¿Cuál es la teoría más bella en física? Y, ¿qué lo hace bello: la percepción que tuvo, o las ideas que surgieron de él?

Yo votaría por la relatividad especial.

La relatividad especial es particularmente hermosa porque las implicaciones de la mente alucinante están muy lejos de nuestra intuición, lo que contrasta fuertemente con la simplicidad de las matemáticas detrás de ellas.

Hay un experimento de pensamiento popular que puedo usar para explicar la relatividad especial a cualquiera que haya tomado una clase de física básica antes (y tal vez incluso menos). Dice así.

Primero, dé por sentado que la velocidad de la luz es una constante en todos los marcos de referencia. Finge que es el límite de velocidad cósmica. Esto en sí mismo es un concepto extraño, pero se ha demostrado experimentalmente que es cierto. Desafortunadamente, para mostrarte esto con las matemáticas, tendría que entrar en las ecuaciones de Maxwell y luego comenzaría a explicar las explicaciones.

Ahora imagina que estás mirando hacia el cielo y ves una nave espacial volando. Digamos que justo en ese momento, un astronauta en esa nave espacial ilumina una luz directamente hasta la parte superior de la nave espacial y mide que le toma tiempo T alcanzar el techo, que está D metros por encima de la fuente de luz.

Como hemos tomado una clase de física básica, sabemos que la velocidad es igual a la distancia con el tiempo (confía en mí si no lo has hecho). Bueno, dada nuestra primera suposición, la velocidad debe ser igual a c, la velocidad de la luz, y eso debe ser igual a [matemáticas] \ frac {D} {T} [/ matemáticas]. Todo bien hasta ahora.

Ahora consideremos sus medidas desde la Tierra. Ves pasar la nave espacial y el rayo de luz sube. Debido a que la nave espacial se está moviendo hacia un lado, el rayo de luz no parecerá que solo se está desplazando hacia arriba, se moverá diagonalmente hacia arriba y, por lo tanto, parecerá que viajó una distancia de D ‘.

Intuitivamente, queremos decir que la luz viajó más rápido porque tenía la velocidad adicional de la nave. Esto es lo que sucedería si el astronauta simplemente lanzara una pelota de béisbol al techo en lugar de la luz. Es por eso que cuando estás corriendo y lanzas una pelota más o menos hacia arriba, sigue volviendo a ti. La pelota ya tenía tu velocidad añadida a la suya. Pero la luz nunca va más allá de la velocidad de la luz, de modo que la lógica no funciona.

Si observamos las matemáticas y nuestras suposiciones, veremos que eso no es lo que sucede. Como antes, usaremos que la velocidad es la distancia a lo largo del tiempo, y nuevamente, asumiremos que la velocidad de la luz es constante, c. Por lo tanto, [math] c = \ frac {D ‘} {T’} [/ math] donde T ‘es el tiempo que crees que tarda la luz en recorrer esa distancia. Ahora bien, si c no puede cambiar porque la velocidad de la luz es la misma para todos, y sabemos que [matemática] D ‘> D [/ matemática], entonces lo único que hace que nuestra ecuación se equilibre es si [matemática] T ‘> T [/ matemáticas].

Esa es la relatividad especial en una cáscara de nuez. El tiempo que piensa en la Tierra pasa mientras el rayo de luz se dirige hacia el techo de la nave espacial es más largo que el tiempo que el astronauta piensa que pasó. El astronauta y el rayo de luz y todo en la nave estarán en cámara lenta desde su perspectiva (y paradójicamente, si resuelve las matemáticas al revés, el astronauta pensará que también va en cámara lenta (es por eso que nosotros necesita relatividad general)).

Si queremos ir un paso más allá y realmente resolver la diferencia entre T y T ‘, podemos usar el teorema de Pitágoras. Llamemos a la velocidad de la nave V. Entonces D ‘tiene una componente horizontal [matemática] V * T’ [/ matemática] y una componente vertical D. Según Pitágoras, el cuadrado de la hipotenusa es la suma de los cuadrados de cada pata, [ matemática] (V * T ‘) ^ 2 + D ^ 2 = {D’} ^ 2 [/ matemática]. También sabemos que [matemáticas] D = c * T [/ matemáticas] y [matemáticas] D ‘= c * T’ [/ matemáticas], lo que implica que [matemáticas] (V * T ‘) ^ 2 + (c * T) ^ 2 = (c * T ‘) ^ 2 [/ matemáticas]. Resolver para T ‘nos da [math] T’ = \ frac {T} {\ sqrt {1- \ frac {V ^ 2} {c ^ 2}}} [/ math].

Esa es la ecuación para la dilatación del tiempo de acuerdo con la relatividad especial y la resolvimos usando la ecuación de velocidad y el teorema de Pitágoras. El hecho de que la idea de que mi percepción del tiempo puede ser diferente de la tuya, no solo subjetivamente, sino objetivamente, se pueda mostrar con un poco de álgebra, es la razón por la que encuentro esta teoría tan hermosa.

El modelo estándar de física de partículas.

Es nuestra mejor comprensión de cuáles son las leyes de la naturaleza.

Consulte ¿Cuál es el modelo estándar de física de partículas?

Teorema de Bell

El teorema de Bell ha sido llamado, bajo el supuesto de que la teoría es correcta, ” la más profunda en la ciencia “. Incluso abre la puerta a la falsificación de la realidad.

Aleatoriedad verdadera

El teorema de Bell muestra que la naturaleza viola los supuestos más generales detrás de las imágenes clásicas. Ninguna combinación de variables deterministas locales y aleatorias locales puede reproducir los fenómenos predichos por la mecánica cuántica y observados repetidamente en experimentos.

La violación de la desigualdad de Bell tiende a demostrar que la naturaleza del universo no es determinista y que puede ocurrir pura aleatoriedad.

La aleatoriedad se definió más como una falta de conocimiento, no podemos predecir el futuro ya que no podemos dominar todas las variables presentes. Pero cuando se conocen las premisas, en la ciencia tradicional, el futuro se vuelve transparente.

Con el teorema de Bell, puede aparecer pura aleatoriedad, sin causa preciosa.

¿Por qué elegimos el mismo menú, día tras día?

En física, una pareja causa-consecuencia solo puede tener dos explicaciones:

  • influencia local (comparto el mismo menú en el restaurante, porque quiero complacerte)
  • una influencia común (comparto el mismo menú porque solo hay un menú disponible)

Pero sin localidad, la verdadera aleatoriedad se hace posible, a través de la violación de esta localidad. Dos eventos pueden correlacionarse, a distancia, y no hay causalidad para explicar los resultados.

  • Salimos para dos restaurantes diferentes, día tras día, compartimos el mismo menú más del 50% del tiempo (75% de hecho) aunque no sabíamos qué menú vamos a tomar, al salir por la mañana. Eso se llama “conspiración”, la naturaleza viola la causalidad local, los eventos pueden correlacionarse SIN NINGUNA RAZÓN

Así, el no determinismo y la no localidad se convierten en propiedades fundamentales de la naturaleza.

* En realidad, esos experimentos y matemáticas no tienen nada que decir sobre el libre albedrío. Randomnes refuta la determinación pero no coincide con la decisión.

Ausencia de discursos y explicaciones.

Esta es la parte difícil para la ciencia, y abre una brecha en la esencia del método científico. No hay una historia comprensible detrás de las matemáticas y el experimento.

Las violaciones de las desigualdades de Bell, debido al enredo cuántico, proporcionan la demostración de que la física cuántica no puede ser representada por ninguna versión de la imagen clásica de la física, la evidencia y los lenguajes comunes no se aplican a esas realidades.

Todavía no tenemos una historia para explicar qué sucede detrás del enredo cuántico.

Todavía no inventamos los mundos humanos para describir las propiedades íntimas de nuestras realidades.

Controversias

Como User-11143056469459604831 y Andru Gheorghiu comentaron, hay posibles explicaciones locales detrás del teorema de Bell y los diversos experimentos que tienden a probar estas predicciones matemáticas.

Quizás el conjunto de resultados potenciales registrados por un detector no ‘colapse’ a un resultado individual real hasta que sea observado por el experimentador. De modo que antes de que el experimentador se involucre, el resultado podría verse influido, mucho después de la llegada del fotón, por alguna influencia causal extraña (pero no más rápida que la luz) del laboratorio distante.

Sin embargo, cualquiera que sea la explicación que encontraremos para la ecuación de Bell, siguen siendo un ejemplo de matemática simple para describir la realidad compleja de una manera elegante.

Palabra final

Dado que las pruebas experimentales de las desigualdades de Bell han descartado el realismo local en la mecánica cuántica, se considera que la violación de las desigualdades de Leggett ha falsificado el realismo en la mecánica cuántica.

Los resultados de las pruebas experimentales en 2007 y 2010 han mostrado un acuerdo con la mecánica cuántica en lugar de las desigualdades de Leggett. Dado que las pruebas experimentales de las desigualdades de Bell han descartado el realismo local en la mecánica cuántica, se considera que la violación de las desigualdades de Leggett ha falsificado el realismo en la mecánica cuántica.

Entonces, al final, para la física, la realidad ya no existe, no hay más evidencia de ello, solo experiencia.

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Teorema de Bell

Experimentos de prueba de campana

¿Hemos estado interpretando mal la mecánica cuántica todo este tiempo?

[1504.02707] Violando la desigualdad de Bell-Leggett-Garg con una medición débil de un estado enredado.

Página en physicsworld.com

http://physicsworld.com/cws/arti

Física: el teorema de Bell todavía reverbera

El físico George Ellis llama a los físicos por golpear la filosofía, la falsificación y el libre albedrío

Desigualdad de Leggett

Creo que la idea más bella en física es la noción de una “teoría final” (también conocida como “teoría de todo”). La mayoría de los científicos prominentes, según he leído, aprecian la simplicidad al describir la forma en que funciona el universo. Si considera que la simplicidad es hermosa, ¿qué podría ser más hermosa que una ley única y coherente para explicar todo el universo y nuestra propia existencia? Todos los detalles se derivarían de eso.

Puede leer más de este artículo de Wikipedia, aquí:
http://en.wikipedia.org/wiki/The… .

“El principal problema al producir un TOE es que la relatividad general y la mecánica cuántica son difíciles de unificar. Este es uno de los problemas no resueltos en física”.

Diría que el Teorema de Noether es uno de los más bellos. Aunque gran parte de la formulación es casi completamente matemática, su capacidad para hacer conexiones entre las acciones y las leyes de conservación es extremadamente poderosa si sabe cómo usarla.

http://en.wikipedia.org/wiki/Noe

La teoría más bella de la física es a menudo una cuestión subjetiva que depende de la opinión, las preferencias y los antecedentes de cada científico o físico o persona.

En su libro La teoría clásica de los campos , Lev Landau declaró:
“La teoría de los campos gravitacionales, construida sobre la base de la teoría de la relatividad, se llama teoría general de la relatividad. Fue establecida por Einstein (y finalmente formulada por él en 1916), y representa probablemente la más bella de todas las actividades físicas existentes. teorías “.

Si uno se remonta al siglo XIX, se puede ver que muchos científicos, físicos y “filósofos naturales” (como se los llamaba) en ese momento pensaban que la mecánica clásica y celestial eran teorías muy hermosas.

El modelo estándar de la física de partículas puede ser visto como una hermosa teoría por muchos físicos, aunque no explica completamente la gravedad.

Un físico que se especializó en una teoría particular de la física y que trabaja en ese dominio o campo probablemente pensaría que la teoría que conoce mejor y en la que trabaja es la más bella.

Creo que una teoría en física puede considerarse bella si sigue las reglas del método científico, es coherente, consistente, verificada experimentalmente, exhaustiva y explica la mayor cantidad posible de eventos y fenómenos en el mundo natural y físico. Tal teoría es usualmente apoyada y descrita por matemáticas relevantes y hermosas.

Teoria de las cuerdas. La belleza está en el principio holográfico, y la idea de la matriz S, la idea de una descripción positivista de la naturaleza, que solo se ocupa de la dispersión de datos, que se transmuta en la década de 1990 en la idea de que el universo se describe mejor en los límites holográficos.

La información que se incluyó en ella es la teoría de la matriz S, la predicción y observación de trayectorias hadronic Regge, pomerons, todo eso, más la termodinámica del agujero negro.

De ella surgió la supersimetría, los microestados de los agujeros negros y modelos completos de física, incluida la gravedad cuántica. No hay mayor revolución que pueda ser, ya que es una teoría de todo.

Teorema de Noether: si puede encontrar una propiedad de un sistema físico que tenga una simetría (en el sentido teórico grupal), entonces esa simetría de alguna manera representa una ley de conservación del sistema.

Los ejemplos canónicos son la simetría del tiempo que produce la conservación de la energía, la conservación de la simetría traslacional del momento y la conservación de la simetría rotacional del momento angular, pero es cierto en general. La simetría del campo eléctrico (invariancia de calibre global) da lugar a la conservación de la carga eléctrica. El hecho de que haya un hadron con tres quarks (el [matemático] \ Delta ^ {++} [/ matemático] barión), o bariones con espín [matemático] \ frac {3} {2} [/ matemático] que de lo contrario, asumiríamos que viola el principio de exclusión de Pauli, nos obliga a concluir que existe una simetría adicional que poseen los quarks. Esta es una simetría de la representación de grupo subyacente del campo de quark y la cantidad conservada es el color .

La teoría de Ricitos de Oro. Básicamente establece que en nuestro Universo, todas las propiedades físicas son correctas. Si alguna propiedad, como la gravedad, la fuerza atómica, el magnetismo, etc., donde incluso una fracción de un por ciento más débil o más fuerte, el universo no podría existir. Qué mayor belleza que la verdadera perfección de todos los jugadores que juegan con la nota correcta.

Teoría electromagnética: describe los avances del mundo moderno en 4/5 ecuaciones espectaculares. Como bonificación furtiva también da la velocidad de la luz. Y llevó a Einstein a una relatividad especial.

http://en.wikipedia.org/wiki/Max

Mis favoritos (más recientes los otros).

(1) El límite de cepillado de N = 4 Teoría de calibre súper simétrica. Sobre la base de la simetría yangaiana, ahora tenemos una solución exacta no trivial de la teoría. Reunir el resultado de la teoría de String, las curvas Bethe y Spectral para construir la solución. (Que es una solución de teoría de campo pura, que no se basa en la teoría de String al final).

Una lista muy breve y no exhaustiva de personas que hicieron que esto sucediera (orden aleatorio):

A.Tseytlin, B.Eden, M. Staudacher, N.Beisert, Eden, G. ‘t Hooft, JA Minahan, K. Zarembo, N.Gromov …


(2) Uso de la localización para calcular el resultado exacto en la teoría de cuerdas supersimétricas. Y su aplicación a D = 3 supergravedad (branas M2) para obtener la escala N ^ 3/2.

trabajo de N.Druket, M.Marino y P.Putrov utilizando un método delegado por V.Pestun,


(3) Y un resultado anterior: teoría BCS de superconductividad.

Relatividad especial.

La profundidad es realmente alucinante. Produce paradojas incomprensibles y constituye el material de varios thrillers espaciales e historias de ciencia ficción.

Sin embargo, en la base, solo funciona el teorema de Pitágoras. Uno puede comprender SR con solo las matemáticas de la escuela secundaria.

Y, sin embargo, incluso después de años de jugar con ello, parece estar fuera del alcance de la comprensión intuitiva completa; Al igual que la luz misma, que se aleja de nosotros a la misma velocidad fija, por rápida que sea, nos movemos para intentar atraparla.

Tiene que ser la teoría general de la relatividad. Ninguna otra teoría es tan elegante, tan profunda, tan coherente, tan lógica y tan simple.

Imposible responder: es como tener que elegir una película favorita. Pero la relatividad especial tendría que estar en algún lugar de la lista, simplemente porque fue una ruptura con el pasado y simplemente impresionó a la gente. Relatividad general porque deriva mucho de tan poco. Calibre las teorías porque todavía son misteriosas (para mí, de todos modos); Quiero decir, ¿por qué son verdad? Inflación por explicar cómo algo puede venir de la nada.

Podrías hacer trampa y elegir la supergravedad, porque contiene todo lo anterior. Y cuando entendemos la teoría de cuerdas, sin duda, usted podría hacer lo mismo con ella.

Enredo cuántico: que las cosas aparentemente desconectadas están realmente interconectadas: http://en.wikipedia.org/wiki/Qua

Además, la secuencia de Fibbonacci y los fractales asociados:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fib

Todas son teorías importantes y hermosas, le dan a la física una visión integral, para tratar con la descripción de la naturaleza y la interpretación. La relatividad general nos da un concepto claro sobre la relación entre el espacio-tiempo y la distribución de la materia en él, dándonos el significado de fuerza de gravedad en el lenguaje de la ecuación tensorial.
Y predijo las ondas gravitacionales de las que estamos hablando en estos días. El modelo estándar es excelente El modelo explica la creación y las propiedades de todas las partículas que conocemos y esperamos descubrir. La mecánica cuántica es el maestro de la física en el ámbito de lo microscópico sistemas, es la teoría física general como la conocemos, donde h —–> 0 integramos el ámbito de la física clásica, se ocupa de la energía del vacío antes del Big Bang y después y dentro de las estructuras de las estrellas, galaxias y negro La teoría de cuerdas representa un intento de encontrar la teoría de cada cosa, es decir, unificar todos los campos de la naturaleza (fuerzas). Por lo tanto, todos son hermosos e importantes y cooperan para comprender nuestro universo, cómo se creó, por qué se creó, su comienzo, su fin, y así sucesivamente.

Los conceptos que dan una explicación de la desviación de la mecánica clásica (que es más intuitiva para mí) hacen que la física sea más bella para mí.
1) Teoría especial de la relatividad: el tiempo es el culpable
2) QM – Descripción del paquete Wave del sistema y los postulados de QM

Mi favorito personal es el teorema de Noethers porque vincula la simetría con las leyes de conservación.

Siempre he encontrado que las ecuaciones de Maxwell son las más misteriosas y matemáticamente (visualmente) hermosas.

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[math] E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ math] puede derivarse de [math] \ mathbf {F} = m \ mathbf {a} [/ math], pero puede [math] \ mathbf {F} = m \ mathbf {a} [/ math] se derivará de [math] E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 [/ math]?

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