys. Rev. Lett. 71 , 943 – Publicado el 9 de agosto de 1993

Scott Aaronson, físico de la Universidad de Texas, explica el reciente artículo sobre brechas espectrales en su blog: El blog de Scott Aaronson

Andrew Wiles [no fue] disuadido de probar el último teorema de Fermat, por la ausencia de un algoritmo general para hacer cosas como lo que estaba tratando de hacer. Dudo que los físicos matemáticos que calculan las brechas espectrales para ganarse la vida estén más aterrorizados que el número de teóricos, al enterarse de que han estado trabajando toda su vida en las costas del problema.

Lo anterior omite las partes carnosas de la pieza de Aaronson.

El teorema de Cubitt et al. Ahora dice lo siguiente: para algunas dimensiones locales fijas y constantes d, no existe un algoritmo que tome como entrada la Hamiltoniana local h (digamos, como una matriz d2 × d2 de números algebraicos), y eso decide si el material está vacío o sin espacios. De hecho, puede reducir el problema de detención a ese problema, de tal manera que el material quede vacío si su máquina Turing se detiene, o sin espacios si funciona para siempre.

y luego en el periódico:

el resultado no dice, ni siquiera sugiere, que haya un sistema físico real y finito cuyo comportamiento sea indecidible para Gödel o Turing. Por lo tanto, no da soporte a especulaciones como la de Roger Penrose, sobre “hipercomputación” que excedería las capacidades de las máquinas Turing. La razón, nuevamente, es que tan pronto como arreglas un tamaño de red L, todo se vuelve computable.

Esta conclusión matemática se basa en la física teórica. Mi propio trabajo es diferente. Gracias por pedir mi respuesta. No veo ningún problema que nos impida encontrar una interpretación mecánica unificada de todo lo que abarca la física. Antes de que esto se pueda lograr, los físicos deben regresar y completar los espacios en blanco que dejaron atrás y eliminar las conjeturas, que carecen de apoyo empírico directo, que han insertado en las ecuaciones físicas. No tengo ningún problema con la evidencia empírica, confío directamente en ella. A lo que me refiero es a lo incompleto y a las adiciones imaginativas a la base sobre la que descansa la física teórica. Las respuestas finales se basan en tener un soporte empírico directo completo para el fundamento de la teoría. Ese no es el caso actualmente. He dado ejemplos en algunas de mis otras respuestas.

No. Es algo más que una teoría de todo necesitaría explicar.

Nota: el “todo” en “teoría de todo” es todo en la naturaleza . No tiene que ser una teoría de absolutamente todo. (Solo revisando.)

More Interesting

Como estudiante de matemática aplicada, ¿debería tomar mecánica cuántica, dinámica de fluidos o termodinámica?

¿Cómo se puede interpretar o visualizar la función de onda?

Si el enredo cuántico actúa más rápido que la luz a distancias muy grandes, ¿cuáles son las ideas generales sobre cómo sucede o qué indica sobre la naturaleza del universo?

¿Qué es la resonancia estocástica cuántica?

¿Sería posible entender QM sin saber matemáticas?

¿Por qué las cargas vibratorias producen radiación?

¿La interpretación de muchos mundos como se entiende ahora difiere de la interpretación original de los "estados relativos" en el artículo original de Everett?

¿Se puede decidir la verdad del enredo de una vez por todas, utilizando el experimento que propongo a continuación?

¿Cuál es una buena explicación fácil de usar de la aproximación adiabática en la mecánica cuántica?

Si tengo dos opciones, ¿podría crear dos líneas de tiempo en las que elijo cada opción para cada línea de tiempo?

¿Cómo describirías la conexión entre espacios vectoriales complejos y la función de onda en la mecánica cuántica?

¿Qué sincroniza el comportamiento de diferentes tejidos y células dentro de un organismo? ¿Es enredo cuántico?

¿Cómo funciona la unificación de la electricidad y el magnetismo al comparar carga y giro?

Física: ¿El Universo 1 tenía la longitud de Planck en el primer Planck segundo?

¿Con qué debería familiarizarme antes de tratar de comprender la mecánica clásica?