Bueno, compartiré mi opinión sobre una pregunta sin respuesta. Para mí, es, ¿por qué las leyes de la física son como son?
Es una pregunta difícil de responder y, en mi opinión, imposible. Los físicos se han estado preguntando, “¿por qué la gravedad es tan débil?”, “¿Por qué hay seis sabores de quarks y no cuatro o tres?”, “¿Por qué la cantidad de energía oscura es 10 ^ 120 más débil de lo que se predice?” “¿Por qué los neutrinos tienen masa?” y así. Si bien podemos responder a esas preguntas con un marco matemático nuevo y refinado que explicará por qué esto es así, existe un problema.
Tomemos, por ejemplo, la idea de la supersimetría (o SUSY, para abreviar) es una hipótesis popular entre los físicos modernos. Cuando Paul Dirac formuló por primera vez la teoría cuántica de campos, que es la versión relativista de la mecánica cuántica, sus ecuaciones predijeron la existencia de “antimateria”, partículas que son las “imágenes especulares” de la materia. Las partículas y las antipartículas son iguales en todos los aspectos, excepto que tienen cargas opuestas (los bosones neutros y los fermiones de Majorana, como el neutrino, por ejemplo, son sus propias contrapartes antipartículas, lo cual es extraño) y tienen giros opuestos. La idea de la supersimetría es, de alguna manera, la misma, que cada partícula en el Modelo Estándar de física de partículas tiene un “supercompañero”. Sin embargo, mientras que un positrón (antiparte de un electrón) tiene una carga opuesta a la del electrón, un “selectrón” (superparte del electrón) tiene un número entero de espín, en contraste con el electrón, que tiene un número de espín fraccional (+ o – 1/2). Y sabemos que las partículas con un espín entero son bosones , partículas que son responsables de fuerzas como el electromagnetismo, mientras que las partículas con espín fraccional son fermiones, partículas de las que está hecha la materia. Entonces, en el sentido, las partículas de fermión tienen supercompañeros bosónicos, y viceversa.
Se ha dicho que SUSY podría explicar por qué la densidad de energía predicha de la “energía oscura” (forma misteriosa de energía que acelera la expansión de nuestro universo) es 10 ^ 120 veces más de lo que se observa (el problema cosmológico constante ) y el misterio de qué La “materia oscura” (una forma misteriosa de materia que no interactúa con el electromagnetismo, solo con fuerza nuclear y gravedad débiles, y es cinco veces más abundante que la materia ‘visible’) realmente lo es, porque parece que la partícula más liviana en el El zoológico supercompañero tiene exactamente las propiedades correctas para imitar el comportamiento observado de la materia oscura.
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Luego, también existe la teoría de cuerdas (debería llamarse ” hipótesis de cuerdas”) que afirma que en las escalas más pequeñas, las interacciones de materia y fuerza no están formadas fundamentalmente por partículas puntuales, sino que están formadas por pequeñas vibraciones. cadenas de pura energía (raro). La forma en que vibran estas cuerdas corresponde a las propiedades de las partículas, al igual que la forma en que las cuerdas de una guitarra, cuando se tocan, producen varias notas. En la hipótesis de la cuerda, se requieren dimensiones extra espaciales (de hecho, 6 o 7 más) para que sea matemáticamente consistente. Ahora, eso es extraño, porque, incluido el tiempo, solo tenemos cuatro dimensiones. Entonces, si es cierto que tenemos 10-11 dimensiones, ¿dónde están las dimensiones en exceso? La hipótesis de la cadena supone la existencia de estructuras 6D extremadamente pequeñas y rizadas llamadas múltiples Calabi-Yau, que se encuentran dispersas en todo el espacio. Ahora, el hecho es que estas estructuras tienen formas y “agujeros” (versiones de dimensiones superiores), y que estas formas afectan cómo vibran las cuerdas. Entonces, básicamente, la forma de los colectores Calabi-Yau determina las propiedades y la variedad de partículas en el Modelo Estándar y los valores de las constantes físicas (constante de estructura fina, fuerza relativa del electromagnetismo, carga del protón / electrón, velocidad de la luz, etc. y etc.).
Ahora, parece que la hipótesis de la cuerda podría abordar estas grandes preguntas: “¿por qué las partículas tienen las masas que tienen?” y “¿por qué las constantes físicas tienen los valores que tienen?”. La hipótesis de las cuerdas también podría resolver el misterio de por qué la gravedad es tan débil en comparación con otras fuerzas al plantear la existencia de un bosón para la gravedad, un gravitón , que podría “filtrarse” en una dimensión superior, reduciendo así su fuerza aparente.
Ahora, si bien ignoramos el hecho de que no se han encontrado supercompañeros en el LHC, incluso con energías de colisión cada vez más altas, y que la “teoría” de cuerdas no tiene un soporte experimental definitivo y claro hasta ahora, hay un problema. Sí, parece que la supersimetría podría explicar el “problema cosmológico constante” y el misterio de la materia oscura, pero incluso si asumimos que esta explicación es correcta, todavía tenemos que preguntarnos “por qué los supercompañeros son mucho más pesados en comparación con sus partículas”. contrapartes? ” La hipótesis de la cadena no da una solución única en cuanto a la forma y no. de agujeros en una variedad Calabi-Yau para nuestro universo: todavía permite un vasto conjunto de varias variedades (más de 10 ^ 500, de hecho), cada una con una forma única y no. de agujeros, que dan lugar a un zoológico de partículas completamente diferente y valores para constantes físicas, y no puede elegir uno sobre el otro. Dado que, no “explica” el zoológico de partículas que tenemos, solo lleva la pregunta a un nivel más profundo, “¿por qué las dimensiones extra se forman de esta manera, en medio de una enorme cantidad de posibilidades?” Todavía no existe un mecanismo de selección factible.
Por supuesto, se podría observar que estos problemas no son de larga data, y con más ideas, el poder explicativo y la autoconsistencia de tales marcos teóricos (también conocidos por los físicos como “naturalidad”) podrían refinarse. Sin embargo, aún no lo hacen y no explicarán completamente por qué el universo o las leyes de la física son como son. Todavía es posible profundizar y preguntar por qué estas estructuras y suposiciones, por qué las extradimensiones, los supercompañeros extrapesados, etc. están involucrados en nuestras explicaciones. Y si crea un nuevo marco que responda a esto, nuevamente, es posible preguntarse por qué estas estructuras, supuestos, matemáticas, etc. Y así sucesivamente.
Si bien en algún momento el proceso de formulación de explicaciones subyacentes más y más profundas, en algún momento, nos llevará a un estado en el que todo nuestro marco podría ser autoconsistente , no nos llevará a un estado en el que podríamos tener una respuesta final como por qué el universo es así. Es como una regresión infinita. Después de todo, la lógica no nos impide proponer mundos con leyes físicas completamente diferentes. Entonces, la pregunta de “¿por qué las leyes de la física son como son?” No tiene respuesta. Solo tenemos que aceptar, en algún momento, que así son las cosas .
Stephen Hawking también expresó un pensamiento interesante, que de alguna manera está relacionado con el tema:
Incluso si solo hay una posible teoría unificada, es solo un conjunto de reglas o ecuaciones. ¿Qué respira fuego en las ecuaciones y crea un universo para que lo describan? El enfoque habitual de la ciencia de construir un modelo matemático no puede responder a las preguntas de por qué debería haber un universo para que el modelo lo describa.
