Como Hacer Ciencia

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Como la fisica moderna esta chocando con el criterio de falsabilidad de Karl Popper, y la filosofia detras de los superstrings y la energia oscura.

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  • me gusta mucho tu presentacion, por ello la voy a postear en mi blog: el tao de la fisica



    http://vicente1064.blogspot.com/<br /><br/>
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Como Hacer Ciencia

  1. 1. ¿Cómo hacer ciencia? Cosmología, Teoría de supercuerdas y el criterio de falsabilidad de Popper Dr. Ramón López Alemán Departamento de Ciencias Físicas
  2. 2. El Paradigma Newtoniano en las ciencias <ul><li>El éxito del paradigma Newtoniano inspiró la Revolución científica moderna. </li></ul><ul><li>Las demás ciencias naturales empezaron a moverse a buscar explicaciones “a la Newton” para todos los fenómenos observables. </li></ul><ul><li>Presupuestos filosóficos básicos </li></ul><ul><ul><li>Materialismo </li></ul></ul><ul><ul><li>Reduccionismo </li></ul></ul><ul><ul><li>Empirismo </li></ul></ul><ul><ul><li>Determinismo causal </li></ul></ul>
  3. 3. Revoluciones del Siglo XX: Relatividad General y Mecánica Cuántica <ul><li>Luego de la influencia de Mach y los éxitos empíricos impresionantes de estas teorías aún vigentes (aunque incompatibles entre sí) se crearon dos corrientes filosóficas opuestas en la física fundamental: </li></ul><ul><ul><li>Positivismo lógico – las teorías físicas no reflejan la realidad. Solo son herramientas computacionales que no deben hablar de entes que no tengan correlatos empíricos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Realismo “reducido” – las teorías matemáticas de la física deben buscar una descripción completa y satisfactoria de una realidad externa, pero puede haber un enorme número de teorías equivalentes (difeomórficamente equivalentes). </li></ul></ul>
  4. 4. Reduccionismo y Empirismo en las ciencias humanas y sociales <ul><li>En oposición a estas visiones epistemológicas en cuanto a qué se refieren las teorías científicas, en la psicología y sociología modernas hay aún más cuestionamientos serios al empirismo , al rol de las matemáticas y al reduccionismo como herramientas indispensables para crear conocimiento científico válido. </li></ul><ul><li>Varias escuelas de pensamiento en las ciencias sociales creen que los fenómenos de la conciencia y el comportamiento humano no se pueden reducir a interacciones bioquímicas entre neuronas. Según esta visión hay realidades “mentales” que no se pueden capturar con un tratamiento lógico-matemático basado solo en datos empíricos. </li></ul>
  5. 5. Criterio de falsabilidad de Karl Popper <ul><li>Este es uno de los criterios más utilizados para distinguir qué es una teoría científica y cual debe ser la meta de la ciencia. </li></ul><ul><li>Una teoría científica será válida y estará “bien formada” SI Y SOLO SI hay una manera de poder demostrar que es falsa. </li></ul><ul><li>La idea es que el método científico funcione como un “detector de mentiras” que solo permita teorías lógicas y plausibles de acuerdo a criterios estrictamente empíricos. </li></ul>
  6. 6. Reduccionismo en la Física: ¿Cuáles son las entidades fundamentales? <ul><li>El mundo subatómico de lo material </li></ul><ul><ul><li>Teoría de Campos Cuánticos </li></ul></ul><ul><li>El escenario donde se desenvuelve la realidad </li></ul><ul><ul><li>Teoría de Relatividad General: espacio, tiempo y gravedad </li></ul></ul>
  7. 7. El Modelo Estándar de la Materia Ver página de web en http://particleadventure.org
  8. 8. Al igual que la materia, las fuerzas o interacciones entre las partículas son a su vez mediadas por “partículas de fuerza” Fuerzas fundamentales Electromagnetismo Fuerza nuclear débil Fuerza nuclear fuerte Gravedad
  9. 9. Postulados filosóficos principales de la Teoría Cuántica <ul><li>Cada sistema material se compone de una o más “partículas” de materia </li></ul><ul><li>Cada sistema se puede describir totalmente por una entidad matemática conocida como “función de onda” (vector en un espacio de Hilbert) </li></ul><ul><li>Las cantidades reales de estos sistemas que podemos medir se pueden describir por entidades matemáticas conocidas como “operadores hermíticos” </li></ul>
  10. 10. Partículas, sus propiedades y la realidad probabilística <ul><li>Hay propiedades intrínsecas (autovectores) que definen el tipo de una partícula. </li></ul><ul><ul><li>Masa, espín, cargas </li></ul></ul><ul><li>Todas las partículas de un mismo tipo son idénticas </li></ul><ul><li>Los posibles resultados de medir otras propiedades dependen de las interacciones con su “ambiente externo”. </li></ul><ul><li>Es imposible conocer la trayectoria exacta de un sistema o cuales serán los resultados exactos de esas medidas. </li></ul>
  11. 11. Principio de Incertidumbre <ul><li>Principio de incertidumbre de Heisenberg: es imposible tener valores simultáneos para la posición y el movimiento de una partícula. </li></ul><ul><li>El problema de la medición: Medir las propiedades de una partícula requiere que ésta interactúe con fuerzas provenientes del aparato que mide. </li></ul><ul><li>El acto de medir algo cambia irremediablemente lo que se quiere medir. </li></ul><ul><li>Antes de medir, un sistema cuántico se halla en una superposición de estados con todas las propiedades posibles en ese momento. </li></ul>
  12. 12. ¿Existe la materia si nadie la está mirando? <ul><li>Un experimento en física fundamental consiste en saber las propiedades de algunas partículas solo al inicio y al final. </li></ul><ul><li>Es imposible saber lo que ocurre entre esos 2 puntos. </li></ul><ul><li>La dualidad onda-partícula y los campos cuánticos. </li></ul>
  13. 13. Interacciones y diagramas de Feynman <ul><li>Es posible que aparezcan partículas virtuales de la nada, pues no tener absolutamente nada en un punto violaría el principio de incertidumbre. </li></ul><ul><li>Teoría de perturbaciones: el resultado de una medida se predice incluyendo TODAS las posibilidades en ir del estado inicial al final </li></ul>
  14. 14. El problema de los resultados infinitos: renormalización <ul><li>Para poder calcular probabilidades de una medida la teoría asume 2 condiciones fundamentales: </li></ul><ul><ul><li>diagramas más complicados son mucho más improbables y contribuyen menos al resultado final. </li></ul></ul><ul><ul><li>Las partículas y las interacciones entre éstas son puntos geométricos de tamaño infinitesimalmente pequeños. </li></ul></ul><ul><li>Este esquema no va a funcionar jamás si una de las fuerzas es la gravedad . </li></ul>
  15. 15. Gravedad y Relatividad General <ul><li>Según Einstein, la gravedad no es una fuerza “material” como las otras. </li></ul><ul><li>La gravedad resulta de “deformar” el espacio y el tiempo en el cual se mueve la materia. </li></ul><ul><li>Se puede tener gravedad en espacios vacíos sin materia pues ella es auto-generable. </li></ul><ul><li>Donde está una partícula y cuándo está ahí son conceptos locales y relativos al observador. </li></ul>
  16. 16. La Mecánica Cuántica y la Relatividad son incompatibles <ul><li>Una de las dos (posiblemente ambas) está “incorrecta”. </li></ul><ul><li>Las partículas puntuales, la incertidumbre y los violentos comportamientos a nivel subatómico deformarían el espacio infinitamente. </li></ul><ul><li>La Mecánica Cuántica resuelve para interacciones en un punto y en un tiempo dado en un espaciotiempo plano. </li></ul><ul><li>La Relatividad resuelve para todo el espacio curvo por todo el tiempo dada una distribución continua de materia. </li></ul>
  17. 17. Teoría de supercuerdas <ul><li>Supuestos fundamentales: </li></ul><ul><ul><li>Solo existen en el universo dos entidades fundamentales. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Un espacio-tiempo de 10 dimensiones de las cuales solo vemos 3 dimensiones espaciales macroscópicas y 1 de tiempo. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Un inmenso número de pequeñas cuerdas o “hilitos” que no son puntuales sino líneas unidimensionales (o hasta membranas extendidas). </li></ul></ul></ul>
  18. 18. Materia, energía y fuerzas <ul><li>Estas supercuerdas respetan una simetría matemática especial entre bosones y fermiones conocida como super-simetría (SUSY). </li></ul><ul><li>Las supercuerdas son del tamaño fundamental conocido como largo de Planck (10 -35 metros). </li></ul><ul><li>Las ecuaciones que gobiernan los modos de vibración de las cuerdas reproducen la distribución de masas, cargas, y espines de las “partículas” y fuerzas del Modelo Estándar. </li></ul><ul><li>Los electrones, quarks, fotones, bosones W y Z, y gluones no son partículas diferentes sino que son todas supercuerdas vibrando a diferentes frecuencias. </li></ul><ul><li>Hay una vibración asociada al gravitón que reproduce una Teoría General de la Relatividad renormalizable. </li></ul>
  19. 19. Problemas de la teoría <ul><li>No es única. Hay al menos 5 variedades de teorías de supercuerdas. Hay al menos otras dos teorías alternas de gravedad cuántica. </li></ul><ul><li>Es tan complicada y abstracta que aún ni se saben cual serían las ecuaciones exactas que gobiernen las funciones de onda de las cuerdas. </li></ul><ul><li>Tiene demasiada riqueza predictiva. No solo predice las “partículas” del Modelo Estándar sino que podría tener muchas otras que no se ven, y que por tanto hay que “prohibir” sin ninguna justificación teórica. </li></ul><ul><li>Es imposible realizar experimentos a escala de Planck para verificar consecuencias distintas del Modelo Estándar. La teoría no es falsable empíricamente. </li></ul>
  20. 20. Igual pasa en la cosmología moderna <ul><li>La data de supernovas 1A que demuestra una expansión acelerada del universo es incompatible con la Relatividad General si solo existe lo que se puede confirmar empíricamente (¿energía oscura?). </li></ul><ul><li>Es imposible determinar las causas del Big Bang, ni porqué los parámetros que definen la expansión son esos y no otros. </li></ul>
  21. 21. El futuro de las “Teorías de Todo” <ul><li>M-Theory: unificando las teorías de supercuerdas </li></ul><ul><li>El Big Bang y los huecos negros: ejemplos de gravedad cuántica </li></ul><ul><li>El principio antrópico: la existencia de organismos vivos y las leyes del universo </li></ul>
  22. 22. ¿Y si se lograse una M-Theory consistente lógicamente que incluya QM y GR? <ul><li>¿Podría ser considerada ciencia? </li></ul><ul><li>¿Habría que reevaluar el requisito aparentemente indispensable de contrastación empírica? (Neoplatonismo como parte de la filosofía científica) </li></ul><ul><li>Insuficiencia de la data empírica a la hora de determinar la “verdad” de una teoría matemática (“Gauge Freedom”) </li></ul><ul><li>¿Cuánto tiempo debe pasar sin falsificación empírica ninguna para proclamar el terrible y evadido “final de la Física”? </li></ul>

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