Una vez escribí una tesis sobre esto.
Es un tema grande, y solo lo disfrutarás si tu torcedura analiza definiciones aparentemente similares, pero en realidad muy diferentes de conceptos vagos, escritos por un conjunto completo de personas influyentes en diferentes campos, cuya única calidad unificadora es que no son bueno en escribir definiciones.
Y si ese es tu problema, entonces el Capítulo 1 será porno para ti.
En la remota posibilidad de que solo quieras saltear eso y responder a la pregunta …
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Creo que el resultado final es que existe una noción de emergencia útil y fuerte que es consistente con una noción de reduccionismo útil y fuerte. Y no solo son coherentes entre sí, sino que ambas nociones parecen mantenerse en el mundo en que vivimos.
- Una noción útil y fuerte de reduccionismo es que todo depende de lo microfísico. *
- Una noción útil y fuerte de emergencia es que existen leyes fundamentales ** de la física que no son microfísicas.
Una vez más, hay una gran cantidad de lógica para entender correctamente esos dos. Así que vamos a omitirlo, y vamos directamente a un ejemplo.
Transiciones de fase. Los de segundo orden para ser precisos. Tomemos una muestra de agua y ajustemos su temperatura y presión para que esté cerca de su punto triple. Encontraremos que algunas de las cantidades físicas del agua comienzan a comportarse exponencialmente. es decir, a medida que “ajustamos” el sistema cada vez más cerca de su punto crítico al cambiar algún parámetro [math] x [/ math] estas cantidades cambian de manera proporcional a [math] e ^ {k_ {i} x} [/ math] donde [math] k_ {i} [/ math] es una constante llamada “exponente crítico”. Hay cuatro de estas constantes.
Ahora, lo extraño es que cuando se hace lo mismo con un grupo de otros sistemas que aparentemente no tienen nada que ver entre sí: una transición ferromagnética a través de la temperatura de Curie, un sistema de difusión a punto de sufrir una filtración completa, un virus que se propaga a través de un Población humana: obtienes los mismos exponentes críticos.
Es decir, todos se comportan de una manera exponencial similar, y las mismas cuatro constantes caen de los experimentos en todos estos sistemas diferentes.
Este comportamiento fue totalmente independiente de la microfísica. No importaba qué tipo de átomos estuvieran en estas sustancias, o qué leyes microfísicas obedecían (lo único que importa es la dimensionalidad de la sustancia y si las interacciones son cortas o de gran alcance).
En 1982, Kenneth Wilson presentó una teoría de este comportamiento (ganándose un Nobel en el proceso). Él fue capaz de mostrar cómo cada uno de estos sistemas dispares se volvieron auto-similares en diferentes escalas cerca de sus puntos críticos, y así una nueva simetría (la simetría del grupo de renormalización) comenzó a dominar su dinámica, en lugar de cualquier dinámica de las partículas que se componen de Esto explicaba por qué se podía observar el mismo comportamiento en el agua, en los imanes, en los líquidos que se filtran y en los virus que se propagan a través de una población a medida que todos se acercaban a su punto crítico.
El comportamiento crítico es un ejemplo de lo que algunos físicos de materia condensada llaman una ley dentro de un “protectorado”. Es decir, algún comportamiento que está completamente aislado de lo microfísico por la dinámica colectiva de la sustancia.
El reclamo, que creo que se puede completar en detalle, es que las leyes que se sostienen en estos “protectorados” y que describen teorías como la de Wilson, merecen la etiqueta de “fundamental” tanto como cualquier ley de lo microfísico; en particular, no se derivan de ninguna manera, ni dependen de ellos. Y, sin embargo, son totalmente coherentes con el reduccionismo, que se mantiene a lo largo de toda esta discusión. ***
* “Supervenes” tiene un significado técnico, pero en este contexto significa que no puede haber diferencia en ningún sistema sin una diferencia en el nivel microfísico (incluso en las leyes de la dinámica). Y aquí, “microfísico” significa las propiedades y los objetos tratados por una teoría que es, sin lugar a dudas, microfísica: el modelo estándar funcionará para nuestros propósitos.
** “Fundamental” es difícil de definir. Por lo tanto, el desafío se ha cambiado: proporcione criterios razonables para “fundamentales” que no impliquen preguntas (por ejemplo, pertenece a una teoría microfísica) que se aplican a una pero no a la otra. No creo que pueda.
*** Hay un giro de la trama. Resultó que la aplicación de la renormalización de Wilson a la física de la materia condensada llevó a una reevaluación de la aparición de la renormalización en las teorías de campo cuántico del modelo estándar, y de repente parecían mucho menos “fundamentales” que antes. . Vea aquí para una discusión.