¿Qué sucede si se modifica la primera ley del movimiento de Newton?

Esto es solo una especulación sobre un universo en el que los objetos con masa tienden a acelerar$.001 \frac{m}{s^2}$en todos los marcos de referencia excepto en el suyo propio. ( ¡ Nunca se mueve en su propio marco de referencia!) Para mantener el formato de "Respuesta corta" de Stack Exchange (breve en comparación con las publicaciones revisadas por pares), no justificaré todas las afirmaciones hechas aquí.

Tal universo sería:

• Estar mucho más caliente. Dado que la temperatura es proporcional a la velocidad promedio de un grupo de partículas, y esa velocidad siempre aumenta, la temperatura promedio aumentará.
• Gracias a la fuerza nuclear fuerte , es muy probable que en algún momento se formen átomos. Entonces esos átomos deberían desmoronarse, ya que la energía cinética siempre estará aumentando.
• Como extensión del punto anterior, es posible que los protones y los neutrones no se formen o no sean tan estables como lo son aquí, ya que los quarks dentro de ellos pueden tener demasiada energía para mantener su asociación entre sí.
• Su universo no tendría el límite de velocidad universal de$c$. A menos que los fotones (que no tienen masa) también se aceleren a este ritmo, esto "rompe" la física tal como la conocemos.

Voy a parar aquí. Aparece tu universo donde todo se acelera a$.001 \frac{m}{s^2}$sería simplemente un plasma de partículas fundamentales rebotando a velocidades increíbles que son físicamente imposibles en nuestro universo. Sería interesante como un universo joven, pero rápidamente se convertiría en este verso de plasma súper mortal.

También debo agregar que cualquier valor de aceleración inherente, además de 0, dará como resultado este universo en algún momento . Simplemente tendría más o menos tiempo antes de llegar a ese estado final.

¿Podría un "big bang" haber creado este universo? Sí, creo que sí; no tenemos ninguna indicación en la física moderna de por qué las constantes fundamentales son como son. Depende de usted averiguar eso.

Resumen: rompes todo .

He leído que se puede pensar que las leyes de la física no son leyes, y la anarquía naturalmente da lugar a las leyes de Newton. Es decir, faltan casos especiales y cosas especiales . ¿Qué permanece y es autoconsistente?

La primera ley de Newton, tal como se entiende en las formulaciones modernas, establece que existe un marco de referencia inercial donde un objeto imperturbable permanece en movimiento lineal uniforme. Si el universo no tiene una coordenada de origen, no son posibles posiciones absolutas, ya que ninguna ley puede depender de la posición . Del mismo modo, todas las direcciones son iguales.

Sólo existe movimiento relativo (no absoluto) porque no hay una referencia absoluta.

Para imponer una regla como la pides, que se refiera al reposo absoluto, debe haber un sistema de coordenadas absolutas en el espacio mismo, un lugar que se pueda identificar sin tener en cuenta nada en el espacio.

No tendrías relatividad general. Así que debe ser como el modelo de Galelleo y también tiene tiempo universal absoluto.

La aceleración sigue sumando energía, que crece sin límite. La energía no se conserva. Pero, ¿no es la conservación de la energía una consecuencia de que la física funcione igual en un momento dado? No estamos variando las reglas, por lo que no se deben aplicar los principios subyacentes de la Teorma de Noether . Es decir, las leyes no pueden formularse sobre un principio de acción mínima. No existe tal concepto (útil) como energía potencial, no hamiltoniano, y no hay forma de expresar las reglas utilizando un parche de espacio infinitesimal estrictamente local alrededor de una partícula. Las leyes deben ser interpretadas utilizando el conocimiento global del estado.

Serían, esencialmente, piezas de juego controladas desde afuera, no leyes existentes dentro del universo haciendo la interpretación.

No elegante.

No existiría en el mismo sentido que el nuestro. Podría ser una simulación en un universo más grande que tiene reglas independientes.

Como han señalado otros, todo se volvería cada vez más rápido y no se formarían estructuras. Pero señalo que sin relatividad especial y con espacio y tiempo separados, se comportará de forma clásica, no formará agujeros negros ni se acercará a asíntotas.

Tampoco obtendría la producción de pares y la anulación como un resultado requerido de las simetrías. Lo que existe naturalmente no tendrá vías de descomposición, ya que eso sucede debido a la producción o aniquilación de pares de vacío . No tendrá espín cuántico , ya que eso (uno de los triunfos de la física) aparece naturalmente en las ecuaciones de movimiento debido a que el espacio-tiempo es una cosa. Eso es lo que hace que la materia actúe como algo sólido. ¿Por qué un ladrillo es sólido y no puede atravesar otros ladrillos? No de ninguna regla introducida con el propósito (¡anarquía!), sino como una consecuencia inevitable de una cascada de propiedades emergentes a medida que resuelve los detalles de no tener reglas "especiales".

Todo acerca de ese universo necesita ser programado directamente, porque no todo es bola de nieve de la simetría más primitiva del espacio-tiempo. Buena suerte haciendo que todo encaje sin contradicciones ni errores.

Para obtener más información sobre el punto de ruptura principal, consulte las Conferencias de Messenger de Feynman . ¡Está en forma de libro y la presentación en vivo está en youtube ! Habla de diferentes formas de formular la misma regla, y la tercera forma introduce la "acción mínima". Esas resultan ser las llaves del reino.

No tener conservación de la energía implica que el "principio de acción" no es una forma de formular las leyes en su universo propuesto.

Quiere leer sobre Emmy Noether y la Ley de Noether . Lo que establece esta ley es que para cada simetría hay una cantidad conservada. Por ejemplo, si un sistema es simétrico con respecto a las rotaciones alrededor de un punto, entonces el momento angular alrededor de ese punto debe ser constante y debe conservarse en todas las interacciones.

La simetría relevante aquí es la simetría con respecto a las traslaciones en el espacio. Si no hay nada intrínsecamente especial en una ubicación en el espacio frente a otra, entonces se debe conservar el impulso. Este es un fenómeno matemático, no una observación empírica.

Entonces, en resumen, no, tal universo no puede existir. Los objetos en aceleración no podrían conservar el impulso. Sería matemáticamente imposible escribir ecuaciones de movimiento consistentes para objetos en tal universo.

Todo alcanzaría la velocidad de la luz, creciendo simultáneamente hasta una masa infinita y, por lo tanto, una gravedad infinita, lo que provocaría que toda la materia colapsara en un solo agujero negro enorme. (La fuerza de gravedad superaría la nueva aceleración que propones).