¿Podemos saber si se descubren "todas" las leyes físicas?

Question

Antes de Einstein, los científicos creían que todas las leyes físicas que había que descubrir ya estaban descubiertas. Por supuesto, se demostró que eso era un error.

Si de alguna manera conseguimos llegar a la T a teoría O f E que explica la materia oscura y la energía oscura, ¿podemos saber si el TOE ¿es todo lo que hay?

Si no podemos saber que no hay nada más allá de la TOE, podría ser presuntuoso llamarla TOE, como hacían los científicos antes de Einstein. Pero como el método científico es inductivo, creo que es imposible saberlo con certeza. (Y de ahí el nombre de teoría).

Answer 1

La termodinámica, el electromagnetismo y la mecánica clásica eran la "TOE" de la física en la época de Lord Kelvin. Siguieron siendo una "TOE" hasta que se descubrieron nuevos fenómenos que no podían ser explicados por sus teorías, como el efecto fotoeléctrico, la cuantización energética de los fotones, los espectros atómicos y muchos otros.

Del mismo modo, una teoría que unifique la mecánica cuántica y la relatividad general, que describa la materia oscura, etc., seguirá siendo una teoría hasta que se descubran nuevos fenómenos que contradigan la teoría, o que simplemente no puedan describirse en su marco.

Se puede decir que una TOE es una TOE hasta que algún fenómeno experimental inexplicable falsifique la TOE.

EDIT: También hay otra consideración. El término "teoría del todo" en su significado actual es engañoso, porque no es una teoría del "todo" en sentido estricto. Hay fenómenos físicos que no son abordados por la TOE. Por ejemplo, la dinámica del caos, la termodinámica de no equilibrio, la física del estado sólido, la biología y muchos otros. Los defensores de la teoría del conocimiento sostienen que dicha teoría explicaría en principio todos los fenómenos conocidos, incluyendo la química, la biología, etc. Esto es lógicamente correcto, pero prácticamente inútil. Por supuesto, la química y la biología ya están "en principio" explicadas por las leyes físicas actualmente conocidas. Pero prácticamente, nadie ha sido capaz de reducir la teoría evolutiva de Darwin a la mecánica cuántica. Hay fenómenos físicos que simplemente están más allá del alcance de una teoría de la vida.

Answer 2

¿podemos saber si el TOE es todo lo que hay?

Uno de los principales principios de la ciencia es la falsabilidad. Todas las teorías científicas son falsables. Una teoría puede explicar todo lo que sabemos actualmente, pero siempre tenemos la esperanza y la expectativa de que nuestros conocimientos puedan ampliarse. No debemos saber si las cosas que aún no conocemos se ajustarán también a las teorías actuales. Este es un principio esencial.

Y de ahí el nombre, la teoría

Muchas personas malinterpretan esta palabra y la forma en que se utiliza en la ciencia. Algunos profanos pueden decir "la evolución es sólo una teoría" o "la gravedad es sólo una teoría" de forma despectiva, como si sugirieran que las teorías no son más que conjeturas sin fundamento.

La forma en que entiendo la progresión de las ideas, a lo largo de un camino de certeza creciente, es la siguiente

• Conjetura: Una conjetura de la forma "tal vez X ocurra a causa de Y", donde X e Y pueden ser complicados.

• Hipótesis: Una idea más elaborada, a menudo expresable matemáticamente, capaz de hacer nuevas predicciones sobre el universo y que, por tanto, es comprobable.

• Teoría: Una hipótesis que ha sido sometida a pruebas muy exhaustivas para tratar de encontrar circunstancias en las que pueda ser falsificada.

Así que, en ciencia, una teoría es algo bastante sustancial.

Answer 3

He aquí una respuesta desde una perspectiva ligeramente diferente, más filosófica.

Las leyes físicas no son "leyes" que describan y encarnen alguna verdad absoluta. Todo el esfuerzo de la física consiste en encontrar descripciones matemáticas que se ajusten a nuestra observación de cómo se comporta la realidad y nos permitan hacer predicciones sobre futuras observaciones.

Una "ley" no es más que la mejor descripción actual, y siempre está sujeta a revisiones, ajustes o incluso a ser descartada por completo si alguna observación futura no coincide con sus predicciones. De hecho, los avances más importantes de la física suelen provenir de tales discrepancias. Como han dicho varias personas, las revoluciones de la física suelen empezar con alguien que dice "Hmmm... eso es inesperado...". Por ejemplo, la órbita de Mercurio no coincide con las predicciones newtonianas.

Así que la respuesta tiene que ser, a priori, que no podemos descubrir nunca TODAS las leyes físicas. Incluso si llegamos a un punto en el que no descubrimos NINGUNA discrepancia, siempre habrá ámbitos de precisión que no podemos medir, o vías de investigación en las que no hemos pensado. Heisenberg y Godel conspiran para asegurar que nunca podremos saberlo todo.

Answer 4

Si de alguna manera conseguimos llegar a la teoría del tiempo que explique incluso la materia y la energía oscuras, ¿podremos saber si la teoría del tiempo es todo lo que hay?

Tomemos el actual candidato favorito para una teoría del todo, una teoría de cuerdas que se decidirá en algún futuro mientras estemos vivos. Modelará toda la física de partículas y cuantificará la gravedad en una sola estructura matemática.

Si tiene éxito será la TOE actual, y como tiene todas estas dimensiones existe la probabilidad de que se propongan nuevos experimentos, no pensables actualmente, a partir de esta TOE para intentar falsarla. La historia de la física nos dice que la probabilidad es alta de que en algunos valores de coordenadas, energías, ..., no se sostenga, mostrando que no es realmente una teoría del todo, sino el último modelo matemático de una larga fila de modelos que modelan la naturaleza.