¿Por qué hay leyes de la física?

4.8.2017 – “¿Por qué hay leyes de la física?”

Considere una ley como una expresión simbólica (lenguaje, matemáticas …) o resumen de patrones observados.

“Por qué” puede significar (a) cómo es posible que observemos y codifiquemos patrones y (b) de dónde vino todo.

  1. Una respuesta a (a) es que el cosmos es lo suficientemente regular como para tener patrones consistentes y lo suficientemente complejo como para tener criaturas capaces de ciencia: observación, intuición de patrones, expresión simbólica (hipótesis) y evaluación. Tal pensamiento ha sido llamado el “principio antrópico”. Dado que existimos, la inferencia antrópica tiene sentido. Pero la mayoría de los científicos prefieren una respuesta que no haga la suposición antrópica aunque sea explicativa y útil. Prefieren que “por qué” debería significar (b) “de dónde vino todo”.
  2. Hasta el momento no hay una respuesta científica satisfactoria a la pregunta “de dónde vino todo”. Hay explicaciones tentativas como “multiverso” y “paradigma evolutivo”, pero incluso si una de esas explicaciones es verdadera, todavía habría un estado original sin fundamento para explicar: regresión sin fundamento finita o regresión sin fundamento infinita. Es decir, la explicación sería posible pero no necesaria.

Exploremos esta noción de explicación necesaria, reconociendo que la exploración puede resultar completamente especulativa. Advertencia: lo siguiente es largo (“tl; dr”).

  1. Para comenzar, tenga en cuenta que una explicación necesaria es el único tipo de explicación que no deja cabos sueltos. Si tal explicación es posible es parte de lo que está a punto de ser explorado.
  2. Supongamos que tenemos una explicación necesaria, la conclusión es “nuestro cosmos es necesario” o “es necesario que nuestro cosmos exista”. Por ejemplo, podría probarse que la forma y las leyes de nuestro cosmos, de entre todas las formas y leyes posibles, son necesarias. Eso es inmensamente improbable; De hecho, incluso parece imposible. Es la falta de simetría lo que lo hace parecer, ¿por qué debería ser necesario nuestro cosmos? Es decir, si nuestro cosmos es necesario, entonces todos los cosmos posibles deberían ser necesarios.
  3. Es decir, desde la simetría, una buena explicación necesaria de nuestro cosmos y sus leyes es aquella en la que ocurre cada posible estado del ser. Pero, ¿qué es la posibilidad en este contexto? ¿Es algún tipo de física, más permisiva que la nuestra y, por lo tanto, permite una variedad de tipos de cosmos? Eso todavía excluiría algunos tipos. Es fácil ver si concebimos un universo, la única restricción en “todos los estados posibles” es que la concepción debería ser lógicamente posible. ¿Por qué? Una restricción mayor no satisface el criterio de simetría. Pero una restricción menor, por ejemplo, permitir ‘estados ilógicos’ no puede ser posible en ningún sentido porque la lógica debe obtenerse en todos los mundos posibles (eso es una concepción de la lógica; ver, por ejemplo, David Lewis (Stanford Encyclopedia of Philosophy)).
  4. La invocación de simetría y la forma de invocación anterior son especulativas.
  5. Pero hay otros problemas. La realización de todas las posibilidades lógicas (a) parece contraria a la experiencia y la razón, (b) realmente estira la imaginación y nos pide credulidad, (c) parece hacer que la regularidad de nuestro cosmos parezca inexplicable, y (d) no parece para explicar por qué estamos aquí ahora. Pero (a) no es contrario a la experiencia porque el otro cosmos, etc., estaría más allá del ámbito empírico, y la invocación de la lógica muestra que está muy dentro de lo razonable, (b) estirar la imaginación y suplicar credulidad no son argumentos contrarios racionales y como intuitivo puede incluso ser buenos argumentos para las hipótesis, (c) no conocemos el futuro y, por lo tanto, nuestro cosmos es completamente regular, pero cualquier regularidad que se haya observado es lógicamente posible y, por lo tanto, necesaria para la realización de todas las posibilidades lógicas, y ( d) por qué estamos aquí ahora no necesita una explicación lógica aparte de que es cierto, es más bien como preguntar por qué eres tú.
  6. Dados todos los problemas del ítem anterior y sus resoluciones, ahora enfrentamos una “vergüenza de riquezas”. Para cada uno de sus sueños y especulaciones más salvajes debe ser verdad, sujeto en su conjunto, solo a la lógica. Nuevamente, surgen problemas: (a) la validez e integridad de nuestros sistemas lógicos, (b) dónde y cómo, dado que ahora la aparición parecería aleatoria, en la “vergüenza de las riquezas”, que son más bien como monos que escriben al azar, se estabilizan ocurren cosmos con sensibilidad, y (c) el problema de la utilidad del sistema metafísico de realización de toda posibilidad lógica: nos gustaría construir un sistema ordenado de explicación y salir de las riquezas caóticas.
  7. No voy a abordar estos problemas aquí. Y quedan dos especulaciones: que nuestro cosmos es necesario y el argumento de simetría anterior (dada la necesidad, la simetría parece razonable pero no me queda claro que sea necesario).
  8. Estas cuestiones se abordan, aunque desde una dirección diferente, en mi ensayo todavía áspero: la forma de ser. En relación con esta respuesta, el ensayo es “tl; dr”; considera muchos otros temas. Sin embargo, aborda los problemas relevantes y dos más, no identificados aquí hasta ahora. Una cuestión se refiere a la validez de la visión o el lado de la lógica de muchos mundos. La exploración en el ensayo es diferente, complementaria y en algunos aspectos, y avanza, más integral y más definitiva que el tratamiento de David Lewis. Segundo, los lectores de esta respuesta también pueden preguntar, pero un argumento necesario no debe suponer nada; ¿Cómo es esto posible? El ensayo aborda estas preguntas.

Conclusión Lo anterior es una explicación tentativa y especulativa del origen de nuestro cosmos y sus leyes. He intentado encontrar la explicación y abordar todas las cuestiones planteadas anteriormente en mi ensayo, La forma de ser.


Tenga en cuenta que (1) lo anterior, la parte tl; dr, es mi pensamiento y (2) he escrito de manera similar en Quora antes, pero lo anterior no es una copia y contiene un replanteamiento significativo.

Hay leyes físicas, simplemente porque las personas las inventaron. Esto me parece ser la respuesta más obvia. Las leyes físicas son abstracciones verbal-matemáticas que han demostrado ser útiles. De hecho, han sido diseñados de esa manera por los seres humanos.

¿Por qué las leyes físicas son como son y no de otra manera?

Es otra pregunta que uno puede plantear, para la cual no hay una buena respuesta.

En serio, sin embargo, mi sensación es que tales preguntas son tan incoherentes que todas las respuestas a ellas son insuficientes, circulares o de otra manera esencialmente sin sentido.

Hay alguna paradoja del lenguaje involucrada, creo. Posiblemente haya alguna forma sutil de autorreferencia en la pregunta.

Podría sugerir, por ejemplo, que sin leyes físicas la pregunta en sí misma no podría existir. Puede objetar que esto es circular. Simplemente podría responder que son tortugas hasta el fondo.

Si el universo fuera caótico, la vida no podría existir. La posibilidad misma de la vida depende de algún tipo de repetibilidad: el hecho de que lo que sucedió ayer, si todo lo demás es igual, sucederá hoy. No tiene que ser las leyes que vemos en nuestro universo. Uno puede imaginar universos con comportamientos totalmente diferentes. Pero si fueran totalmente caóticos, la vida no podría vivir en ellos.

Y la ciencia es solo el estudio de esa repetibilidad. Y las leyes de la ciencia son solo el nombre que le damos a nuestras descripciones de esa repetibilidad.

Entonces, la única razón por la que existen las leyes de la física es que, necesariamente, tenemos que vivir en un universo que tiene leyes a las que podemos dar el nombre de física.

Porque todavía no somos lo suficientemente inteligentes como para derivarlos de los primeros principios puramente matemáticos. El Principio de incertidumbre de Heisenberg tiene sus raíces en las propiedades de las transformadas de Fourier, no se puede tener un pico infinitamente “preciso” en los dominios de tiempo y frecuencia. La segunda ley de la termodinámica no es más que la afirmación de que si arrojas una baraja de cartas en el aire, es más probable que termine más desordenado que más ordenado.

La relatividad general fue el resultado de las conclusiones a las que llegó Einstein al considerar cuidadosamente cómo sería la luz si pasara de lado a través de un cohete acelerador en comparación con lo que sería para alguien en el espacio libre y si la gravedad está “apagada” punto de vista de alguien en un ascensor cuando el cable se rompe. El otro pilar de la física, la teoría cuántica de campos, se basa en las matemáticas originalmente diseñadas para describir resultados experimentales inesperados, aunque sus raíces radican en la observación de Planck de que la energía debe venir en paquetes discretos por razones relacionadas con la mecánica estadística (la gente a menudo dice que introdujo los resultados de Planck). Ley para evitar infinitos que surgieron de la teoría clásica de la radiación del cuerpo negro, pero no lo hizo, simplemente resolvió este problema como un spin-off).

No pregunte “ ¿Por qué hay leyes de la física? “, Pero pregunte” ¿Por qué no debería haber leyes de la física?

More Interesting

En el borde de los acantilados y los tejados, se informa que el viento supera el 200% del viento ambiental. ¿Por qué no se hace uso de esta capa de viento de alta velocidad, ya que es mucho más rápido que el viento en altitud, que es solo un 40% de ganancia? ¿Qué tan gruesa es esta capa de alta velocidad?

¿Qué es un marco de referencia inercial?

¿Cuánto más ligero sería un avión construido totalmente de fibra de carbono?

¿Por qué hacer explotar dos piezas de dinamita a la vez no es lo mismo que explotar dos una tras otra?

¿Las personas que viajan en Metros experimentan cuesta arriba / cuesta abajo?

¿Por qué todas las casas en el Medio Oriente están hechas de concreto, aunque no hay tornados en absoluto, y todas las casas estadounidenses están hechas de madera y hay muchos tornados?

¿Un aumento en la temperatura climática causa explosiones en los tanques de gasolina de los vehículos?

¿Existe un dispositivo portátil asequible para verificar si hay fuentes de radiación dañinas con un indicador de distancia segura?

¿Qué quieren decir las personas cuando dicen que "no entendemos las turbulencias"?

¿Existe realmente la cuarta dimensión espacial?

¿Qué causó la existencia de la singularidad?

¿Por qué la fuerza de fricción disminuye al sacar algo muy rápido de debajo de un objeto?

¿Cómo es que descubrimos el bosón de Higgs y aún no tenemos evidencia del campo de Higgs?

¿Cuál define el kilometraje del automóvil: CC, torque o HP?

Cómo encontrar un campo eléctrico debido al dipolo en cualquier punto en lugar de en una línea ecuatorial o axial