¿Cuál es la única ley de la física que la mayoría de los físicos creen que nunca se romperá? He oído que es la segunda ley de la termodinámica. ¿Qué tan exacto es esto?

Los físicos modernos ya no se refieren realmente a las “leyes” de la física, excepto por razones históricas. ¿Por qué? Porque la visión de lo que hace la ciencia ha pasado de

• Descubriendo las verdaderas leyes subyacentes a la naturaleza

a

• Modelando la naturaleza lo mejor que podamos

La suposición actual es que ninguna teoría puede probarse que es correcta. Siempre puede ser falsificado por futuros resultados experimentales.

Tenga en cuenta que los modelos que se sabe que son incorrectos, como la gravitación newtoniana, por ejemplo, siguen siendo muy útiles y, de hecho, más prácticos que los modelos más precisos. Incluso se sabe que nuestros mejores modelos teóricos, como la teoría de campo cuántico y la relatividad general, son incorrectos en ciertas circunstancias: sobre todo porque son incompatibles en las escalas más pequeñas.

El resultado final: en realidad no hay ninguna ley de la física e, incluso si la hubiera, no tienen el estado de ser irrompibles.

Notarás en mi respuesta a Si tuvieras una gran cantidad de aire, aproximadamente del tamaño del Sol, entonces ¿no se contraería por la gravedad, por lo tanto, violaría la segunda ley de la termodinámica? que tengo un gran respeto por la segunda ley de la termodinámica. Se llama “ley” por razones históricas, es de naturaleza estadística (por lo que puede ser fácilmente violada cuando el número de estados es pequeño), y ciertamente no es inviolable. Solo debes estar seguro de que tienes una buena teoría respaldada por evidencia sólida si crees que se está rompiendo como algo natural 🙂

No he hecho ni leído sobre una encuesta de físicos sobre esta cuestión. Sin embargo, me ha interesado la física y he leído mucho sobre ella durante muchos años (y he tomado numerosos cursos de posgrado en física).

Según mi lectura, parece que la segunda ley de la termodinámica está allí. Una razón para esta actitud es que la ley parece no cambiar con la aparición de nuevas leyes fundamentales de fuerzas, partículas y campos.

No estoy de acuerdo con la evaluación anterior por un par de razones. En primer lugar, la segunda ley parece ser una ley estadística. La probabilidad de violación para los sistemas macroscópicos es colosalmente baja. Sin embargo, en un universo infinito con una cantidad infinita de tiempo, tales inferencias y eventos como la ‘muerte por calor’ son (a) muy probablemente, si no ciertamente violadas, y (b) la proyección de la ciencia macroscópica relativamente local en el universo. También hay experimentos que sugieren violaciones a nivel microscópico pero por encima del nivel de partículas (aquí hay un artículo más antiguo: Segunda Ley de Termodinámica Violada). Finalmente, como para cualquier “ley”, la segunda ley de la termodinámica considerada como universal es una proyección.

Tengo la sensación de que, si bien los físicos se adhieren a la verdad de la segunda ley, no lo hacen con la tenacidad de los físicos de finales del siglo XIX, porque sabemos más sobre el resto de la física y sus implicaciones, y debido a una mayor apertura. Aún así, la termodinámica continúa encontrando una nueva aplicación tecnológica y científica (por ejemplo, el análisis termodinámico de agujeros negros de Stephen Hawking).

Es interesante que los creacionistas sean grandes partidarios de la segunda ley porque parece ser violada por la evolución como un proceso de menor a mayor orden. Argumentan que la violación es que la segunda ley prohíbe tales procesos. La conclusión se confunde con la segunda ley que dice que la entropía de un sistema cerrado no disminuye. Sin embargo, la tierra y la vida no son sistemas cerrados: absorben radiación de baja entropía del sol e irradian radiación de mayor entropía al espacio.

Gracias por pedirme que responda esta pregunta, John Dennis.

La tenaz segunda ley. Probablemente no sea cierto, y ni siquiera es una ley. Me sorprendería si muchos físicos aún creyeran en ello. Boltzmann mismo lo consideró un fenómeno puramente estadístico.

¿Qué es una “ley de la naturaleza” de todos modos? Donde esta escrito ¿Las partículas conocen los párrafos pertinentes de memoria? ¿Hay una multa por violaciones?

La respuesta adecuada, teniendo en cuenta su premisa implícita:

No existen las “leyes” de la naturaleza. No en un sentido físico. Las llamadas leyes son generalizaciones e intentos de explicar las observaciones físicas.

No hay forma de que puedan ser prescriptivos. Son descriptivos . Reglas a las que hemos llegado haciendo varias observaciones. A veces una partícula hace A, otra vez hace B.

No sabemos por qué se comportan así. Quizás tengan personalidad. Tenemos una teoría que nos dice cómo calcular las probabilidades de que ocurra A (B), y estos números concuerdan extremadamente bien con las observaciones.

Si te gusta mantener la metáfora, el único conjunto fundamental de leyes que puedo pensar son las reglas de la lógica, o las matemáticas en general. Describen no solo nuestro mundo, sino todos los mundos posibles. Si se desea reducirlos a un principio: consistencia.

Cualquier universo debe ser, internamente, lógicamente consistente. Hay muchos sistemas de lógica, posiblemente, existen muchos mundos o naturalezas diferentes.

Se propuso la unitaridad como ley física fundamental. Es más y diferente: una necesidad lógica. Una tautología Cierto en cualquier mundo. La validación de la unitaridad tiene lugar dentro de su cabeza, no por observación. Nada que ver con la física.

Este tipo de pregunta siempre termina siendo filosófica. Lo cual tiene sentido, porque filosofamos precisamente porque siempre hay algo por conocer más allá del horizonte de nuestro conocimiento actual. Si seguir esa línea de investigación o no, es una cuestión de libre elección personal, no el resultado de ninguna ley que nos afecte.

Por lo tanto, la conclusión a partir de las otras respuestas es que no podemos estar seguros de que nuestras respuestas sean finales, lo cual está de acuerdo con las condiciones de la existencia personal. Como señala Alan Bustany, “en realidad no hay leyes de la física y, aunque las haya, no tienen el estado de ser irrompibles”, lo cual es igual, o todos nosotros, como parte de la naturaleza. – hacer sería según lo dictado por las leyes, no una oportunidad para apartarse de ellas. Cualquier decisión que tomamos, debe ser de acuerdo a ellos, probabilísticamente en el mejor de los casos. Olvídate de la creatividad y la libertad.

Además, el carácter personal del problema es patente en el mero hecho de que hablamos de “leyes” de la física, como si la realidad material se viera obligada a comportarse de la manera en que lo hace, como nos obligan a comportarnos las normas legales. Podríamos decir, de manera retórica, que la naturaleza no obedece las leyes, las hace, es decir, las regularidades que observamos. A este respecto, no descubrimos que una ‘ley’ ha sido ‘quebrantada’, sino que la naturaleza se comporta de manera inesperada. La moraleja de la historia sería que no podemos exigirle a la naturaleza que se comporte de una manera particular. Siempre debemos permitir nuevas variaciones sin que lo sepamos.

En cuanto al carácter filosófico, las ‘leyes’ convencionales de conservación —primero materia, en mecánica clásica, luego materia y energía, luego información— y la ley de la entropía creciente reflejan la verdad intuitiva de que nada puede venir de la nada, ya sea sustancia ( materia), acción (energía) o conocimiento (información). Soy de la persuasión de que estamos violando esas leyes todo el tiempo cada vez que concebimos una nueva idea. Yo lo llamaría creación del segundo orden (el primero está reservado a Dios).

¡Hurra! Alan Bustany lo ha dicho (casi) todo, así que ¿por qué escribir otra respuesta más?

Bueno, si considera la segunda “ley” como una ley, en lugar de simplemente una observación bastante confiable sobre el comportamiento estadístico de las partículas, entonces, por supuesto, se ha roto repetidamente. Véase, por ejemplo, la segunda ley de la termodinámica “rota”, y el experimento asociado de Wang y sus colegas en Physical Review Letters [1].

Resulta que el teorema de fluctuación funciona mejor aquí. Sin embargo, nunca podemos estar seguros de que alguna ley física sea “correcta”. Esto es lo divertido de la ciencia.

Solo el trato Sith en absolutos 🙂

Mi 2c, Jo.

[1] Demostración experimental de violaciones de la segunda ley de la termodinámica para sistemas pequeños y escalas de tiempo corto

Las leyes de la termodinámica. Aquí hay una cita de Einstein:

“Una teoría es más impresionante cuanto mayor es la simplicidad de sus premisas, más diferentes son los tipos de cosas que se relacionan y más se extiende su rango de aplicabilidad. Por lo tanto, la profunda impresión que la termodinámica clásica me causó. Es la única teoría física del contenido universal de la que estoy convencido, que en el marco de la aplicabilidad de sus conceptos básicos nunca será derrocado ”.

—Albert Einstein: notas autobiográficas. Albert Einstein, Paul Arthur Schilpp. Tribunal abierto (1949)

Tenga en cuenta que Einstein escribe “en el marco de la aplicabilidad de sus conceptos básicos”. Así, por ejemplo, las llamadas violaciones microscópicas de la 2da Ley no son violaciones en absoluto, porque la 2da Ley se aplica explícitamente solo a los sistemas macroscópicos.

A2A. Sí, la segunda ley de la termodinámica es muy fundamental. Establece que la información almacenada en el universo no se puede destruir y no puede disminuir con el tiempo. La información no puede ser destruida también es llamada la Primera Ley Negativa de la Física por algunos físicos (por ejemplo, Susskind) y fue la fuente de una acalorada discusión sobre las propiedades de los agujeros negros durante décadas. Esta discusión se ha enfriado un poco ahora y existe un consenso de que la Segunda (o Primera Ley Negativa) no se puede romper. Pero no todos están de acuerdo, la física del agujero negro sigue creando nuevos desafíos para los teóricos actuales.

Cuando estaba en la escuela, había escuchado lo mismo sobre la segunda ley. Sin embargo, con los avances en nanotecnología, parecería que la construcción de un Demonio de Maxwell es cada vez más factible. Potencialmente, permitiría que el movimiento aleatorio estadístico de moléculas individuales quede predominantemente atrapado en un lado de una pared frente al otro. Si la puerta se pudiera abrir / cerrar con menos pérdida de energía, entonces la molécula se mueve de un lado a otro, entonces podría romper esta ley a escala macroscópica para un sistema cerrado.

Ahora parece que la ley principal que nunca se romperá es la velocidad de la luz para la propagación de energía de un punto a otro en el vacío.

La segunda ley de la termodinámica y la conservación de la energía han sido mencionadas con la advertencia de que ambas son casi siempre ciertas.

Me gustaría mencionar una ley que sigue la etiqueta de principio: el Principio de la Relatividad. En realidad es un nivel por encima de todas las leyes, es una ley sobre leyes.

Establece que todas las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales. Dicho de otra manera, no hay descanso absoluto.

A diferencia de la segunda ley de la termodinámica o la conservación de la energía, nunca se ha observado que se viole esta ley. Durante medio siglo parecía que sería violado, pero a pesar de muchos intentos de encontrar una violación, no se pudo encontrar. Finalmente, una gran parte de la física existente tuvo que ser completamente revisada ya que la ley no se movía.

¡Creo que es la primera ley de Newton! ¡Es demasiado intuitivo!

“Un objeto permanecerá en reposo o en movimiento uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él”.

¿Te imaginas a ti mismo moviéndote de repente sin ninguna fuerza actuando sobre ti? ¿O un automóvil en movimiento sin ninguna entrada de acelerador? ¿O la detención repentina del movimiento de la Tierra? NO ! ¡Sería extraño!

¡Espero que esto ayude!

La ley de conservación de la energía (más bien la conservación de la masa y la energía). Sin él, cada concepto de física que te han enseñado se vuelve loco y se hace pedazos. (Hasta que aprenda Relatividad General, eso es).

La segunda ley de la termodinámica se rompe habitualmente en cada agujero negro.

Todo lo que es necesario para revertir la entropía es tener una temperatura de sumidero de cero absoluto. Esa condición existe en el horizonte de sucesos.

La primera ley, sin embargo, se mantiene.

Ninguna “ley” es inquebrantable, ya que casi todas dependen de ciertas circunstancias y condiciones. Por lo tanto, no es raro que las leyes puedan ser “violadas”, o al menos “violadas”. Por ejemplo:

• Segunda ley de termodinámica violada
• Segunda ley de la termodinámica “rota”
• Se descubrió que las nanopartículas violan la segunda ley de la termodinámica

Cuando hablamos de entropía, la flecha del tiempo y la segunda ley de la termodinámica, estamos hablando de la física clásica antes del advenimiento de la relatividad y la mecánica cuántica. La relatividad y la mecánica cuántica ahora se consideran leyes primarias de la naturaleza y la física clásica es secundaria con respecto al tiempo. Este es ciertamente el punto de vista sostenido por la mayoría de los físicos, cuando piensan como físicos. Einstein expresó esta opinión en una carta a un amigo: “… la distinción entre pasado, presente y futuro es una ilusión, aunque persistente”.

Hasta ahora, se ha propuesto la conservación de la energía y el impulso. Propongo la ley que está detrás de esto. A veces se le llama el teorema de Noether, pero creo que es una ley más profunda que las matemáticas que lo respaldan.

Cada simetría diferenciable de la acción de un sistema físico tiene una ley de conservación correspondiente.

La segunda ley de la termodinámica siempre me pareció una definición más que una ley.

Voto por el teorema de Noether. Hay algo asombrosamente profundo en ello. Fascinante cuando piensas en la geometría detrás de él.

El principio de menor acción (mecánica):

Principio de menor acción

Principio de la menor acción interactiva

Bueno, para ser honesto, nuestro conocimiento sobre el universo y otros mundos y física aún es muy poco. Aunque casi todas las laes bien establecidas son ampliamente aceptadas, la ley de la entropía, es decir, la segunda ley de la termodinámica, la relatividad y las leyes teóricas, se cree que es cierta para cualquier universo.

No sé nada sobre relatividad y mecánica cuántica y he olvidado toda mi termodinámica. La sugerencia de mi laico de una ley que nunca será violada es esta: “Cada acción tiene una reacción igual y opuesta”.

Nunca he leído que se haya observado lo contrario, incluso en los mundos extraños de la relatividad y la mecánica cuántica.