¿Existe una teoría de la física a partir de la cual se siguen todas las demás teorías?

En un mundo que se desliza rápidamente en explicaciones no físicas y pseudoespirituales de todo, hay un concepto del cual, no solo la física, sino toda la ciencia fluye. Tiene una antítesis en rápido crecimiento que la socava en las universidades, lo que se conoce como “postmodernismo”.

  • Uno podría pensar que es un principio de “no magia”.
  • Uno podría llamarlo el principio de la razón.
  • Podría llamarse definición contrafactual.
  • A menudo se le conoce como “realidad externa”.
  • Es la suposición de que hay un mundo real no afectado por la percepción humana.

Prefiero llamarlo “Mecánica”.

Específicamente, la idea es que no hay nada que no tenga causa y no hay causa que pueda comunicar su efecto a distancia sin un factor o sustancia mediador. (IE: sin magia)

Sin embargo, como puede ver si tiene conocimientos en el campo, incluso ciertas interpretaciones en la física moderna han estado tratando de romper esta regla de lógica y razón “Sin magia” y una vez que lo hagamos, las puertas de inundación estarán abiertas y la ciencia lo hará. ser arrastrado en un torrente de superstición.

La presa ya está generando fugas porque los guardianes de la misma no solo descuidan su tarea de arreglar el bombardeo constante del pensamiento mágico, sino que han comenzado activamente a unirse para derribarla.

Sin embargo, hay interpretaciones racionales de la Mecánica Cuántica moderna que respaldan el determinismo y hay experimentos recientes que han proporcionado una nueva comprensión de un razonamiento mecánico para efectos previamente incomprendidos y aparentemente sin sentido. Ahora hay teorías físicas completas que explican los datos experimentales y mantienen que la realidad sigue siendo bastante real y razonable sin la más mínima rareza espeluznante u otra creencia mágica.

Desafortunadamente, estas soluciones más prácticas se evitan para las interpretaciones más místicas que dominan la vieja ortodoxia académica. (Copenhague) La razón es tanto el conocido efecto ortodoxo descrito por Thomas Kuhn, como la necesidad humana profundamente arraigada de sentir que su conciencia es de alguna manera especial y de hecho dirige el universo a su alrededor en lugar de al revés.

Aquí hay un buen video de Laymen sobre explicaciones mecánicas deterministas que regresan a la física: (algunas personas han comenzado a reparar la presa)

Hay un principio en física que se acerca bastante a ser el principio del que se derivan todas las demás teorías. No es exactamente una teoría, sino un marco para las teorías, pero aún así, un concepto o herramienta bastante poderoso.

Este principio se llama principio de menor acción. Es el concepto fundamental detrás de lo que se llama mecánica lagrangiana (y hamiltoniana).

El concepto es simple. Las ecuaciones de movimiento de un sistema mecánico son tales que minimizan una cierta cantidad matemática, la “acción”, a medida que el sistema evoluciona de un estado inicial a un estado final. Para sistemas mecánicos simples, esta “acción” es solo la diferencia entre la energía cinética y potencial del sistema, integrada en la ruta del sistema entre los estados inicial y final.

Las raíces del concepto se remontan al siglo XVII y Fermat, quien postuló que en óptica geométrica, como un rayo de luz viaja a través de medios con varios índices de refracción, elige el camino entre dos puntos que toma la menor cantidad de tiempo.

El principio de menor acción, aplicado a la mecánica, fue formulado en el siglo XVIII por Maupertuis.

Teniendo en cuenta que el concepto tiene casi tres siglos de antigüedad, es inmensamente poderoso. Aquí es por qué.

En primer lugar, el principio de menor acción puede usarse para estudiar sistemas mecánicos de complejidad arbitraria. Las máquinas, las balas de cañón, los vehículos, los planetas, las naves espaciales, no importan … siempre que puedas escribir las energías cinéticas y potenciales de los componentes constituyentes, puedes escribir la acción y derivar las ecuaciones de movimiento.

Segundo, el principio de menor acción también puede extenderse a medios continuos, por ejemplo, gases y líquidos, derivando, por ejemplo, las ecuaciones hidrodinámicas de movimiento para un sistema que involucra fluidos.

Tercero, el principio de menor acción puede usarse no solo para sistemas mecánicos: por ejemplo, las ecuaciones de electrodinámica de Maxwell pueden derivarse de una acción correspondiente.

Cuarto, el principio de menor acción es agnóstico cuando se trata de la teoría de la relatividad: se puede formular una acción relativista para sistemas mecánicos, sistemas electromagnéticos, incluso la gravedad (es decir, la geometría del espacio-tiempo).

Quinto, el principio de menor acción está directamente relacionado con las leyes de conservación. Un teorema llamado así por el matemático de principios del siglo XX, Emmy Noether, establece una relación matemática entre las simetrías abstractas de la acción (por ejemplo, su invariancia bajo traducción en el espacio o traducción a lo largo del eje del tiempo) y las cantidades conservadas. Por ejemplo, la invariancia de la traducción del tiempo corresponde a la conservación de la energía.

Por último, pero no menos importante, el principio de menor acción es fundamental para nuestras teorías más sofisticadas hasta la fecha, varias teorías de campo cuántico y, en particular, el Modelo Estándar de física de partículas. Abra cualquier libro sobre el Modelo Estándar, y es probable que en su primer o segundo capítulo vea una ecuación de media página, un monstruo Lagrangiano, que es la acción que describe todos los campos del Modelo Estándar y todas sus interacciones.

Así que eso cubre la mayor parte de la física fundamental, excepto quizás la termodinámica, pero resulta que incluso hay una conexión allí: es posible deducir una conexión entre el concepto termodinámico de entropía y el principio de acción en sistemas no disipativos.

No está mal para un concepto de casi 300 años.

El principio de menor acción tiene un éxito muy amplio, pero hay otro principio que creo que es más fundamental y que limita la forma que puede tomar la acción. A veces las personas preguntan (o exigen): “¿De dónde vienen las leyes de la física?” Por lo general, esperan invocar una fuente sobrenatural. La respuesta más simple es: “Los inventamos”. Y cuando los inventamos, queremos que satisfagan un principio que mi difunto amigo Vic Stenger llamó Point of View Invariance, POVI. Esto es solo una generalización de los principios de simetría que Emmy Noether mostró bajo las leyes de conservación. Entonces, la razón por la cual se conserva el impulso es que no queremos que nuestras leyes de la física dependan o se refieran a lugares especiales. Si nuestras teorías tratan todos los lugares de la misma manera, eso es una simetría y el teorema de Noether muestra que implica que habrá una cantidad conservada, lo que llamamos impulso. Del mismo modo, si nuestras teorías tratan a todos los momentos del mismo tiempo (no se utiliza un tiempo especial en la acción), habrá una cantidad conservada, que llamamos energía. Si no queremos tener ninguna dirección preferida en nuestras teorías, entonces el momento angular será una cantidad conservada. Esos son tan familiares que pueden dar la impresión de que POVI solo puede sacar la física del aire. Pero a medida que consideramos los campos de partículas, hay otras simetrías que no son tan obvias, en las que queremos mantener las transformaciones de POVI bajo calibre en espacios abstractos. Entonces, cuál describe el mundo real sigue siendo una pregunta experimental. Recomiendo el libro de Vic “El cosmos comprensible”.

Comencemos diciendo que hay una teoría que todas las demás teorías tienen que seguir.
en este caso, la teoría tendría que tomar todo en consideración, debido a esto tendría que ser una teoría cosmológica, el único problema con esto es que una teoría cosmológica no puede repetirse ya que no se pueden crear unos pocos sistemas aislados repetidas veces y ver qué pasa o retroceder el tiempo para verificar una vez más lo que ha sucedido y ver si su teoría es correcta y no solo una anomalía, que es lo que convierte una hipótesis en una teoría, por lo tanto, una teoría como la que usted menciona es no lo conocemos o no existe, espero que esto responda a su pregunta.

Me gusta la respuesta de Viktor Toth, pero creo que la respuesta más estándar es no. Encontrar una teoría de todo es una especie de motivación para intentar encontrar una teoría de campo unificado, pero lo más cercano que tenemos a eso es la teoría de cuerdas, y mi escasa comprensión del tema es que la teoría de cuerdas no es una ecuación de todo aún, incluso si es correcto. Mi comprensión del estado de la teoría de cuerdas es que no predice nada nuevo que sea verificable. También tiene 25 dimensiones, que parecen muchas dimensiones que no tienen un efecto verificable.

El principio de menor acción parece unificar las tres leyes newtonianas de la mecánica e incluso se puede utilizar la ecuación de Hamilton Jacobi, que se parece mucho a la ecuación de Schrodinger. Sin embargo, aunque el principio de menor acción es omnipresente en física, algunas cosas que no se siguen del principio de menor acción son (1) la constancia de la velocidad de la luz, sin importar el marco de referencia desde el cual se observa la velocidad de la luz , (2) la equivalencia de un campo gravitacional y un marco de referencia acelerado, (3) que la entropía de un sistema cerrado no puede disminuir, (4) el principio de incertidumbre de Heisenberg, y (5) la existencia de un campo eléctrico y un archivado magnético, por ejemplo. Una vez que uno tiene el principio básico (como el principio de incertidumbre de Heisenberg) sobre el cual construir una teoría de la física, el principio de menor acción puede servir como una gran guía sobre cómo desarrollar aún más la teoría. Las técnicas de variación dependen de saber qué cantidad variar. Saber qué cantidad variar puede ser la base de una teoría física y requiere los primeros principios y conceptos fundamentales (como el principio de incertidumbre y la entropía) en los que se basan realmente las teorías. Además, sin el principio de incertidumbre de Heisenberg, no hay forma de saber dar a la ecuación de Hamilton Jacobi una interpretación que pueda conducir a la ecuación de Schrodinger. Además, a pesar de que uno puede derivar la conservación del momento y la conservación de la energía del principio de menor acción, sin que Newton primero teorice sus tres leyes, es difícil para mí imaginar que alguien las deriva del principio de menor acción y comprender su significado Creo que las ecuaciones que se derivan del principio de menor acción habrían sido muy parecidas a las transformaciones de Lorentz, antes de que Einstein desarrollara la teoría de la relatividad especial, y aún hubiéramos necesitado que Newton viniera y se diera cuenta de que para cada acción hay una reacción igual y opuesta para apreciar completamente el significado y la aplicación de las ecuaciones derivadas del principio de menor acción (sin mencionar ¿alguien sabría cuál debería ser la acción que debería ser extremizada sin las leyes de Newton?)

Todas las teorías de la física siguen leyes matemáticas que llevan a muchos físicos a concluir que la física es la matemática. Las matemáticas siguen leyes lógicas que llevan a algunos físicos a concluir que la física es lógica. La lógica fluye de la regla de Posibilidad de Anaximandro de que para que algo pueda existir debe surgir con un opuesto del cual se destaca como existente en contraste. La función de probabilidad que es la base de QM fluye desde la posibilidad al igual que la lógica, las matemáticas y la física.

Estaría dispuesto a apostar ESO evasivo a que toda la teoría se producirá por un medio de preguntas y respuestas, probablemente respondido por un tipo de criador de cabras / pastor de ovejas que nunca puso un pie en una clase de física. Sin embargo, ESA teoría no es la que pediste. Me refiero a la elusiva pregunta de gravedad / cuántica. En cuanto a una teoría de la física por la cual todos los demás siguen puede considerarse termodinámica, electrónica, gravitacional, etc. Creo que uno de los conceptos más cercanos a esto que he encontrado útil es la ley de Ohm. E = IR se puede usar con electricidad (obviamente), pero también se asemeja al comportamiento de la presión del fluido. El suministro de agua (v) dado como un número fijo que sale de una manguera (R) puede considerarse como una resistencia que aumenta / disminuye proporcionalmente la presión (I) del flujo de agua. Pellizque la manguera, aumente la resistencia, aumente la corriente / flujo.

No.

Es posible que haya oído hablar de la “teoría de todo” agravante: esa es la teoría futura que los científicos están tratando de encontrar para unificar la mecánica cuántica y la relatividad general. Estamos lejos de eso. Y no será el final de la física, de todos modos.

En lugar de una sola teoría, creo que la expresión es “los hombros de los gigantes”. Cada teoría se basa en todas las demás teorías anteriores.

Dicho esto, la relatividad o la teoría cuántica tal vez se apliquen prácticamente a cualquier otra teoría de la física.

Re: Respuesta de Vikor Toth:

Muy agradable, conciso e informativo, gracias.

Sin embargo, pregunto, ¿no es el principio de menor acción un corolario de la Navaja de afeitar de Occam, la explicación más simple tiende a ser correcta? (Aunque ese principio también se remonta a Ptolomeo “Consideramos que es un buen principio explicar los fenómenos por la hipótesis más simple posible”). Esto lo lleva a principios del siglo II d. C.

Aquí está mi intento, PARA TODOS LOS UNIVERSOS;

Leyes coherentes de la física por Nathan Coppedge en el blog oficial de Nathan Coppedge

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