¿Por qué los físicos buscan cada vez más comprender partes más fundamentales de la materia?

Tienes que darte cuenta de que los físicos corriendo en los laboratorios son solo la punta absoluta del iceberg de un sistema social mucho más grande. No pasan más tiempo probando predicciones en sistemas macroscópicos porque ya tienen un grupo que hace eso: la industria. Por ejemplo, la industria del acero prueba teorías sobre la cristalización en metales miles de veces al día. Los ingenieros civiles prueban las teorías de la tensión del material en cada estructura que se construye. Los científicos tienen que comer, y nadie les va a pagar para encontrar formas de probar cosas cuando la industria puede probarlas de manera que se paguen por sí mismas.

Los científicos siempre están empujando los límites de lo que se conoce. No obtienes mucho crédito por demostrar lo que ya se sabe. Obtienes crédito por estirar los límites. En la física de partículas, gran parte del esfuerzo consiste en explorar sistemas de energía cada vez más altos. Cuando aumentamos la energía, no siempre se comportan de manera obvia, por lo que hay algo que explorar. Da la casualidad de que actualmente esto se presta para estudiar aspectos fundamentales de la materia, como las partículas subatómicas.

Porque la física moderna está dominada por el atomismo .*

El programa de Energética de Pierre Duhem **, que promovía una termodinámica generalizada de cuyos primeros principios deberían derivar todos los subcampos de la física, criticaba el " método cartesiano " de llevar innecesariamente construcciones metafísicas como los átomos a las teorías físicas.

ver su

• Objetivo y estructura de la teoría física (p. ej., las páginas sobre atomismo ),

• al menos la introducción del traductor. a su Mixture and Chemical Combination: And Related Essays , que describe su antiatomismo, y

• estos documentos traducidos por él .

En cuanto a los primeros principios de los cuerpos físicos, vid.

• Cosmología de Édouard Hugon, OP, pp. 140-144, y su
• refutación del atomismo, pp. 145-155.

^{** cf. Esquemas de Rankine de la ciencia de la energía}

El incentivo para un científico individual es (1) hacer una investigación que se considere valiosa y que sea apoyada por instituciones o subvenciones, pero también (2) hacer contribuciones significativas al campo del conocimiento. Muchos físicos trabajan con sistemas de nivel macro, pero los científicos se distribuirán naturalmente a través de todo el conjunto potencial de problemas cuya solución les otorgaría reconocimiento profesional. Hubo un tiempo, hace unos cien años, cuando los físicos no tenían explicaciones formales para los sistemas subatómicos. Una vez que se describieron rigurosamente, se abrió un nuevo campo de investigación, y los pioneros que abrieron esas puertas son hoy algunos de los pensadores más respetados de toda la historia humana.

Entonces, para responder a la pregunta, todos los científicos se detienen en algún momento (en realidad, los científicos son humanos), ya sea por presión social o profesional, pierden interés, se jubilan, etc. Algunos pueden trabajar en la industria, algunos pueden ir a enseñar en la escuela secundaria. química. Algunos continúan cuestionando los primeros principios más allá incluso de lo que sus maestros les enseñaron a cuestionar, y muy, muy raramente (pero en última instancia, inevitablemente), ese tipo de cuestionamiento conduce a una forma completamente nueva de pensar sobre el mundo.

Parte de esto es una apuesta, ¿cuánto valoras tu cordura, cuánto estás dispuesto a arriesgar profesionalmente, cuánto quieres tener un impacto, cuánto estás dispuesto a sacrificar por ninguna garantía de éxito? Así es la vida, todos tienen un enfoque diferente, pero la forma en que eliges jugar es un reflejo de quién eres.

Encontrar más y más partes fundamentales de la materia, como con SLAC, ALS, NIF, CERN, etc., proporciona información sobre la materia que solo existe por encima de una determinada densidad de energía. Una máquina más grande revelará materia de mayor densidad de energía.

La densidad de energía del Big Bang es teóricamente infinitamente alta, por lo que los físicos pueden estar seguros de que una máquina de mayor densidad de energía les dirá cosas nuevas sobre la realidad, que nunca antes se habían conocido.

Está en la idea de 'reduccionismo'. Una especie de principio que dice que debemos buscar explicar el mundo físico en términos de partes más simples y fundamentales. Creo que la razón por la que esta idea parece atractiva para los físicos es una combinación de cuán 'exitosa' ha sido en el pasado (como quieras definir el éxito en las ciencias) y cuán intuitiva es.

Ha tenido éxito en que, desde Newton, hemos pasado a tratar de explicar sistemas más complejos como los gases y la dinámica de la energía (termodinámica) y aquellos físicos que pudieron desarrollar las teorías más predictivamente viables fueron aquellos que consideraron la sistema como la suma de algunas partes constituyentes más pequeñas. La primera de su clase fue probablemente la teoría cinética. Simplemente funcionó. Pudimos explicar el comportamiento a escala macroscópica como la suma de partes más pequeñas que, más adelante, pudimos detectar de manera innegable gracias a la invención de cámaras más potentes, ya que, anteriormente, solo podíamos juzgar la existencia de estos objetos. a través del poder de su capacidad para predecir lo que sucedería en los sistemas de gas y cosas por el estilo. Y la ciencia está realmente en el negocio de apuntar aexplicar cosas sobre el mundo natural en términos de modelos que son útiles para este propósito. Quizás el fenómeno más difícil de entender en términos de la suma de algunas partes más pequeñas hoy en día es la conciencia, pero algunos científicos argumentan que emerge de la misma manera que lo hacen otros fenómenos muy complejos. Es tan complejo que realmente no podemos entenderlo todavía.

Desde entonces hemos pasado a la empresa mucho más exitosa (extremadamente más) de la física cuántica y de partículas desde que Einstein se propuso describir el comportamiento macroscópico del 'movimiento browniano' (el movimiento aleatorio del polen en el agua) y el 'efecto fotoeléctrico' ( cómo se emitirían electrones desde la superficie de una placa de metal cuando la luz brilla sobre ella) en términos de átomos de agua y 'fotones' de luz. También cómo el experimento de Rutherford pudo explicar el comportamiento macroscópico de los materiales al postular que los átomos dentro de estos materiales tenían una cierta estructura donde los físicos pensaban que los átomos eran más como "bolas duras". Es decir, bolas duras indivisibles que simplemente existen y experimentan una interacción de 'bola dura'. Lo que solo significa que rebotan entre sí y transfieren energía/impulso entre sí sin pérdida de energía debido a la deformación. Es una buena aproximación de lo que ahora pensamos.en realidad sucede. Imagina átomos como bolas de billar. Esa suele ser la analogía que se utiliza.

Además, digo que es intuitivo porque desde la antigua Grecia hemos tenido 'atomistas'. Filósofos que postularon algunos de los componentes más fundamentales de la naturaleza que podrían explicarlo todo. Es intuitivo porque es simple. Y porque en la vida en general, tal vez tengamos afinidad por estudiar las partes de algo para entender su totalidad.

Puede encontrar esta idea en línea de que el reduccionismo se opone completamente al emergentismo. No son completamente diferentes. A Sean Carroll (lea sus libros, son muy buenos) le gusta discutir cómo pueden surgir fenómenos más complejos y de 'nivel superior' de una manera no obvia a partir de partes más pequeñas. Es decir, cómo emergen los átomos de las partículas fundamentales, cómo emergen las células de los átomos, cómo emergen los organismos de las células, cómo emerge la inteligencia de los organismos, cómo emergen las comunidades de la inteligencia, etc... La navaja de Ockham es algo poderoso.

Editar: Oh también, olvidé mencionar. Tratar de comprender sistemas que son muy complejos a gran escala (lo opuesto a un método reduccionista) se vuelve difícil debido a la practicidad de la computación. Es decir, qué se calcula y cómo. Se realizan aproximaciones masivas para recibir un modelo que se parezca en algo al complejo en general y haga que nuestra comprensión sea mucho menos específica y más general.

Tal vez sea más intuitivo entender cómo funciona una de las partes más fundamentales por sí sola y en presencia de otras partes fundamentales y luego extrapolar hacia afuera para tener la comprensión más detallada posible.

Como dije, la ciencia está en el negocio de crear marcos teóricos que explican las cosas. Describir un todo complejo es útil, pero no estoy seguro de cómo podría considerarlo explicativo. Para que algo sea explicativo, parece que tiene que extrapolarse a nuevos conocimientos. En la mayoría de los casos, el conocimiento de algo que no puedes ver porque es muy pequeño.

Te dirijo aquí para más información:

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2011/04/21/avignon-day-3-reductionism/

Este es el blog de Sean Carroll y hay muchos más artículos aquí sobre el debate entre reduccionismo y antirreduccionismo.