Puedo explicar por qué tiene sentido intuitivo para mí, pero es fundamentalmente imposible demostrar que debe ser así; después de todo, tales pruebas se basarían en las leyes físicas de este Universo, por lo que el argumento sería circular.
Mi argumento es un argumento desde la simplicidad.
- ¿Qué es más simple: que cada punto en el espacio sea equivalente en términos de leyes físicas, o que diferentes puntos se comporten de manera diferente bajo las leyes físicas? Espero que esté de acuerdo en que es inequívocamente lo primero. Este último requiere algún tipo de regla (s) que rige qué puntos se comportan de qué manera, lo que requiere agregar reglas y estructura adicionales a su universo .
- Repita el mismo argumento que en el n. ° 1, pero con instrucciones en el espacio . Nuevamente, es más simple que ninguna dirección sea “especial”, porque entonces no es necesario tener reglas que digan qué direcciones son especiales y de qué manera.
- Los mismos argumentos nuevamente, pero con puntos en el tiempo . Es mucho más simple tener leyes de física que, en su forma más fundamental, sean constantes en el tiempo; de lo contrario, necesita reglas adicionales para explicar cómo cambia.
Como ya sabrás:
- Teoría del campo cuántico: la fuerza de Coulomb entre cargas eléctricas es causada por el intercambio de fotones. ¿Qué está pasando realmente? ¿Cómo es la transferencia de estas partículas virtuales responsables de fenómenos tan importantes que experimentamos en nuestra vida diaria?
- ¿El bosón de Higgs proporcionará un vínculo entre la masa inercial y gravitacional?
- ¿Hay un campo de Higgs presente en todas partes del universo?
- ¿Por qué los fotones solo dispersan objetos de un tamaño comparable a la longitud de onda del fotón?
- Si conduce 65 mph en la autopista 280 y pasa sobre el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, ¿cuántas veces pasará una partícula debajo de usted?
El “caso simple” en el n. ° 1 se llama homogeneidad , o invariancia bajo traducción espacial , lo que da lugar a la conservación del momento lineal a través del teorema de Noether.
El “caso simple” en el n. ° 2 se llama isotropía , o invariancia bajo rotaciones , lo que da lugar a la conservación del momento angular .
El “caso simple” en el n. ° 3 se llama invariancia temporal y da lugar a la conservación de la energía .
En todas partes de la naturaleza, vemos que las cosas tienden a funcionar de la manera más simple que razonablemente pueden. Las gotas de agua en el espacio forman bolas esféricas, porque ¿ por qué no ? Ninguna dirección es especial a menos que algo la haga especial. La isotropía es la predeterminada, si no especifica ninguna regla sobre los ángulos . Del mismo modo, ninguna posición es especial a menos que algo la haga especial. La homogeneidad es la predeterminada, si simplemente no especifica ninguna regla sobre ubicaciones en el espacio . El tiempo es un poco menos obvio para mí, pero la invariancia del tiempo todavía tiene sentido (aunque la expansión del universo lo rompe un poco, dependiendo de cómo funcione Dark Energy … estad atentos). *
La física también tiene muchas otras simetrías, por supuesto. La simetría de inversión de tiempo, por ejemplo, es aproximadamente cierta (exactamente cierto en física clásica, pero muy poco falso en teoría cuántica de campos, como debe ser el caso debido a la violación de CP y el teorema de CPT … pero esa es otra historia). También podemos hablar sobre los “grupos de simetría” de las fuerzas fundamentales en el Modelo Estándar de Física de Partículas (al menos algunos de los cuales son, nuevamente, aproximados). En algún momento pensamos que eran exactos, pero luego descubrimos que no lo eran. Tal vez hay una lección profunda allí, pero no estoy seguro de lo que podría ser.
En resumen, consideraría que algunos tipos de simetría (1, 2 y 3 anteriores) son valores predeterminados , que existen a menos que algo los rompa activamente. El resto son menos claros, pero ofrecería la lección de los primeros tres de que las estructuras simples resultan en simetrías , lo que con suerte lo hace algo menos misterioso.
* No, tu movimiento perpetuo aún no funcionará; La invariancia de tiempo todavía se aplica localmente.
