La teoría del todo y las condiciones iniciales

Question

Por lo que he entendido, la motivación básica detrás de la idea de "la teoría del todo" (su intento moderno es la teoría M) es encontrar una regla simple que unifique todos los fenómenos observados en la naturaleza. Idealmente, aunque no sea posible, podríamos calcular/derivar todas las constantes físicas fundamentales directamente de ella en lugar de determinar sus valores experimentalmente. Dejando a un lado la cuestión de cuán factible es esto, lo que me gustaría saber es lo siguiente: ¿Cómo se supone que la Teoría del Todo tiene en cuenta las condiciones iniciales completas del universo? Por "condiciones iniciales completas", me refiero a la descripción perfecta de la configuración de todas las partículas/valores energéticos. ¿No sería la Teoría del Todo, complementada con tal teoría de las condiciones iniciales, excesivamente fea?

Una vez más, por "condición inicial completa" no me refiero a los valores de ciertos parámetros básicos (como la entropía), sino a la configuración detallada de, literalmente, todo lo que existe.

Además, si no se puede esperar esa cuenta, ¿cómo sabemos que las condiciones iniciales están determinadas de forma única por las leyes físicas? Y si no es así, qué sentido tiene tener una Teoría del Todo cuando, sin embargo, es incapaz de explicar por qué la configuración inicial era como era.

No soy físico pero me interesan estos temas. Gracias de antemano.

Answer 1

El objetivo de una teoría del todo TOE en física no es lo que usted describe y espera.

Una teoría del todo (ToE), teoría final, teoría última o teoría maestra es un hipotético marco teórico único, omnicomprensivo y coherente de la física que explica y relaciona plenamente todos los aspectos físicos del universo. 1 :6 Encontrar una TdE es uno de los principales problemas sin resolver en física. En los últimos siglos se han desarrollado dos marcos teóricos que, en su conjunto, se asemejan más a una TdE. Estas dos teorías en las que se basa toda la física moderna son la relatividad general (RG) y la teoría cuántica de campos (QFT).

Tal vez algunas de las constantes podrían ser eliminadas por la unificación, pero de ninguna manera la mayoría de ellas. La TOE será predictiva de los nuevos datos, utilizando los valores de todos los datos antiguos en la formación de la teoría.

La TOE fue una idea que se desarrolló lentamente a medida que los datos de la física de partículas comenzaron a ser lo suficientemente precisos como para ser modelados con un Lagrangiano específico, y se refiere a la unificación de todas las fuerzas conocidas, electromagnética, débil, fuerte y gravitacional.

La primera unificación se produjo cuando Maxwell unificó la electricidad y el magnetismo en la electrodinámica, que hasta entonces se consideraban por separado.

La segunda unificación del débil con el electromagnético fue verificada por el descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC, que verificó el mecanismo de ruptura de la simetría a energías de interacción muy grandes.

Actualmente el grupo de simetría SU(3)xSU(2)xU(1) del modelo estándar de la física de partículas, se ajusta a prácticamente todas las mediciones y es muy predictivo, también utiliza un gran número de constantes tomadas de mediciones y ajustes.

Existen indicios de la unificación de las tres, electromagnética, débil y fuerte, en las mediciones de las constantes de acoplamiento en funcionamiento de las tres interacciones, que indican que incluso a energías más altas las tres interacciones dependerán de una constante de acoplamiento. Esto requiere modelos más allá del modelo estándar, llamados Gran Unificado Teorías de campo, GUT.

Se están investigando varios modelos de Gut, pero todavía no pueden ser una TOE porque no incluyen la gravedad. La gravedad no se ha cuantificado definitivamente, lo cual es necesario para una teoría unificada del todo.

Hay varios modelos teóricos de los cuales imo teoría de las cuerdas Las basadas en el modelo estándar tienen buenas posibilidades de éxito, porque pueden incorporar el modelo estándar y todos los datos que ya ha ajustado y también la cuantización de la gravedad, pero un modelo definitivo está todavía en fase de investigación.

Las condiciones iniciales , una vez que exista una TOE , se ajustarán a partir de las observaciones cosmológicas, y luego se harán predicciones para nuevas observaciones, que, si se validan, validarán la TOE. Los modelos físicos se validan paso a paso.