¿Podemos demostrar que todo en el universo debe seguir las leyes de la física? ¿Es posible que algo pueda desobedecer las leyes de la física?

Es posible demostrar que “algo podría desobedecer las Leyes de la Física”.

Más precisamente, si las Leyes de Física están escritas en inglés o en un idioma similar, tomadas en conjunto, son contradictorias o hay alguna situación que no cubren.

Esto sigue siendo cierto, sin embargo, las Leyes de la Física se reescriben siempre que se escriban en un idioma con un conjunto de caracteres finito e incluyan aritmética básica.

La prueba se basa en el teorema de incompletitud de Kurt Godel. Godel proporcionó una prueba matemática que es equivalente a lo siguiente: “Cualquier teoría escrita en un conjunto de caracteres finitos e incluyendo la aritmética básica es inconsistente o incompleta “.

” Teoría ” significa un conjunto de declaraciones consideradas axiomáticamente verdaderas y reglas para generar otras declaraciones verdaderas a partir de ellas.

” Inconsistente ” significa que hay una afirmación que la teoría llama tanto verdadero como no verdadero

” Incompleto ” significa que hay alguna afirmación cuya verdad no está determinada por la teoría

Aunque parece una conclusión lógica a la que saltar, no me adheriría a la Física. Porque “Física” no está definida. Si te refieres a “Física” como algo que el Universo sigue, entonces sí, por la definición se demuestra que todo en el universo debe seguir las leyes de la física.

Pero si te refieres a “Física” como un conjunto de reglas y conocimiento que hemos desarrollado, entonces NO. Solo hay una cosa que los científicos a nuestro alrededor están buscando. Cosas nuevas que desobedecen nuestras teorías preformadas. La ciencia como la conocemos se hace rompiendo teorías y haciendo nuevas a medida que obtenemos evidencia en el proceso. Entonces, mientras descubramos las Verdades últimas del Universo y nos convirtamos en dioses, no podemos decir que todo en el Universo sigue a la física conocida.

Por cierto, ¿nunca descubriremos todas las verdades sobre el universo? ¿Por qué preguntas? … Debido a los teoremas de incompletitud de Gödel. Si tuviera que explicárselo a un laico, diría que cada ley de la física tiene sus propias suposiciones. Tendría que probar esos supuestos para asegurarse de que sus leyes son leyes. Ahora, para probar esas suposiciones, tendría que hacer otras suposiciones (postulados). Este ciclo continuaría para siempre porque hay algo que siempre no sabes en este universo.

Pero si eres religioso, siempre puedes asumir que el universo sigue tus libros sagrados.

PAZ

Por supuesto, en realidad no puedes probar nada en ciencia. Todas las teorías científicas son esencialmente provisionales y están abiertas a revisión cuando / si salen a la luz pruebas contradictorias. De hecho, una buena definición de lo que se encuentra fuera de la ciencia es cualquier sistema que no permita la prueba.

Sin embargo, dicho esto, lo que la ciencia asume es que el universo está regido por un conjunto de leyes. Sin embargo, eso no significa, en principio, que las “leyes” (que cito ya que no existen las leyes de la física; solo hay teorías) que hemos derivado hasta ahora son necesariamente la última palabra en la materia. Puede ser que las “leyes” que hemos derivado hasta ahora son especiales en el sentido de que solo se aplican en esa forma específica a “nuestra” parte del universo en este momento. Sin embargo, lo que haríamos entonces es tratar de derivar una forma de teoría más generalizada mediante la cual “nuestro” conjunto de leyes sea simplemente un subconjunto.

Un ejemplo de esto fue la “ley física” que se refería a la geometría espacial. Inherente a la teoría de la gravitación de Newton era que el espacio era euclidiano y que el tiempo progresaba a la misma velocidad para todos los objetos. Eso tenía mucho sentido a partir de los experimentos y observaciones que pudimos hacer en ese momento. Explicó, dentro de los límites de la tecnología disponible en ese momento, el movimiento de los planetas y las lunas. Por lo tanto, era una definición perfectamente razonable de una teoría física o ley. Sin embargo, las dudas comenzaron a aparecer, en primer lugar con la observación de que la velocidad medida de la luz parecía ser constante. Luego hubo discrepancias con la órbita de Mercurio que no pudieron explicarse utilizando la teoría de la gravedad de Newton. Finalmente, estas discrepancias se resolvieron con la Teoría de la relatividad especial y general de Einstein, respectivamente. Lo que descubrimos fue que las aparentes “leyes” de la física que funcionaban muy bien localmente (y lo hacen para la mayoría de los propósitos) de las teorías de la gravedad y el movimiento de Newton eran simplemente un caso especial (o aproximación) de esas teorías más generalizadas.

Por lo tanto, podría ser con las actuales “leyes” (o teorías) de física que hemos derivado hasta la fecha. Quizás estas son solo una aproximación local a un conjunto más general de “leyes” que se aplican en todo el universo.

Sin embargo, antes de ir demasiado lejos en la idea de que lo que hemos derivado es “solo” un caso especial de reglas más amplias, diría que las ciencias de la astrofísica y la cosmología están tratando de ver si las teorías que hemos ideado hasta la fecha son generalizable a todo el universo. Por ejemplo, ¿se aplican al momento justo después del “big bang” y pueden explicar el fenómeno que vemos al mirar (efectivamente) en el tiempo? ¿Pueden las leyes explicar fenómenos como los púlsares y los quásares? ¿Puede explicar el movimiento de las galaxias? ¿Es todo esto compatible con el “modelo estándar” de la mecánica cuántica? ¿Nuestras observaciones son consistentes con la velocidad de la luz siempre siendo constante? Estas investigaciones, de hecho, han indicado que nuestras teorías físicas actuales están incompletas. Por ejemplo, existe el misterio de la aparente masa faltante en el universo que los astrofísicos llaman “materia oscura”. Luego está la aparente expansión acelerada del universo, cuya causa ha sido etiquetada como “energía oscura”. Estos no se ajustan a las teorías (o “leyes”) actuales aceptadas de la física, aunque hay muchas sugerencias. Sin embargo, el principio sigue siendo que la física aún buscará producir un solo conjunto de teorías (o, idealmente, una “gran teoría unificada”) que pueda “explicar” (estrictamente hablando, modelar matemáticamente) todos estos fenómenos. Por lo tanto, habrá “una ley para gobernarlos a todos”, parafraseando ligeramente a Tolkein.

nótese bien. esto también conduce a teorías de universos paralelos que (en una encarnación al menos) en general pregunta si las reglas que aparentemente se aplican en nuestro universo son las únicas posibles o podría haber algún número (de hecho, infinito) de universos autoconsistentes, todos actuó de acuerdo con sus propias reglas de existencia. ¿Hasta qué punto esta ley que esencialmente establece todos los universos autoconsistentes posibles debe, en cierto sentido, existir es en realidad una ley común, quién sabe?

Es una suposición que se verifica todo el tiempo. De hecho, es bastante sorprendente que las “leyes” de la física sean tan uniformes en todo el cosmos por lo que podemos ver. Es completamente posible que la violación de CP , por ejemplo, tenga el signo opuesto en diferentes regiones; la gente ha escrito documentos sobre la energía almacenada en los “muros de dominio” resultantes, pero ningún fenómeno de este tipo ha sido detectado de manera inequívoca. (¡Cuál es una buena razón para buscar uno – Nobel instantáneo! 😉

Pero aquí está la cosa: supongamos que encontramos una región donde alguna “ley” es diferente; ¡La “ley” se adapta instantáneamente para tener en cuenta la dependencia de la región! Para tomar un ejemplo particularmente improbable, si encontramos una región X donde la constante gravitacional “universal” de Newton fue [matemática] G ‘= 0.66741 \ veces 10 ^ {- 10} [/ matemática] m [matemática] ^ 3 [/ matemática] kg [matemática] ^ {- 1} [/ matemática] s [matemática] ^ {- 2} [/ matemática] en lugar de [matemática] G = 0.66742 \ veces 10 ^ {- 10} [/ matemática] m [matemática] ^ 3 [/ math] kg [math] ^ {- 1} [/ math] s [math] ^ {- 2} [/ math], la Ley de Gravitación Universal de Newton se convertiría inmediatamente en la Ley Revisada de Newton de Gravitación Regional: “Uso G excepto en la región X; allí, usa G ‘ “.

Eso puede parecer una locura para un abogado, pero lo bueno de las Leyes de Física es que no solo las inventamos; nos los dictan los hechos. Por lo tanto, son instantáneamente revisables cuando se presentan nuevos hechos. Así es como se supone que progresa la ciencia.

Como dije, ¡lo sorprendente es que esto sucede tan raramente !

Que yo sepa, es una suposición.

No está demostrado que existan algunas regularidades, propiedades invariantes en la naturaleza, pero eso es lo que nos permite hacer física:

“Es un milagro que a pesar de la desconcertante complejidad del mundo, fue posible señalar la existencia de ciertas regularidades en los eventos”. – Erwin Schrödinger

Y no es un hecho sino un artículo de fe del físico teórico que nuestras leyes, a través de nuestro uso de las matemáticas, realmente describen la esencia de la realidad física:

“Sin la creencia de que es posible comprender la realidad de nuestras construcciones teóricas, sin la creencia en la armonía interna de nuestro mundo, no podría haber ciencia. Esta creencia es y seguirá siendo la razón fundamental de toda creación científica. ”- Albert Einstein

Lo que describo es el viejo debate del realismo frente al instrumentalismo, pero tenemos cada vez más hechos para respaldar el realismo y la solidez y universalidad de nuestras leyes.

Los objetivos de la física incluyen una descripción completa de todo el mundo material.

Entonces sí, todo en el universo sigue las leyes de la física.

Sin embargo, las leyes que escribimos son solo nuestra mejor evaluación de cuáles son esas leyes en realidad. Hasta ahora hemos tenido mucha suerte de que nuestras habilidades para explicar lo que observamos no hayan estado muy lejos de nuestras observaciones. ¡Por supuesto, quizás esto sea al revés y nuestras observaciones no han podido mantenerse al día con las leyes que hemos escrito y puede ser solo una cuestión de tiempo antes de que los experimentadores tengan éxito en encontrar agujeros en nuestras teorías!

Para mí, mientras la ciencia siga mejorando las cosas para la humanidad (y quizás para otros seres), entonces un paso a la vez está bien.

¿Podemos demostrar que todo en el universo debe seguir las leyes de la física?

Es una definición. Si algo no los obedece, las leyes están equivocadas y deben cambiarse hasta que todo las obedezca.

No, las leyes de la física siguen el universo.

El universo existe y es lo que es.

Las leyes de física son la “mejor descripción racional” de su comportamiento.