¿Cómo puedo explicar que las leyes de la física son universales para las personas que piensan que es arrogante suponer que lo son porque fueron inventadas por humanos y creen que podrían ser diferentes en otros planetas?

Debe presentarles un principio epistémico muy básico: el principio de simplicidad. Básicamente, en igualdad de condiciones , si dos teorías hacen las mismas predicciones, entonces la teoría más simple es la mejor. ¿Por qué? Porque cuanto más simple es la teoría, menos explicaciones y preguntas sobre sus supuestos necesitan ser respondidas.

Podrías pensar que lo que acabo de decir apoyaría la posición opuesta. Quizás una teoría que predice que la gravedad solo funciona en nuestro sistema solar es más simple que una teoría que predice su universalidad, ya que solo funciona en una región más restringida del universo. Aquí el punto sería que la teoría de la gravedad del sistema solar es una teoría más simple porque es más modesta que una teoría de la gravedad universal. O tal vez es más simple porque la observación del sistema solar es más “concreta” que las observaciones distantes.

Pero ese no es el caso. ¿Por qué la gravedad solo funcionaría en nuestro sistema solar? ¿Qué nos hace tan especiales para que en otros lugares la naturaleza funcione de manera diferente? No hay razón para suponer que las cosas deben ser diferentes en escalas más grandes o en diferentes puntos del universo. La posición arrogante y chovinista no es postular que las leyes de la física deben ser las mismas en otros lugares, sino precisamente suponer, solo porque no estamos cerca, que deben ser diferentes. Entonces, esta no es una teoría más simple, porque presume que la naturaleza tiene una estructura intrínseca: cerca de nuestro sistema solar las cosas se comportan de una manera, y fuera de nuestro sistema solar de una manera diferente. ¿Por qué debe existir esta estructura? Eso no simplifica la teoría, eso la complica.

En cuanto al segundo punto (el punto de que es más simple porque las observaciones se hacen de una manera más directa), de todo lo que podemos hablar de manera significativa al analizar experimentos son las incertidumbres experimentales. Puede ser que los experimentos del sistema solar tengan una incertidumbre menor que los experimentos de observación distante, pero dentro de las incertidumbres experimentales, tanto los experimentos del sistema solar como las observaciones distantes son consistentes y están de acuerdo. Supongamos que en la época de Newton alguien afirmara que es una locura suponer que la ley de gravitación de Newton se aplica a objetos distantes como Júpiter. En ese momento puede parecer un punto sensible, ya que Júpiter está muy lejos. Pero las predicciones de Newton estaban dentro de los errores experimentales para Júpiter, y no hay otro grupo aparte de eso para evaluar la teoría. Hoy Júpiter no es un objeto lejano e inaccesible. Enviamos satélites y sondas para estudiarlo, y obedece muy bien las leyes de la gravedad. Presumiblemente, ese será el caso algún día para esos objetos distantes en el universo.

Asumir que las leyes de la naturaleza son universales no es lo mismo que asumir una posición dogmática, donde simplemente pensamos que la naturaleza funciona de esta manera y no tenemos en cuenta toda evidencia en su contra. Si alguna observación astronómica encuentra algo que contradice directamente alguna teoría física establecida y no puede explicarse de ninguna manera, entonces tenemos que volver al tablero de dibujo e intentar descubrir qué sucede.

Para resumirlo: debes asumir que las leyes de la naturaleza son universales porque asumir que solo se mantienen cerca de casa es asumir una estructura inexplicable en nuestro universo, que está en conflicto con los buenos principios epistémicos de construcción del conocimiento.

La frase “leyes de la física” es ambigua. Lo que creo que quieres decir con esto son patrones intrínsecos, fundamentales e irrompibles en el universo.

Estos no fueron inventados por los humanos. El mejor conocimiento que hemos construido viene en forma de nuestras mejores “teorías” en física.

Los éxitos de estas teorías son simplemente sorprendentes, pero los físicos generalmente no están de acuerdo en que coinciden exactamente con la idea de las leyes de física mencionadas anteriormente.

Alguna vez se pensó que la teoría o ley de la gravitación universal de Newton coincidía exactamente con la naturaleza, pero resultó que no. Puede ser que la teoría cuántica de campos coincida exactamente con la naturaleza, pero esto es poco probable.

Lo que parece probable en este momento es que las mejores teorías en física dan predicciones extremadamente buenas en sus áreas de aplicación y que lo que sea que eventualmente las reemplace no es probable que haga predicciones que sean muy diferentes.

Luego está la idea de la universalidad misma.

Los físicos, astrofísicos, cosmólogos y físicos en otras áreas han estado estudiando la posibilidad de que lo que funciona en la Tierra o en nuestro sistema solar o en nuestra galaxia no necesariamente funcione en los confines del universo observable. Sin embargo, todos los esfuerzos para encontrar tales diferencias han fallado hasta ahora.

En lugar de arrogancia al pensar que estas teorías funcionan tan bien en otros lugares como lo hacen aquí, muchos físicos tienen una sensación de asombro de que parecen funcionar tan universalmente.

Un buen comienzo es señalar que en realidad hay algo en común aquí. No estamos asumiendo que las leyes de la física sean universales. Hemos observado otros planetas con telescopios e incluso les hemos enviado sondas, y nuestras leyes se han mantenido. El Mars Rover aterrizó precisamente como lo esperábamos basado en la premisa de que la física es idéntica en Marte. Tenemos datos de otros sistemas solares que muestran que los planetas giran alrededor de sus estrellas tal como lo hacen aquí. Decimos que las leyes son universales porque todo lo que hemos visto en cualquier lugar respalda la idea de que son universales. Aún así, tienes razón para comenzar con el escepticismo.

Un pequeño punto de discusión es la frase “inventado por humanos”. Las leyes de la física realmente no fueron inventadas por humanos. Simplemente miramos a nuestro alrededor y describimos lo que vimos. Las leyes de la física son observaciones humanas, no inventos .

Un atlas de espectros estelares con un esquema de clasificación espectral por Morgan, Keenan y Kellman

Un atlas de espectros estelares

Si una imagen vale más que mil palabras, estas hermosas imágenes hablan por sí mismas. Coleccionado hace más de cien años. Aquí hay una muestra:

Si una manzana cae en la tierra, sería extraño esperar que caiga en otro planeta. Por lo tanto, parece lógico suponer que una ley es universal. Pero tenemos algunos datos empíricos para verificar esto.

Cuando observamos galaxias lejanas, se comportan como galaxias más cercanas, por lo que parece indicar que las leyes son universales para las grandes estructuras cosmológicas.

Como lo grande y lo pequeño parece depender de las mismas leyes en la tierra, es lógico suponer que si las leyes son universales para las estructuras cosmológicas, también serían universales para los pequeños (como lo que sucede en otro planeta).

De hecho, las líneas espectrales de galaxias lejanas nos muestran que incluso las cosas extremadamente pequeñas a nivel de la mecánica cuántica son universales.

Sería diferente si existiera un éter, pero no hay éter, por lo que todo flota en el espacio que parece tener solo propiedades métricas. Esto significa que no hay propiedades del espacio que puedan ser diferentes en otras partes del universo, por lo que nuevamente es lógico esperar leyes universales.

Si resultara que el espacio tiene una propiedad que no es constante en el universo, simplemente tendríamos que incorporar esa propiedad en las leyes y luego las leyes serían universales nuevamente.

No estoy diciendo que todas las Leyes sean iguales en todo el universo, pero es lógico suponer que lo son y parece confirmado que son para al menos el universo visible.

No confundamos 2 cosas. La Ley de Relatividad General es válida en todas partes del universo, pero no es universal, ya que conduciría a singularidades como lo demuestra Hawking. Esto significa que hay una pequeña corrección que probablemente todavía necesitemos encontrar para que se vuelva universal. Pero esto no es contrario al hecho de que las leyes de la naturaleza son las mismas en todas partes.

De hecho, nuestra suposición de que todas las leyes naturales son universales puede ayudarnos a ver lo que falta.

No fueron inventados por humanos. Descubierto, sí. Pero siempre estuvieron allí.

No se puede arreglar estúpido. Para que entiendan en esta era de si puedes formular una opinión, es válida como cualquier otra persona, tendrías que presentar todas las clases de ciencias que se perdieron, durmieron o no se ofrecieron en su sistema escolar.

Hay muchas ideas que los humanos han inventado que sería arrogante asumir que son universales, pero las leyes de la física no están en esa categoría.

Fueron descubiertos, no inventados, y se descubrió que, en la medida de nuestra capacidad para detectar lo contrario, se aplican por igual en todas partes del universo.