Считается само собой разумеющимся, что физический закон не изменяется в пространстве и времени; везде и всегда одно и то же.
Когда это было правильно предложено? Моя первая склонность была бы связана с физическими предположениями Ньютона о времени и пространстве; Я не припоминаю, чтобы подобное наблюдение было сделано, скажем, в физике Аристотеля .
Но есть ли какая-то причина, по которой мы можем считать, что это так? Кант, например, дал априорное обоснование третьего закона Ньютона — закона действия и противодействия.
Можно ли предложить нечто подобное для однородности пространства и времени?
примечание
Возможное предположение состоит в том, что если бы физический закон отличался здесь от другого; тогда, согласно аристотелевскому принципу достаточного основания, можно было бы предположительно спросить причину этого изменения, этого различия; и эта причина, однажды установленная, растворяет это различие; и так далее до бесконечности дает физический закон, однородный в пространстве; и аналогично для времени.
Я не знаю о таком аргументе; но я не особенно хорошо разбираюсь в литературе по метафизике пространства и времени; выдвигался или отрицался такой аргумент в этом направлении?
Именно Галилей первым серьезно предложил устранить созданное Аристотелем различие между двумя сферами с совершенно разными физиками.
В «...Двух главных мировых системах...» он вводит понятие инерциальной системы отсчета, испытанной на лодке, как нормальный компромисс между неподвижным и движущимся, и предлагает рассуждать о небесах как о большие движущиеся объекты больше похожи на лодки и меньше априорно идеализируются .
У Ньютона уже было столетие или около того других мыслителей, вдохновленных Галилеем, прежде чем он предложил единый объединяющий закон в математической форме, который одинаково хорошо объяснял бы и то, и другое. Среди них был и Кеплер, решивший основную проблему, введенную астрономией Галилея, — что круговые орбиты не охватывают большую часть тонкостей движения планет, а эллиптические — позволяют.
Ньютон, должно быть, был тронут квадратичной природой астрономической геометрии Кеплера и знанием Галилея о том, что гравитация на Земле была квадратичной. (Правило записано в книге в виде чисел Фибоначчи, но оно разбивается прямо на квадраты.) Так что наша склонность думать, что это был всего лишь единичный гениальный поступок, а не объединение научных деталей, несколько преувеличена. На самом деле, если Гук не лжет, оба они вычислили одно и то же положение кометы на основе Кеплера, подгоняя ее к коническому сечению, до того, как работа Ньютона была опубликована.
В тексте Галилей, кажется, не использует принцип достаточного основания per se , но он сильно полагается на идею о том, что ненужные вариации, особенно когда они должны быть крайними, являются признаком плохой аргументации. Например, если звезды движутся по сферам, то некоторые сферы вращаются с разной скоростью, чем другие, чтобы достичь, по-видимому, согласованного движения неба на Земле, самые дальние сферы должны вращаться довольно быстро, тогда как если Земля вращается, то звезды со всеми разными скоростями. расстояния от нас просто движутся с некоторой довольно постоянной скоростью.
(Он также постоянно указывает, что сам Аристотель не стал бы мириться с тем уровнем авторитета, который все приписывают самому Аристотелю. Поэтому он, возможно, хотел избежать зависимости от других априорных понятий Аристотеля в современной стороне своего аргумента.)
Уайтхед в «Науке и современном мире», по-видимому, считает, что, начиная с Фалеса, почти все предполагали, что физические законы одинаковы во всей Вселенной. Он считает, что это представление о достоверном единообразии в некоторой степени характерно для Запада, отражено в греческой драме и римском праве и является своего рода общим парарелигиозным импульсом, лежащим в основе природы нашей науки.
Это делает представление Платона и Аристотеля о двух отдельных мирах своего рода заблуждением, которое в конечном итоге было устранено.
Именно Аристотель впервые провел качественное различие между физикой подлунной области и внешней области эфира. Подлунная область была областью четырех элементов, каждый из которых имел свое каноническое положение. В то время как в эфирной области находятся звезды и планеты с их круговым движением.
Но Ньютон обнаружил, что один и тот же естественный закон тяготения объясняет свободное падение на Землю и движение планет. Одни и те же естественные законы действуют в обеих аристотелевских областях. Это был прорыв на пути к объединению законов природы в космическом масштабе.
Относительно зависимости от времени: Несколько десятилетий назад Паскуаль Джордан инициировал серьезную дискуссию о том, изменяется ли гравитационная постоянная в космическом масштабе времени. Но общая эвристика сегодня состоит в том, чтобы сформулировать естественные законы, которые не содержат время в явном виде.
Тем не менее, независимое от времени значение фундаментальных констант поднимает вопрос, почему они имеют такое выдающееся значение. В контексте рассуждений о мультиверсуме учитываются также универсумы с другим значением этих констант.
Сначала вы говорите, что считается само собой разумеющимся, что физические законы не изменяются в пространстве и времени. Я думаю, вам сначала нужно отделить эти два друг от друга. Многие выдающиеся ученые говорили, что, хотя они согласны с утверждением, что физические законы одинаковы во всем пространстве, нет никаких доказательств того, что они остаются неизменными во времени. На самом деле, некоторые сказали, что они были бы удивлены, если бы они остались прежними.
Во-вторых, вам нужно обратиться к Аристотелю за универсальностью физических законов. Однородность физических законов имеет долгую историю. В своей книге Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of Universe автор Ли Смолин утверждает (глава 8: космологическое заблуждение ):
...философ-досократ Анаксимандр (610-546 до н.э.). Как описано в недавней книге Карло Ровелли, Анаксимандр был первым, кто искал причины природных явлений в самой природе, а не в капризной воле богов... Вся вселенная, как они ее понимали, была организована присутствием особого направления - вниз, направления, в котором падают предметы... Если все, что не прикреплено к небу, падает вниз, то почему не падает сама земля?... земля должна иметь что-то под собой, поддерживающее ее ... черепаха ... Анаксимандр понял, что необходима концептуальная революция, чтобы создать успешную теорию Вселенной, избегающую доведения до абсурда.бесконечной башни черепах. Он выдвинул очевидную для нас, но шокирующую в свое время идею о том, что «вниз» — это не универсальное направление, а просто направление к Земле… Революция Анаксимандра была, возможно, более великой, чем революция Коперника, потому что его новое определение «вниз» представлялось спорным. необходимость объяснить, что держит Землю.
Философы, пытавшиеся понять, что удерживает Землю, совершали простую ошибку — брали закон, который выполняется локально, и применяли его ко всей вселенной... но та же ошибка лежит в основе большей части неразберихи современных космологических спекуляций. И все же ничто не кажется более естественным, ибо если закон универсален, почему бы ему не быть применимым ко вселенной? Остается великое искушение взять закон или принцип, который мы можем успешно применить ко всем подсистемам мира, и применить его ко вселенной в целом. Сделать это значит совершить ошибку, которую я назову космологической ошибкой .
Вселенная — это сущность, отличающаяся по своему виду от любой из своих частей. И это не просто сумма его частей. В физике все свойства объектов во Вселенной понимаются с точки зрения отношений или взаимодействий с другими объектами. Но вселенная является суммой всех этих отношений и как таковая не может иметь свойств, определяемых отношениями к другому, подобному объекту.
Таким образом, во вселенной Анаксимандра Земля — это единственная вещь, которая не падает, потому что на нее падают предметы. Точно так же наша вселенная — это единственная вещь, которая не может быть вызвана или объяснена чем-то внешним по отношению к ней, потому что она представляет собой сумму всех причин.
... Если аналогия нынешнего периода с древнегреческой наукой уместна, то будут парадоксы и вопросы без ответов, вытекающие из акта распространения мелкомасштабных законов на Вселенную в целом. Есть оба. В наше время наша вера в ньютоновскую парадигму приводит нас к двум простым вопросам, на которые никакая теория, основанная на этой парадигме, никогда не сможет ответить:
Зачем эти законы? ...
... Почему именно эти условия? ...
Ньютоновская парадигма не может даже начать отвечать на эти два огромных вопроса, потому что входными данными для нее являются законы и начальные условия. Если физика в конечном итоге будет сформулирована в рамках ньютоновской парадигмы, эти вопросы навсегда останутся загадками.
... Чтобы применить закон природы без приближения, мы должны применить его ко всей вселенной. Но существует только одна вселенная — и один случай не дает достаточных доказательств, чтобы оправдать утверждение о том, что применяется определенный закон природы. Это можно назвать космологической дилеммой.
Космологическая дилемма не должна мешать нам применять законы природы — такие как общая теория относительности или законы движения Ньютона — к подсистемам Вселенной. Они работают практически во всех случаях, и поэтому мы называем их законами. Но каждое такое приложение — это приближение, основанное на вымысле о том, что подсистема вселенной рассматривается как все, что есть.
Затем автор утверждает, что реальность времени может привести к истинной космологической теории. Очень интересная книга.
Это проявление коперниканского принципа : наше место во вселенной не является особенным, в более широком смысле никакое место не является особенным, как если бы законы природы были другими. Он применим только к фундаментальным законам и является методологическим принципом, «регулятивной идеей» в терминах Канта, или тем, что Пуанкаре назвал «конвенцией», поддерживаемой «будь что будет». больше не называют исходным фундаментальным.
Так что принцип не распространяется ни на один закон в отдельности, все они подлежат эмпирической ревизии. Постоянная Хаббла была фундаментальной, когда считалось, что Вселенная расширяется с постоянной скоростью, теперь, когда мы знаем, что она ускоряется, была введена темная энергия, и скорость меняется во времени и, возможно, в пространстве, если распределение темной материи неравномерно. Евклидова геометрия была универсальной в ньютоновском абсолютном пространстве, теперь мы утверждаем, что искривление пространства происходит не вокруг массивных звезд, и у нас есть гораздо более тонкие законы общей теории относительности. Вот как это работает: если обнаруживается, что фундаментальный закон меняется, вводится изменяющийся параметр (распределение темной энергии, метрика пространства-времени), и абстрагированный шаблон становится новым универсальным законом.
Нетрудно привести кантианский аргумент в пользу однородности как условия возможности единого познания природы, но не следует переоценивать абсолютность таких принципов, как это делал Кант. Хотя они могут быть априорными по отношению к эмпирическим законам, они также в конечном счете эмпиричны и могут быть пересмотрены под тяжестью данных, накопленных за долгое время. Фридман разработал теорию такой релятивизированной априорной эволюции в «Динамике разума», основанную на идеях марбургских неокантианцев, логических позитивистов Рейхенбаха и Карнапа, Куна.
Игра, меняющая то, что может произойти в конце концов. Пифагорейский принцип равномерных круговых движений во что бы то ни стало сохранялся в течение двух тысяч лет даже Коперником, пока его не перехватил Кеплер. Пуанкаре считал, что евклидова геометрия останется на своем месте всего за несколько лет до общей теории относительности. Обобщение принципа Коперника, утверждавшего, что не только место, но и время не являются особенными (до 1960-х годов он использовался для аргументации стационарных моделей расширения Вселенной ), уже было отвергнуто космологией Большого взрыва. Сегодня «дрейф фундаментальных констант»во времени рассматривается как эмпирическая проблема. Если в отдаленном будущем мы столкнемся с несколькими частями Вселенной, где законы работают не так, как у нас и друг от друга, принцип Коперника также будет отвергнут.
Корт Аммон