Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Argumente împotriva teoriei finale în fizică

Argumente împotriva teoriei finale în fizică

postat în: Fizica 0

În paralel cu căutarea intensă a unei teorii finale (TF), diferiți savanți au dezbătut serios posibilitatea descoperirii sale.

Teorema lui Gödel despre incompletență

Un număr de cercetători susțin că teorema incompletenței lui Gödel sugerează că orice încercare de a construi o TF este obligată să eșueze. Teorema lui Gödel, afirmată informal, spune că orice teorie formală suficient de expresivă pentru ca faptele aritmetice elementare să fie exprimate și suficient de puternică pentru a fi demonstrată este fie inconsecventă (atât demonstrarea sa cât și negarea sa pot fi derivate din axiomele ei), fie incompletă în sensul că există o afirmație adevărată care nu poate fi derivată din teoria formală.

Stanley Jaki, în cartea sa “Relevanța fizicii” din 1966, a subliniat că, pentru că orice “teorie finală” va fi cu siguranță o teorie matematică consistentă non-trivială, ea trebuie să fie incompletă.

Freeman Dyson a afirmat că “teorema lui Gödel presupune că matematica pură este inepuizabilă, indiferent de cât de multe probleme rezolvăm, vor exista întotdeauna alte probleme care nu pot fi rezolvate în cadrul regulilor existente […] Din cauza teoremei lui Gödel, fizica este de asemenea inepuizabilă. Legile fizicii sunt un set finit de reguli și includ regulile pentru matematică, astfel încât teorema lui Gödel se aplică acestora. ”

Stephen Hawking a crezut inițial în TF, dar după ce a considerat teorema lui Gödel, a concluzionat că nu se poate ajunge la ea: “Unii oameni vor fi foarte dezamăgiți dacă nu există o teorie supremă, care poate fi formulată ca număr finit de principii . Am aparținut acelei tabere, dar m-am răzgândit. ”

Jürgen Schmidhuber (1997) a argumentat împotriva acestui punct de vedere; el subliniază că teoremele lui Gödel sunt irelevante pentru fizica computabilă . În anul 2000, Schmidhuber a construit în mod explicit universuri computerizate limitate, deterministe, a căror pseudo-hazard bazat pe probleme de indecizie, probleme de stoparte de genul Gödel este extrem de greu de detectat, dar nu împiedică deloc o TF finală descriptibilă prin foarte puține biți de informație.

O critică similară a fost oferită de Solomon Feferman, printre alții. Douglas S. Robertson oferă jocul vieții lui Conway ca exemplu: Regulile fundamentale sunt simple și complete, dar există întrebări formale indecidabile despre comportamentul jocului. În mod analog, ar putea fi (sau nu) posibil să se afirme complet regulile de bază ale fizicii cu un număr finit de legi bine definite, dar nu există nicio îndoială că există întrebări cu privire la comportamentul sistemelor fizice care sunt formal indecidabile pe baza acestor legi fundamentale.

Deoarece majoritatea fizicienilor ar considera că afirmația regulilor fundamentale este suficientă ca definiție a unei “teorii finale”, majoritatea fizicienilor susțin că teorema lui Gödel nu înseamnă că o TF nu poate exista. Pe de altă parte, cercetătorii invocând teorema lui Gödel par să se refere, cel puțin în unele cazuri, nu la regulile care stau la bază, ci la înțelegerea comportamentului tuturor sistemelor fizice, ca atunci când Hawking menționează aranjarea blocurilor în dreptunghiuri, calculul numerelor prime într-o problemă fizică . Această discrepanță definițională poate explica o parte din dezacordul dintre cercetători.

Limitele fundamentale în precizie

Nicio teorie fizică până în prezent nu este considerată exactă. În schimb, fizica a continuat printr-o serie de “aproximări succesive”, permițând predicții mai precise și mai exacte asupra unei game din ce în ce mai largi de fenomene. Unii fizicieni cred că este deci o greșeală să confundăm modelele teoretice cu adevărata natură a realității și să susținem că seria de aproximări nu se va termina niciodată în “adevăr”. Einstein însuși și-a exprimat acest punct de vedere ocazional.  Urmând acest punct de vedere, putem spera rezonabil la o teorie finală care să încorporeze în mod consecvent toate forțele actuale cunoscute, dar nu trebuie să ne așteptăm ca acesta să fie răspunsul final.

Pe de altă parte, adesea se susține că, în ciuda complexității aparent tot mai mari a matematicii fiecărei noi teorii, într-un sens profund asociat cu simetria gauge de bază și a numărului de constante fizice adimensiunale, teoriile devin tot mai simple. În acest caz, procesul de simplificare nu poate continua pe termen nelimitat.

Lipsa legilor fundamentale

Există o dezbatere filosofică în comunitatea fizică cu privire la faptul dacă o teorie finală merită să fie numită legea fundamentală a universului . Un punct de vedere este poziția reducționistă că TF reprezintă legea fundamentală și că toate celelalte teorii care se aplică în univers sunt o consecință a TF. O altă viziune este că legile emergente, care guvernează comportamentul sistemelor complexe, ar trebui văzute ca fiind la fel de fundamentale. Exemple de legi emergente sunt a doua lege a termodinamicii și teoria selecției naturale. Avocații emergenței susțin că legile emergente, în special cele care descriu sisteme complexe sau vii, sunt independente de legile microscopice de nivel inferior. În această perspectivă, legile emergente sunt la fel de fundamentale ca și o TF.

Dezbaterile nu fac clar punctul în discuție. Eventual, singura problemă în cauză este dreptul de a aplica termenul de statut înalt “fundamental” pentru subiectele de cercetare respective. O dezbatere bine cunoscută a avut loc între Steven Weinberg și Philip Anderson.

Imposibilitatea de a fi “finală”

Deși numele “teoria finală” sugerează determinismul citatului lui Laplace, aceasta dă o impresie foarte înșelătoare. Determinismul este frustrat de natura probabilistică a predicțiilor mecanice cuantice, de sensibilitatea extremă față de condițiile inițiale care conduc la haosul matematic, de limitările datorate orizonturilor evenimentului și de dificultatea matematică extremă de a aplica teoria. Astfel, deși actualul model standard al fizicii particulelor “în principiu” prezice aproape toate fenomenele non-gravitaționale cunoscute, în practică au fost derivate doar câteva rezultate cantitative din teoria completă (de exemplu, masele unora dintre cei mai simpli hadroni) iar aceste rezultate (în special masele particulelor care sunt cele mai relevante pentru fizica cu consum redus de energie) sunt mai puțin precise decât măsurătorile experimentale existente. Aproape cu siguranță, TF ar fi cu atât mai greu de aplicat pentru predicția rezultatelor experimentale și, prin urmare, ar putea fi de folosire limitată.

Un motiv pentru a căutao TF, în afară de satisfacția intelectuală pură de a finaliza o căutare de secole, este faptul că exemplele anterioare de unificare au prezis fenomene noi, dintre care unele (de exemplu, generatoarele electrice) s-au dovedit a fi de importanţă practică foarte mare. Și ca în exemplele precedente de unificare, TF ne-ar permite, probabil, să definim cu încredere domeniul validității și erorile reziduale ale aproximărilor de energie redusă la teoria completă.

Număr infinit de straturi de ceapă

Frank Close susține în mod regulat că straturile naturii pot fi ca niște straturi de ceapă și că numărul straturilor ar putea fi infinit . Aceasta ar implica o serie infinită de teorii fizice.

Argumentul nu este universal acceptat, deoarece nu este evident că infinitatea este un concept care se aplică fundamentelor naturii.

Imposibilitatea calculului

Weinberg subliniază că calcularea mișcării precise a unui proiectil real în atmosfera Pământului este imposibilă. Deci, cum putem ști că avem o teorie adecvată pentru a descrie mișcarea proiectilelor? Weinberg sugerează că știm principiile (legile lui Newton despre mișcare și gravitație) care funcționează “suficient de bine” pentru exemple simple, cum ar fi mișcarea planetelor în spațiu gol. Aceste principii au funcționat suficient de bine pe exemple simple, încât putem fi siguri în mod rezonabil că vor lucra pentru exemple mai complexe. De exemplu, deși relativitatea generală include ecuații care nu au soluții exacte, este larg acceptată ca o teorie valabilă deoarece toate ecuațiile ei cu soluții exacte au fost verificate experimental. De asemenea, o TF trebuie să funcționeze pentru o gamă largă de exemple simple, astfel încât să putem fi siguri în mod rezonabil că va funcționa pentru fiecare situație din fizică.

Mecanica cuantică fenomenologică
Mecanica cuantică fenomenologică

O introducere la nivel fenomenologic, cu un aparat matematic minimal, în mecanica cuantică. Un ghid pentru cine dorește să înțeleagă cea mai modernă, mai complexă și mai neconformă disciplină fizică, un domeniu care a schimbat fundamental percepțiile oamenilor de știință … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4.99$18.34 Selectează opțiunile
Buclele cauzale în călătoria în timp
Buclele cauzale în călătoria în timp

Despre posibilitatea călătoriei în timp pe baza mai multor lucrări de specialitate, printre care cele ale lui Nicholas J.J. Smith (“Time Travel”, The Stanford Encyclopedia of Philosophy”), William Grey (”Troubles with Time Travel”), Ulrich Meyer (”Explaining causal loops”), Simon Keller … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $0.00$2.15 Selectează opțiunile
Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O privire de ansamblu asupra mecanicii clasice, care intenționează să ofere o acoperire a principiilor și tehnicilor fundamentale, un domeniu vechi dar care se află la baza întregii fizicii, și care în ultimii ani a cunoscut o dezvoltare rapidă. Se … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4.99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *