¿Cómo saben los físicos algo sobre las cosas que no podemos observar? ¿Como longitud de planck, tiempo de planck, agujeros negros, etc.?

En primer lugar, los agujeros negros por sí mismos no se pueden observar, pero se puede ver que existen cuando el agujero negro extrae gases de una estrella brillante.

foto: www.nasa.gov

Las otras cosas se derivan de teorías probadas anteriormente, como la Teoría general de la relatividad, el principio de incertidumbre de Heisenberg, etc. Dado que estas teorías son precisas (como se demostró experimentalmente), las teorías derivadas de estas están destinadas a ser casi exactas. Por ejemplo: las ondas gravitacionales eran un significado de la teoría de la relatividad, cuya existencia era solo una teoría en aquel entonces cuando no había instrumentos lo suficientemente sensibles como para detectarlas. Pero ahora su existencia ha sido probada.

Además, las ecuaciones de las teorías probadas arrojan diferentes soluciones, sobre las cuales se hacen nuevas teorías, que luego resultan ser ciertas. ¡Entonces también tenemos Matemáticas para nuestra Ayuda!

Del mismo modo, la longitud de Planck y otras cosas se calculan a partir del principio de incertidumbre, la teoría de la relatividad y otras teorías. Estas cosas podrían probarse en un futuro próximo cuando podamos hacer instrumentos lo suficientemente sensibles.

Solo espera !!

Hay muchas cosas que se pueden deducir de los experimentos y la física matemática. En estos asuntos, vale la pena reflexionar sobre lo que otros han dicho sobre la relación entre las matemáticas y el mundo real. Einstein lo expresó de esta manera:

“Aquí surge un enigma que ha perturbado a los científicos de todos los períodos. ¿Cómo es posible que las matemáticas, un producto del ser humano aunque independiente de la experiencia, se adapte tan excelentemente a los objetos de la realidad física?”

Y aquí hay una cita de Hertz:

“La teoría de Maxwell consiste en las ecuaciones de Maxwell. Uno no puede escapar de la sensación de que estas ecuaciones tienen una existencia y una inteligencia propias, que son más sabias que nosotros, más sabios incluso que sus descubrimientos, que sacamos más provecho de lo que originalmente era poner en ellos “.

Maxwell allanó el camino para la física teórica moderna. Sus ecuaciones proporcionaron una descripción correcta de las ondas electromagnéticas a pesar de la ausencia de una descripción física del medio. Incluso Faraday, el hombre que tal vez fue el más talentoso en la construcción de analogías físicas, confesó que no podía entender las ecuaciones de Maxwell, y en una carta en 1857 le preguntó a Maxwell si podía “traducirlas de sus jeroglíficos en los que también podríamos trabajar en ese momento mediante experimentos”. “.

Lamentablemente, la solicitud de Faraday sigue sin cumplirse hasta el día de hoy.

Matemáticas, matemáticas y más matemáticas. Algunas de las ecuaciones que se hacen para predecir cosas no observables (aún), como longitudes de tablones, dimensiones más altas e incluso las composiciones de exoplanetas en la atmósfera son enormes y extremadamente complejas, como esta, que son algunas ecuaciones para la teoría de cuerdas en Física :

Este nivel de matemáticas definitivamente no es para todos, y no puedo explicarlo yo mismo, aunque creo que tiene algo que ver con la radiación gamma.

Hacer este tipo de cálculos es un trabajo serio (planeo hacerlo algún día) pero puede usarse para calcular y probar (o refutar) casi cualquier cosa, incluso cosas que no se pueden observar.

Debo mencionar que por no observable, no quiero decir que sean imposibles de ver, sino que estén demasiado lejos para estudiar de cerca (como la atmósfera de un planeta en un sistema solar diferente) o demasiado pequeñas o rápidas para interactuar con ellas. (como fusión nuclear o colisiones de partículas). Otra respuesta aquí demostró ser un buen punto sobre los agujeros negros. Si bien no podemos “naturalmente” observarlos con luz, podemos verlos a través de la radiación que emite o los objetos que atrae.

En lugar de preguntar sobre los agujeros negros, tal vez podrías haber mencionado el controvertido agujero blanco.