Algunas, aunque no todas, de estas cosas aparentemente “artificiales” se vuelven algo más elegantes si profundizas lo suficiente en las teorías detrás de todo.
1. Gravedad .
En la relatividad general, la densidad de masa / energía / momento en un punto en el espacio cambia la curvatura del espacio-tiempo en ese punto , y el efecto de ese cambio matemáticamente implica efectos en otros lugares. Lo que parece una fuerza que actúa a larga distancia es realmente algo local que tiene un efecto dominó en el espacio a su alrededor, propagándose a la velocidad de la luz.
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¿ Por qué la masa dobla el espacio? No lo sabemos ¿Alguna vez lo sabremos? Eso no puedo decirlo, pero incluso si algún día lo hacemos, entonces no sabremos la razón “por qué” esa explicación es como es.
2, 3. Dependencia de las fuerzas fundamentales en la distancia.
De los postulados de la relatividad especial y la mecánica cuántica puedes derivar las leyes de la teoría cuántica de campos . QFT no es tanto una teoría de la naturaleza como un marco dentro del cual deben operar todas esas teorías . Con los años, los físicos han desarrollado herramientas sofisticadas para trabajar con QFT en general, haciendo que este marco sea extremadamente poderoso.
Los métodos para obtener realmente las pedicciones de QFT pueden ser matemáticamente complejos, pero, en esencia, puede codificar más o menos toda la física de partículas con una serie de polinomios (algo así como … pueden no ser reconocibles como tales) donde el Los coeficientes indican cuán fuertemente interactúan los pares de campos entre sí.
De esta descripción muy simple y elegante de las interacciones, obtenemos todo tipo de cosas encantadoras. Por ejemplo, la noción de masa simplemente surge de las matemáticas, sin que tengamos que ponerla a mano (a través del mecanismo de Higgs). También se desprende de las matemáticas que las partículas sin masa que no interactúan entre sí (fotones, gravitones) “median” las fuerzas que siguen la ley del cuadrado inverso, mientras que sus hermanos no sin masa (bosones W y Z) “median” las fuerzas que caen apagado exponencialmente con la distancia. El comportamiento de la fuerza fuerte es más complicado, pero también se cae de las matemáticas basándose en una simple descripción polinómica de la fuerza de interacción.
Entonces, si bien las diversas leyes de fuerza pueden parecer una bolsa de sorpresas de ecuaciones matemáticas arbitrarias, en realidad son solo casos especiales de las mismas reglas simples … la maquinaria para pasar de una a otra es matemáticamente muy compleja.
4. Inercia .
Así como 2 y 3 cayeron de QFT, también lo hace la inercia. Dado el marco subyacente de QFT, el Teorema de Noether nos dice que, siempre que los mismos experimentos de física den los mismos resultados, incluso si mueve todo el universo hacia la derecha en un metro, el impulso se conserva. “¡¿Qué ?! ¡¿Cómo están todos relacionados ?!” preguntas … y esa es una pregunta perfectamente válida. Desearía poder darte una explicación intuitiva de por qué funciona, pero desafortunadamente no creo que haya un sustituto para las matemáticas en este caso. (Incidentalmente, si reemplaza “mover todo en el espacio” con “mover todo en el tiempo”, se destaca la conservación de la energía. Otra simetría más abstracta hace que la conservación de la carga eléctrica salga de las matemáticas. Es realmente bastante hermoso).
De todos modos, ¿cómo tiene algo que ver esto con la inercia? Bueno, si se conserva el impulso, entonces no hay forma de que un objeto cambie su velocidad a menos que algún otro objeto cambie también su velocidad, de manera correspondiente, lo que implica algún tipo de interacción (directa o indirecta) entre esos dos objetos. Por lo tanto, bueno, no hay cambio en la velocidad a menos que haya una influencia externa (fuerza).
5. Afinamiento
No estoy seguro de lo que quisiste decir con algo de lo que escribiste, pero es cierto que el ajuste a veces aparece en la física. Éste, por desgracia, no sale mágicamente de QFT. 😉 Sin embargo, si la inflación cosmológica es correcta (y parece serlo), eso explica la planitud del universo: esencialmente, sugiere que el universo no es realmente plano, pero que la inflación hizo que el universo creciera tanto que la curvatura en las escalas que realmente podemos medir es muy pequeña. ¡Adiós, sintonización!
No estoy seguro de cuánto de lo anterior tiene sentido sin un fondo de física, pero la conclusión es: los físicos están trabajando constantemente para encontrar formas menos, más amplias y elegantes de describir la naturaleza, y hemos llegado bastante lejos. En un nivel fundamental, ¡es mucho menos arbitrario de lo que parece!
