¿Por qué existen las leyes de la física?

Hay un famoso artículo / dicho, “La irrazonable efectividad de las matemáticas en las ciencias naturales” por el físico Eugene Wigner en 1960.

Aunque nunca lo he entendido realmente. Para empezar, no puedo ver cómo un universo no podría ser modelado efectivamente por las matemáticas. Tenemos matemáticas para describir fenómenos probabilísticos (también llamados estocásticos), tenemos matemáticas para cuantificar la aleatoriedad, tenemos matemáticas para describir fenómenos deterministas (no aleatorios). Entonces, ¿qué más hay? ¿Y cómo algo podría eludir nuestra capacidad de modelarlo?

(El informático Jeffrey Shallit también compartió algunas otras críticas importantes sobre “la efectividad irrazonable de las matemáticas”: el descenso poco común miente nuevamente)

Richard Feynman relató una historia sobre ser un niño pequeño y darse cuenta de cómo la pelota en su carro parecía rodar hacia atrás cuando tiraba del carro hacia adelante, y le preguntó a su padre, cómo dijo: “¡eso, nadie lo sabe! “Y luego pasó a describirle al joven Richard cómo los fenómenos generales parecían ser que las cosas tendían a resistir los cambios en el movimiento, y que la pelota realmente no rodaba hacia atrás , sino que se mantenía en el mismo lugar donde el carro se movía hacia adelante debajo de ello.

Feynman señala cuán perspicaz fue para su padre explicar los fenómenos, pero también menciona que solo se entiende en un grado limitado.

Del mismo modo, “¿por qué las leyes de la física [son lo que son y no algo diferente]” es algo que ” nadie sabe! Aunque, en general, por razones que no entiendo, la mayoría de las personas (incluidos los científicos) parecen pensar que las leyes de la física son arbitrarias . Los argumentos de ajuste fino se basan en esta suposición para argumentar que incluso pequeñas variaciones en las constantes de las leyes del universo eliminarían la vida tal como la conocemos .

Esto también siempre me ha desconcertado porque, dado que no sabemos “de dónde” vinieron las leyes del universo, ¿cómo podemos comenzar a saber si podrían ser diferentes o no? No es difícil imaginar que algún estudiante de posgrado en matemáticas que trabaje en algún oscuro problema de la teoría de números en algún lugar pueda anunciar mañana que las 26 (más o menos) constantes físicas que subyacen a la física moderna simplemente “se caen” de algún oscuro objeto matemático.

Si eso sucediera, todos podrían dejar de pensar que las constantes fundamentales podrían haber variado un poco aquí o allá, aunque entonces nos quedaríamos atrapados preguntando, “¿por qué ese objeto matemático y no otro?”. Parece que tal regresión infinita de preguntas nunca terminará, pero espero que pueda ver por qué la supuesta arbitrariedad de las leyes físicas del universo no se sabe que es arbitraria (o no).

Me siento similar sobre el concepto de tiempo . Es muy común que las personas digan “no sabemos qué hora es ” o “no sabemos si el tiempo es fundamental ” o ideas similares. Pero me parece que el tiempo es simplemente el hecho de que el universo no es estático . Si todo estuviera completamente congelado y no hubiera movimiento, y nada cambiara, no habría necesidad de tiempo, y no estaría claro qué tiempo significaría en tal circunstancia. Pero como las cosas se mueven, necesitamos tiempo.

Del mismo modo, las leyes (aparentes) de la física son solo el resultado de observar el universo y tratar de encontrar el conjunto más simple de suposiciones que explicarán todas nuestras observaciones.

P: “¿Por qué existen las leyes de la física?”

En la interesante y reflexiva respuesta de Cody Reisdorf a esta pregunta, dice:

No puedo ver cómo un universo no podría ser modelado efectivamente por las matemáticas. Tenemos matemáticas para describir fenómenos probabilísticos (también llamados estocásticos), tenemos matemáticas para cuantificar la aleatoriedad, tenemos matemáticas para describir fenómenos deterministas (no aleatorios). Entonces, ¿qué más hay? ¿Y cómo algo podría eludir nuestra capacidad de modelarlo?

Sabemos de algo que puede eludir nuestra capacidad para modelarlo, al menos para modelarlo en detalle: cualquier sistema en el que desempeñemos un papel importante. En general, no creo que sepamos cómo modelar el libre albedrío. ((OK, puede responder que el libre albedrío es una ilusión, pero creo que esos argumentos se tragan su propia cola.))

Además, me imagino un mundo donde los fenómenos generalmente eran probabalísticos en ocasiones o en ciertas circunstancias, deterministas en otros y aparentemente arbitrarios en otros. Sería una pesadilla, pero es posible.

Entonces, gracias Cody por ayudarme a concentrarme en dónde debe ir mi respuesta a esta pregunta.

Creo que esta es una pregunta profunda.

Somos criaturas en el cosmos con capacidad para hacer matemáticas profundas y desenterrar abstracciones como las leyes de la física. Sabemos que tendemos a ver el orden cuando no está allí, o al menos a exagerar el orden, pero realmente hay un orden en los fenómenos que somos capaces de descubrir. Es necesario explicar nuestra capacidad para hacer esos descubrimientos o la naturaleza de la Naturaleza (de modo que tales descubrimientos estén disponibles).

Mi tesis es que tal profundidad (ya sea en el pensamiento o en la naturaleza o en ambas) es el resultado de una unidad general del cosmos que abarca tanto fenómenos reduccionistas como emergentes. Y, en la medida en que el pensamiento y la racionalidad (o la capacidad para ellos) es un fenómeno emergente, también está íntimamente ligado a ese orden general e implicado.

Entonces, las ‘leyes’ de la física son aproximaciones racionales de aspectos del orden implicado trascendental en el cosmos, y nuestra especie ha desarrollado la capacidad de cultura que incluye un descubrimiento progresivo de tales aproximaciones.

Hasta donde sé, actualmente no tenemos idea de qué causa las leyes físicas (supongo que se refiere a cosas como la gravedad, el magnetismo, las fuerzas nucleares fuertes y débiles y la velocidad de la luz) que existen en la forma en que lo hacen. . Ni siquiera sabemos qué hace que sean como son, y mucho menos cómo llegaron a ser como son.

Tenemos algunas hipótesis sobre lo que podría estar causándoles, y sabemos que no siempre han existido. Pero en cuanto a las fuerzas que hacen que existan leyes físicas, actualmente no tenemos evidencia concreta.

Aquí hay enlaces a algunas páginas de Wikipedia sobre algunas de las partículas teóricas que creemos que podrían existir para explicar las leyes físicas del universo.

Boson
Graviton
Cuarc

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