¿Por qué las leyes físicas son como son?

Solo mi opinión, por supuesto, pero (como otros ya han dicho) no hay razón para “por qué”, es solo que dentro de los límites de este conjunto particular de leyes físicas, la vida tal como la conocemos puede surgir. Y lo ha hecho . Estas son las únicas leyes que conocemos con cierto grado de confianza, y parecen haber dado lugar a las circunstancias en las que hemos surgido.

Puede haber otros conjuntos de leyes similares en otros universos, por lo que sabemos, con resultados ampliamente variables. Llamémoslos Multiversos .

En cualquier caso, si no fueran favorables a “nosotros” no estaríamos aquí para especular por qué no lo son . ¿Pensaríamos entonces que fue una conspiración contra nosotros? (Sí, lo sé, pero intenta imaginar ese escenario de todos modos ).

Fuera de eso, es posible que haya algún mecanismo desconocido o ponderación que seleccione las “leyes” como las conocemos. Es un experimento difícil de ejecutar de nuevo y no estoy seguro de que sea fácil encontrar un control.

Y esa es mi respuesta, en pocas palabras. Pero si quieres profundizar, tengo más que decir …


Después de todo, tenemos un conocimiento imperfecto de alternativas o perspectivas diferentes. Actualmente solo podemos especular sobre qué alternativas puede haber. Es posible que existan dimensiones adicionales y universos variantes, con diferentes configuraciones y “leyes” que pertenecen a ellas, con (o sin) formas de “vida” fuera de nuestra comprensión.

Las posibilidades podrían ser infinitas . No lo sabemos

De nuevo, como han dicho otros, estas “leyes” físicas son simplemente el resultado de nuestras observaciones a lo largo del tiempo. Si una acción o interacción física es observable por nosotros como consistente a lo largo del tiempo y permanece tan ampliamente, donde sea que vayamos, generalmente se la califica de “ley”.

Nadie obtiene una multa si infringen tales leyes, es simplemente inviolable según nuestras observaciones. Si se rompe, recibe un asterisco y nos dispusimos a calcular cuánto y por qué . Y así.

Por ejemplo, la observación nos muestra que las ideas de Albert Einstein son relativamente más precisas en general, aunque Isaac Newton estaba bastante a favor del dinero para la mayoría de las operaciones prácticas a escala humana. Y la mecánica cuántica aborda escalas que apenas podemos comprender, donde tanto Newton como Einstein no pueden satisfacer.

El punto es, se trata de nosotros , ¿no? Son nuestras observaciones y nuestras leyes a medida que las observamos, a escala humana, utilizando la tecnología y la perspectiva humanas. Lo observamos, lo disecamos y lo etiquetamos de acuerdo con nuestras capacidades necesariamente limitadas y mal adaptadas (para esta tarea, de todos modos ). Tenemos esta larga lista de sesgos cognitivos. para superar, por ejemplo.

De hecho, estamos más que un poco sesgados aquí. Para un fotón, la velocidad de la luz es “normal” y, bueno, justo lo que se espera. No es un límite de velocidad en absoluto, es simplemente la forma en que se encuentra para dichas partículas (masa en reposo cero). En realidad, el mundo del fotón es bastante loco, por muchas razones. Al menos eso nos parece muy pobre, arrastrando nuestras partículas pesadas todo el día.

El lugar donde ahora residimos es solo una parte de una larga fase de enfriamiento posterior al Big Bang por la que aún atraviesa el universo. Por lo que sabemos, las leyes físicas siempre fueron las mismas, al menos desde la inflación inicial, y durante gran parte del tiempo ya que las condiciones eran todas “incorrectas” para nosotros. Y así nosotros (o algo como nosotros) no pasamos, hasta donde sabemos, hasta que las cosas se enfriaron y las cosas correctas se condensaron en los lugares correctos .

Nuestro universo es tan grande, después de todo, que ni siquiera sabemos cuántos de esos “lugares correctos” existen, fuera de este (pero estamos buscando , verdad). O cuántos pueden haber existido en otras ocasiones, o pueden existir en el futuro.

No lo sabemos todo, obviamente. Tenemos preguntas sobre la inflación y el desencadenante de la barogénesis, por ejemplo. Pero tenemos algunas ideas, ninguna de las cuales realmente aborda el “por qué” en esta etapa. Es más una cuestión de “cómo”.

Una vez más, puede ponerse filosófico y discutir algunos casos, pero en esencia vemos el universo a través de nuestros sentidos y procesamos la información en nuestros cerebros. Es relativo y subjetivo.

Dado que toda la vida que conocemos es bastante egocéntrica , incluso para los animales más sociales , no es sorprendente que pensemos que todo se trata de nosotros .

De hecho, es perfectamente razonable preguntar “por qué” , incluso si las mejores respuestas no apelan. Desde nuestra perspectiva, puede parecer que todo está perfectamente construido para llevarnos a buen término; Pero lo pensaríamos, ¿no?

Las leyes físicas fundamentales del universo, por definición, describen aquellos aspectos de la naturaleza que son invariantes con respecto a los cambios en el tiempo y el espacio. Si alguien propusiera una hipótesis para una ley, pero se encontró que solo era válida en algunos lugares y algunas veces, pero no en otros lugares y otras veces, sería rechazada como una ley fundamental. La ciencia es, pues, la actividad de tratar de identificar tales patrones invariantes de orden. El resultado necesario de la ciencia, por lo tanto, es la identificación de leyes que satisfacen esos criterios. Por lo tanto, las leyes son, por diseño, invariables con los cambios en el tiempo y el espacio. Eso, en sí mismo, impone restricciones definidas a las posibles leyes y explica, al menos en cierta medida, por qué son lo que son.

Sin embargo, en la medida en que las leyes contienen ciertos valores particulares para las constantes físicas o parámetros libres, las condiciones de simetría e invariabilidad no proporcionan una explicación de por qué son lo que son. Pueden ser soluciones a alguna ley física más profunda y más simétrica. Pero tal ley no proporcionará una explicación de por qué una de sus soluciones se realiza como este universo particular, mientras que otra solución posible no lo es. Por ejemplo, el movimiento de los planetas en nuestro sistema solar satisface las ecuaciones de la física clásica, pero esas ecuaciones no explican por qué existe nuestro sistema solar particular y no otras que también satisfacen las mismas ecuaciones.

Esta es una característica general de cualquier teoría científica: puede explicar las relaciones entre las cantidades físicas observadas en términos de leyes subyacentes más profundas, pero esas leyes generales no proporcionan una explicación de la existencia de los detalles en sí mismos. Entonces, ¿por qué existe este universo en particular en lugar de otro que es igualmente compatible con las leyes científicas conocidas? Es un misterio que la ciencia no puede explicar. En última instancia, tenemos que aceptar el hecho inexplicable e irreductible de que este es el universo particular que está apareciendo.

¿Por qué? Porque la raza humana es intensamente curiosa. Las leyes * son la descripción de la raza humana de cómo se comporta el universo, nuestra descripción es imperfecta, un trabajo en progreso.
Refinar esas descripciones es de lo que trata la ciencia.

* el término ley no se usa mucho hoy en día, ya que nos damos cuenta de que no sabemos lo suficiente para ser tan definitivos.

Debido a que son descripciones de comportamiento observable , no “leyes” como usted podría entender “leyes”.

tl; dr: El comportamiento vino primero; Las ‘leyes’ explican cómo funcionan las cosas .


Se les llama ‘leyes’ porque siempre describen efectos repetibles de manera consistente; es decir, las “leyes” son descripciones tan precisas de la forma en que se comportan las cosas que se puede confiar en el 100% para un comportamiento consistente.

Cada vez que suelto mi taza de café, me golpeará el pie en un momento determinado .

Y estamos seguros de ello. Siempre lo mismo.

(Sí, pedantes; estoy en el vacío, al nivel del mar, parado en la Tierra. Y por tu causa moriré pronto, pero no antes de exponer mi punto de vista. ¡Ah!)

El movimiento de esa taza de café que cae se describe por la “ley” de la gravedad. (OK; ‘ … entre otros’, sangrantes pedantes . ) Siempre, y sin una pizca de desviación. Esa ‘ley’ describe la aceleración hacia abajo de un objeto y siempre será la misma.

Todas las leyes físicas sobre las que estás preguntando son prácticamente las mismas: formas muy, muy, muy confiables de explicar las cosas, explicables, repetibles y consistentes. Se pueden sumar y seguir explicando cosas. Se pueden describir tan bien que se pueden convertir en ecuaciones.

Cuando construimos edificios de estacionamiento que se mantendrán en pie en fuertes terremotos, sabemos lo suficiente acerca de la resistencia del concreto, sabemos lo suficiente sobre cómo se comportará el suelo, sabemos lo suficiente sobre cómo la torsión y la sacudida afectarán la estructura y sabemos lo suficiente sobre cómo afectan los pesos a estas cosas para decir ‘esto estará bien en un terremoto de magnitud 5’.

E incluso con todas esas declaraciones vagas de “sabemos lo suficiente acerca de”, en realidad sabemos lo suficiente sobre estas cosas para estar en lo cierto.

EN MI HUMILDE OPINIÓN:

El principio antropológico débil afirma que el universo observable debe permitir a los observadores (el fuerte, que indica que el universo fue diseñado para nosotros, es bueyes, y un pensamiento vergonzosamente centrado en el hombre y una falacia que invierte la causalidad).

Un observador incluye el procesamiento de información necesariamente complejo.

Para que un sistema realice un procesamiento de información complejo, las leyes de la naturaleza no pueden cambiar en la misma escala de tiempo que el proceso evolutivo o el proceso evolutivo no tienen tiempo para construir complejidad.

Para leyes de la naturaleza que cambian más rápido, el cambio debe ser limitado o la complejidad nunca evolucionará. Para dinámicas limitadas, el proceso evolutivo puede funcionar en el promedio de las leyes de la naturaleza. El promedio no cambiará en la escala de tiempo del proceso evolutivo. Las leyes de la naturaleza que cambian lentamente en comparación con el proceso evolutivo, inmutables serán una buena aproximación. Por lo tanto, cualquier observador verá las leyes de la naturaleza como inmutables.

Esto según el teorema de Noether es lo mismo que la conservación de la energía.

Además, para que el procesamiento complejo de la información evolucione, debe tener una ventaja evolutiva, al igual que el entorno, debe ser algo predecible y no infinitamente complejo. Tales entornos son descriptibles con un espacio de estado de variables.

En el espacio estatal, algunos estados o grupos de estados similares son por necesidad más probables que otros. Según la definición, el entorno tenderá a ir hacia un estado más probable. Esto es entropía.

Dada la entropía, tienes una flecha de tiempo.

La conservación de la energía y la entropía en un espacio de estado es termodinámica. Por eso no podemos tener observadores sin termodinámica. Además, para que el proceso evolutivo se ejecute. El entorno debe comenzar en un estado improbable, también conocido como estado de baja entropía, o nada sucede. Así que no es de extrañar que el universo observable comenzara en un estado improbable.

Dada la termodinámica, el demonio de Maxwell equipara información y energía.
La conservación de la energía es, por lo tanto, una acumulación de información.

Dada la conservación de la energía, no puedes tener energía infinita. Por lo tanto, el universo observable se puede descifrar con información finita. Por lo tanto, todas las variables en el espacio de estados deben tener un número finito de dígitos significativos. Entonces, o todas las variables son discretas o todas las variables continuas tienen incertidumbre asociada. Esta es la mecánica cuántica.

Como el entorno debe ser un tanto predecible para que el procesamiento complejo de la información evolucione, todas las cosas no pueden interactuar con fuerza en todo momento, ya que esto no resultaría en un sistema muy predecible. Por lo tanto, el principio de localidad y el concepto de espacio no son atributos sorprendentes del universo observable.

Desafortunadamente, no puedo explicar por qué el espacio tiene 3 dimensiones (las sugerencias son bienvenidas). Pero dado el espacio y todo no puede interactuar simultáneamente, se necesitan un límite de velocidad y un límite de aceleración. Llamamos al primero por la velocidad de la luz y al segundo por la masa. Dado que existe un límite de velocidad, así como el espacio y el tiempo, obtienes la teoría de la relatividad si tienes la ecuación de Maxwell.

Debe obtener la ecuación de Maxwell en un espacio con conservación de la información.

No puedo explicar los valores particulares de las constantes naturales sin dimensiones, como la constante de estructura fina, pero las constantes naturales de dimensión son traducciones a nuestro sistema de unidades.

En general, hay pocas opciones al diseñar un universo observable. La estructura del universo observable será como la nuestra por necesidad.

La ciencia no puede responder a esta pregunta. Sólo la rama de la filosofía conocida como “metafísica” puede responderla. Desafortunadamente, la palabra “metafísica” ha sido tan maltratada en las últimas décadas, es difícil hacer que la gente tome en serio la metafísica real que merece ser tomada en serio.

Ha sido especialmente maltratada por las personas que etiquetan las estanterías de las librerías como “metafísicas” y luego guardan todo tipo de basura extravagante en esa sección 🙁

El “principio antrópico débil” (mencionado a continuación) debe considerarse un ejemplo de esta metafísica.

A2A.
No hay porqué’. Ellos simplemente son.

Las leyes físicas podrían ser diferentes y todo, aunque diferente en sí mismo, todavía funcionaría, aunque de una manera totalmente diferente.
No sería el Universo que conocemos.

Nosotros, como humanidad, no podríamos existir en ese Universo diferente.
No podemos concebir un conjunto diferente de leyes, ni imaginar cómo podría funcionar un Universo, pero eso demuestra nuestra falta de comprensión.

¡Hay mucho sobre el Universo en el que vivimos que no entendemos!

Si, como sospecho, el Universo es infinito, no hay ninguna razón probatoria para suponer que las leyes que sabemos deben aplicarse a lo largo de ese infinito.
Parece que sí, pero no lo sabemos.

Tiene que haber una lógica subyacente a la naturaleza y al Universo, tal como lo conocemos, para que exista en la forma que conocemos.

Para tener cualquier entidad, todo tiene que tener un lugar en la organización y todo tiene que estar en su lugar.

No puedes tener un rompecabezas si las partes no encajan.
Las leyes que tenemos, construyen el jig-saw que es nuestro Universo.

¿Por qué algo es fundamental como es?

Podemos analizar muchas leyes físicas y probar su constancia, y deducir cuáles podrían ser las consecuencias si fueran diferentes, pero eso todavía no explica por qué son lo que son.

Hay puntos filosóficos obvios que surgen de esto en cuanto a si estamos aquí porque las leyes físicas están específicamente sintonizadas para fomentar el universo material y todo lo que contiene, o si es solo un accidente afortunado que sean lo que son, y nosotros ‘ estoy aquí como consecuencia de eso.

Supongo que la conclusión es que nunca lo sabremos y simplemente tenemos que aceptar el hecho de que algunas cosas simplemente son , punto. ¡Y en caso de que alguien se esté preguntando, definitivamente no hay ningún matiz religioso o espiritual para nada de esto en lo que a mí respecta!

Una línea de investigación se describe en un libro de George Greenstein, The Symbiotic Universe, que analiza cómo las constantes físicas fundamentales deben ser “correctas” para que sea posible tener un universo en el que las estrellas, los planetas y todos Las cosas necesarias para la vida pueden existir. Luego necesitamos un planeta en la “zona de Ricitos de oro” que tenga tierras y océanos, y tal vez también sea necesaria una luna de un tamaño bastante grande para que la vida evolucione con bastante rapidez.

Brian Greene ha escrito sobre estas ideas y sobre lo que pudo haber ocurrido en el momento del Big Bang que probablemente establezca estas constantes.

Una de las ideas que surge es que las combinaciones de valores de constantes iniciales pueden ser estables o inestables. En otras palabras, tal vez algunos conjuntos de constantes individuales interactúan de tal manera que la probabilidad de que cualquiera de ellas pueda cambiar se reduce a cero o casi a cero. Si los valores de estas constantes (sea lo que sea lo que signifique en un protouniverso en el que el tiempo aún no existe) continúan y se convierten en una configuración de autorreforzamiento, entonces es posible tener una flecha del tiempo (porque las cosas pasar de un huevo a otro es muy probable, y las cosas que van de un huevo a otro son tan poco probables que podrían no suceder durante toda la vida del universo, o podrían suceder ante sus ojos y nunca volver a suceder.

Básicamente, creo que tu pregunta probablemente involucre el último experimento de caja negra. Los inicios de nuestro universo están dentro de la caja negra y todo lo que podemos hacer desde el exterior de la caja negra (que está en nuestro pasado, además de no estar disponible de otra manera) es tratar de descubrir una o más formas en las que podría haberlo hecho. Operado para producir lo que encontramos aquí en el exterior. Una persona puede tener un “mecanismo” plausible resuelto, pero otra persona puede venir y ofrecer razones sólidas por las que eso nunca funcionaría. Algo puede parecer que funcionaría ahora, pero en 50 años tal vez se descubra algo nuevo, como la energía oscura, y la nueva imagen del universo no será consistente con la hipótesis sobre el comienzo del universo que hoy parece un ganador. .

En última instancia, no lo sabemos.

Gran parte de la física básica es la geometría y la lógica. Si fuéramos más inteligentes, sería obvio. No necesitaríamos una prueba del teorema de Pitágoras; Sería tan obvio para nosotros como los tres lados del triángulo.

La física ha hecho grandes progresos en la reducción de fenómenos aparentemente complejos e inconexos a reglas simples. Los teóricos y matemáticos están trabajando para describir qué tipos de teorías son posibles: qué tipos de leyes son internamente consistentes y preservan cosas como la causalidad y los átomos estables.

Pero, por lo que sabemos, hay un conjunto mínimo de postulados (o hechos) que no se pueden explicar de forma más sencilla.

Primero, debes darte cuenta de que una de las palabras más traicioneras de la filosofía y la ciencia es “¿por qué?” Es fácil y, a menudo, lo perezoso de preguntar, y suena fácil de entender, pero puede significar tantas cosas diferentes y tan fácilmente puede no tener ningún significado, por lo que es tan confuso.
Y los diversos tipos de significado surgen, al menos en parte, de los supuestos en los que basó su pregunta, a menudo supuestos que nunca se había dado cuenta de que estaba haciendo.
Cada vez que se encuentre preguntando “por qué” y no puede pensar en una respuesta satisfactoria bastante pronto, deténgase y pregúntese qué tipo de respuesta le conviene.
¿Por qué el cuco salta del reloj de cuco y dice “cuco”?
Si la respuesta correcta es que es la una en punto, es un tipo de “¿por qué?”
Si la hora es las dos en punto, el reloj podría haberse atascado o quedarse sin energía, ese es otro tipo de “por qué”.
Si es porque el diseñador prefirió “cuco” a “hacer un doodle”, ese es un tercer tipo.
Si es debido a la forma, el material y la construcción de sus obras, este es otro tipo.

Etcétera.

Intente pensar en tantos de esos “porqués” como pueda y trate de clasificarlos según su tipo de significado. Compila una lista de los tipos.
Eso puede ser un ejercicio muy estresante y muy bueno para la mente mientras se estira.

Solo después de que haya comprendido algunas de esas ideas, pregúntese qué quiere decir con “¿Por qué las leyes físicas son como son?”

¿Se refería a las formas en que las entidades de nuestro universo, como el espacio, los campos y las partículas, actúan e interactúan, de la misma forma en que podemos estudiar la forma en que interactúan las partes de una máquina? Luego estudia el tema que llamamos física.

¿Quiso decir cuáles fueron las intenciones del creador en hacerlas para que reaccionaran de esa manera? Luego estudia teología, dogmatología, filosofía deóntica, lógica y filosofía empírica.
Y la filosofía de la ciencia.

¿Quiso decir “qué aspectos de los detalles de la naturaleza de nuestro universo hicieron que funcionara así? En otras palabras, ¿cómo surgieron nuestras ‘leyes’ o ‘a qué equivalen?” Luego estudie cosmología.

¿Quiso decir “qué modos alternativos de trabajo podrían haber surgido si la naturaleza de nuestro universo hubiera sido diferente?” Luego estudie la cosmología primero y siga su estudio con el estudio de la lógica consecuente. Sin embargo, si eso te lleva al estudio de la cosmología experimental, ten cuidado; nunca se sabe cuáles podrían ser las consecuencias de jugar con el cosmos. Ya tenemos pruebas suficientes para sugerir las consecuencias adversas involuntarias de los retoques de los aficionados en los últimos diez a veinte eones.

Ahora, estoy perfectamente consciente de que mi respuesta hasta ahora apenas roza la superficie, pero espero haber sugerido direcciones de pensamiento que podrían llevarlo a comprender su propia pregunta lo suficientemente bien como para comprender qué tipo de pregunta necesita hacer antes de reformularlo.

¡Buena suerte!

Aquí hay una analogía. Digamos que tomaste una jarra de vidrio vacía y pones un poco de arena en el fondo. Luego agregaste agua cuidadosamente, para no molestar la arena. Ahora dejemos caer algunas canicas y un poco de corcho para flotar en la parte superior. Ahora alguien te pregunta por qué hay agua en la jarra. Se podría decir que lo pusiste allí, pero el por qué permanecería sin respuesta. Lo mismo sucedería con la arena y las canicas y todo lo que flotaba en la parte superior. Podías verlo todo y hacer mediciones de lo que estaba allí y de cómo todo interactuaba, pero aún no sabrías por qué. Ese es el caso de las reglas del Universo, que describimos como “leyes” o teorías o incluso solo especulaciones. Describimos lo que observamos, pero a medida que aprendemos más, la descripción podría cambiar para adaptarse a la nueva información. Ese es el ‘por qué’ de las Leyes de la Física y otras ciencias. Son descripciones de cómo son las cosas. En cuanto a por qué las cosas son exactamente como son, no creo que nadie lo haya descubierto.

El débil principio antrópico dice que no estaríamos aquí para hacer la pregunta a menos que las leyes fueran como son. El fuerte principio establece que se hizo de esa manera específicamente para nuestro beneficio. Este último no es generalmente aceptado.