"Domande di causalità"

Sarah Jones Nelson

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8 febbraio 2019 Versione rivista

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I. Sistemi causali

Le origini e l'evoluzione dello spaziotempo sollevano questioni aperte di causalità. In che modo l'emergere da uno stato iniziale entangled spiega un universo classico descritto dalla gravità di Einstein? In che modo la gravità quantistica modificherà la nostra immagine dell'universo primordiale? In che modo la teoria delle stringhe come teoria quantistica con origini classiche può descrivere il cambiamento temporale?

La nostra motivazione è la coerenza nella fisica dello stato iniziale come prolegomeni a un nuovo paradigma di fenomeni prima dell'evidenza fossile dal fondo cosmico a microonde (CMB). Mettiamo in relazione la filosofia e la fisica dei meccanismi a stati iniziali e possibili precedenti di osservabili confermati come le onde gravitazionali.

L'errore positivista di Ludwig Wittgenstein secondo cui i fatti fisici sono tutti i fatti contraddice la fisica dell'entanglement quantistico e dell'evoluzione temporale acausale con informazioni dinamiche complesse che emergono da un'origine classica inaccessibile a  i sensi.  Indaghiamo i limiti dei dati sensoriali nella valutazione di fatti non fisici come  il paradosso EPR al fine di formalizzare standard intelligibili di verifica che separano la fisica dalla metafisica degli eventi senza mezzi osservativi per confutare la teoria.

Descriviamo le proprietà dello stato iniziale dell'universo osservabile derivate dalla mappa di Planck. Il compito empirico consiste nell'analizzare la distribuzione misurata delle temperature e i relativi meccanismi fisici di quanto accaduto grosso modo  13.7  miliardi  anni  fa per costruire un fondamento fisico della teoria. Il compito ontologico è separare la fisica dalla metafisica e formalizzare le categorie che differenziano i fenomeni osservabili da quelli non osservabili. Un fondamento empirico della teoria fisica presuppone un'evidenza tangibile della realtà fisica, la sostanza in evoluzione percepita attraverso i sensi.

René Descartes è stato il primo filosofo ad analizzare la natura delle prove che i sensi possono verificare come verità attendibili. Fu il primo matematico ad affermare che la mente può dedurre tutte le leggi fisiche per qualsiasi mondo o universo possibile, un'idea che ispirò Wilhelm Leibniz a formalizzare le leggi fisiche e metafisiche di mondi o universi possibili. Il suo contemporaneo Isaac Newton sapeva quanto Cartesio, tuttavia, che i sensi possono essere inaffidabili nell'accertare una o tutte le leggi di questo universo o di qualsiasi altro possibile. Newton confutò la metafisica cartesiana ma riteneva che l'incontrollabile provvidenza di Dio fosse la causa della gravità.

La teoria fisica fondamentale risulta da fatti osservabili, ma tutti i fatti non sono ancora in possesso delle verità o delle cause della realtà fisica. Non comprendiamo ancora la struttura causale dello spaziotempo; non abbiamo ancora inventato una tecnologia osservativa per sondare le dinamiche della fase di espansione, del settore oscuro e degli interni dei buchi neri. Né ci siamo evoluti come specie per dedurre dai dati sensoriali se la legge fisica può unificare la fisica quantistica e classica, spiegare le cause della non località o descrivere un paesaggio infinito di universi con un insieme aperto di proprietà non fisiche che contravvengono all'evidenza dei sensi.

Le solide basi fisiche della teoria sostengono la teoria esistente che funziona e dimostra una logica matematica coerente di causalità numerica. Ora, gli osservabili sono indispensabili ai criteri fondamentali per verificare o falsificare la teoria. Ad esempio, le oscillazioni dei neutrini sono osservabili sufficientemente precoci dell'evidenza dello stato iniziale per l'emergere della gravità nella fase iniziale. Laddove gli osservabili sfuggono ai dati sensoriali, deduciamo misure di probabilità fisiche o matematiche in casi come l'entanglement nella teoria quantistica dei campi (QFT) come struttura della teoria delle stringhe - o qualsiasi metafisica di una possibile infinità di mondi.

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II. Fisica e Metafisica

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Distinguiamo il fisico  a partire dal  metafisico  fatti  in   ordine  a  classificare  dati dal CMB, la nostra migliore evidenza empirica su  quale  a  costruire  fondamenti fisici della teoria per l'evoluzione osservabile dello spaziotempo. Ma il modello cosmologico standard è incompleto. L'esistenza di un "big bang" è congetturale. Non abbiamo analisi verificabili della dinamica classica e quantistica dello stato primordiale o degli eventi precedenti che spieghino i meccanismi che hanno causato l'accelerazione dell'espansione cosmica come fenomeno emergente.

L'assunzione standard che la meccanica quantistica dovrebbe applicarsi al regime primordiale e su tutte le scale è contestata, con la possibile eccezione della gravità. Gli effetti gravitazionali della materia oscura e dell'energia oscura sulla formazione delle strutture sono sconosciuti. L'ontologia della funzione d'onda è incomprensibile, la storia passata degli stati casuali incoerente, l'evoluzione temporale acausale non unitaria un mistero profondo. L'orizzonte e l'interno dei buchi neri sono incerti. Le congetture fondamentali della teoria delle stringhe sono incomplete perché non esistono ancora dati sensoriali per verificarle; inosservabili fondamentali al di fuori della volontà (3 + 1)-dimensionale  limitare qualsiasi quadro teorico di verificabilità fino a quando le equazioni all'interno della teoria possono spiegare la dinamica temporale. Tutto quanto sopra suggerisce il carattere metafisico della fisica contemporanea.

La fisica classica e quantistica presentano dati osservabili che sfuggono ancora a un modello cosmologico completo e coerente. Verso la coerenza empirica, cerchiamo dati per proprietà quantistiche o entangled di uno stato iniziale emergente coerente con la gravità di Einstein. Le relative dinamiche causali dello spaziotempo sono osservabili su un confine condiviso da sistemi quantistici e classici? Gerard 't Hooft suggerisce la possibilità di teorie in cui i sistemi quantistici e classici possono coesistere su un confine che consente mappe duali di entrambi i sistemi che descrivono la stessa evoluzione temporale. Le forze sottostanti della gravità quantistica come sistema emergente in un regime classico possono essere formalizzate in modo testabile a questo scopo? Come può la teoria puramente fisica descrivere le condizioni al contorno iniziali della gravità quantistica?

Le osservazioni mostrano modelli empiricamente distinguibili nella mappa di Planck che possono spiegare aspetti importanti di queste condizioni al contorno. Il codice chiave per la CMB è una trasformata armonica sferica. Nello spettro di potenza esistono perturbazioni adiabatiche primordiali. Empiricamente il CMB è coerente con Gaussianity e isotropia statistica (SI). SI presuppone che non ci sia un posto ovviamente speciale nel cielo; il CMB è coerente con la distribuzione di massa 3D primordiale con lo spettro di potenza. Guardando le distribuzioni gaussiane vediamo le proprietà di un universo piatto con una sorprendente distribuzione di temperature, perturbazioni adiabatiche e inflazione slow-roll a campo singolo (SFSR) in un universo primordiale dominato dallo spostamento di un campo scalare. L'inflazione SFSR ha la conseguenza empirica dei B-mode, e la ricerca dei B-mode è motivata dall'inflazione SFSR. Quali sono le condizioni iniziali per la RSFS?

L'inflazione SFSR assomiglia alla meccanica quantistica (QM) precedente al 1925 con molti valori sperimentali risultanti da un secolo di spettroscopia atomica. I primi modelli furono riconosciuti da Johann Balmer nel 1885 e spiegati da Niels Bohr nel 1913. La quantizzazione di Bohr sembrava tirata fuori dal nulla. Il coefficiente di Einstein A ha quindi realizzato una natura indeterminata, che ha spiegato molto, ma si è conclusa in modo incoerente. QM (1925-1930) ha cambiato tutto. La storia dell'idea di cosmologia inflazionaria assomiglia ad aspetti di questo scenario?

Dagli anni '80 la cosmologia inflazionistica è stata il paradigma dominante. Molti trovano l'inflazione una storia avvincente su una fase di transizione che ha prodotto un periodo di espansione. È una storia empiricamente vera di un universo piatto, omogeneo e isotropo, o è una storia metafisica di elementi chiave nei dati che percepiamo? Possiamo iniziare l'inflazione dalla scala di Planck? La teoria fisica nella cosmologia di precisione richiede condizioni iniziali fondamentali e verificabili. Richiede la spiegazione di fenomeni come il futuro, la densità, il settore oscuro, la gravità quantistica, le onde gravitazionali primordiali e il problema dell'orizzonte. I critici dell'inflazione come Paul Steinhardt affermano che non spiega nessuna di queste cose più dello spettro di fluttuazione della densità quasi invariante di scala o dell'inclinazione del rosso, una piccola deviazione dall'invarianza di scala. Non sappiamo come l'omogeneità dell'inflazione richiesta per  la dinamica inflazionistica non è avvenuta più di come si è manifestata la piattezza del potenziale richiesto per l'inflazione.

L'inflazione originariamente ipotizzava una transizione di fase che richiedeva bolle – l'inflazione FSSR – al centro della sua storia con la conseguenza che suggeriva il problema di un universo troppo liscio. Le fluttuazioni quantistiche introdotte nella teoria presentano il problema del modo in cui si evolvono nel campo dell'inflazione. Inoltre, l'inflazione FSSR richiede condizioni iniziali che sembrano improbabili.

È una critica pragmatica? Si pensa che poche teorie abbiano i vantaggi dell'inflazione. Guardando la distribuzione nei cieli, vediamo segni di previsione. Per molti, le alternative all'inflazione sembrano sbagliate. Ma il vero problema è la seconda legge della termodinamica, che afferma che le cose diventano più casuali andando avanti e meno casuali andando indietro. La chiave qui sono i gradi di libertà gravitazionali. L'inflazione non funziona nell'inversione temporale, né tiene conto della struttura empirica dell'universo osservabile.

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III. Testabilità

Qualsiasi versione del modello cosmologico standard richiede condizioni iniziali verificabili che predicono un certo risultato. La critica di Steinhardt al modello inflazionario mostra che l'inflazione esponenziale può produrre qualsiasi risultato, a seconda di come sono definite o pensate le condizioni per separare gli effetti quantistici dallo sfondo classico. Inoltre, per  qualunque   predizione  di   inflazione non confermata dall'osservazione, otteniamo un modello che è d'accordo con esso perché un multiverso risultante può suggerire qualsiasi modello in cui le condizioni iniziali di densità di energia crescono più lentamente della densità di Planck. Il linguaggio teorico dell'inflazione delle condizioni iniziali calibrate implica stati di esistenza per i quali non abbiamo ancora misure. Inoltre, per i motivi mostrati in seguito, abbiamo bisogno di un'immagine conforme delle galassie all'interno e all'esterno del nostro orizzonte particellare. Il modello inflazionistico può darci questo quadro?

Nella cosmologia osservativa cerchiamo milioni di numeri dal CMB e dalla struttura su larga scala. Quali sono le nostre opzioni per soluzioni che differiscono dal paradigma inflazionistico? Guarda gli anelli nel cielo della CMB. Sono le firme di una collisione di bolle dalle transizioni di fase dell'universo primordiale? Questioni aperte correlate sulla dinamica causale della materia oscura e dell'energia oscura, a loro volta, sollevano la questione se la teoria delle stringhe possa risolvere questi problemi. O dobbiamo rivolgerci al bispettro e alla non-gaussianità primordiale?

Come può la teoria delle stringhe formalizzare la fisica delle singolarità, i meccanismi di espansione e le fluttuazioni della radiazione cosmica a microonde che l'inflazione deve spiegare? L'invarianza conforme è una caratteristica fondamentale dei costituenti elementari della realtà fisica che suggerisce?

Che dire degli effetti transplanckiani che vediamo nelle condizioni iniziali delle perturbazioni? C'è un possibile residuo di una fase preesistente? Gli effetti sono più pronunciati alle scale più grandi. La matematica della genetica mendeliana era troppo sofisticata per la maggior parte degli scienziati; modelli non banali di ereditarietà sono stati quindi ignorati per 35 anni. La comunità ha ignorato i modelli residui nella CMB?

Riguardo agli effetti trans-Planck, esiste una quantità di inflazione per spiegare l'universo primordiale prima del nostro universo osservabile? C'è qualche possibile residuo osservabile da una fase di pre-espansione? Immagina il futuro dell'universo osservabile guardando indietro nel passato iniziale. Quali parametri e condizioni si possono dedurre dopo la fase di espansione? Possiamo iniziare l'inflazione dalla scala di Planck? Da Einstein in poi si ottiene ancora una netta distinzione tra inflazione e struttura teorica. Il modello inflazionistico potrebbe rivelarsi un concetto metafisico e non verificabile che prevede aspetti selezionati della realtà fisica.

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IV. Incontrollabilità

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A parte la teoria inflazionistica, come spieghiamo cosa è successo prima della singolarità iniziale? Quali eventi possono aver preceduto lo scenario primordiale, e qual è il suo remoto futuro? Sir Roger Penrose ha avanzato una teoria della cosmologia ciclica conforme (CCC) per descrivere la pre-fenomenologia dell'osservabile  universo. CCC è una proposta radicale che ora supera i parametri noti della cosmologia convenzionalmente verificabile. Attualmente le sue equazioni sono incomplete; il modello è speculativo. Ma può aiutare a spiegare il  natura di  il   scenario primordiale e il nostro  futuro remoto da un'evoluzione uniformemente regolare - risolvendo il problema dell'orizzonte sul perché l'universo è liscio e uniforme - usando equazioni classiche.

L'eone attuale nell'immagine CCC di un futuro remoto in espansione esponenziale guidato da prevede la graduale scomparsa della massa attraverso il meccanismo di Higgs, con una collisione tra buchi neri supermassicci che si muovono a spirale l'uno nell'altro sotto forma di radiazione gravitazionale, e con la presenza cruciale della costante cosmologica. CCC corrisponde alle attuali aspettative per il futuro remoto del nostro universo; l'espansione esponenziale dell'eone precedente elimina per prima cosa una fase inflazionistica. CCC spiega anche la notevole soppressione dei gradi di libertà gravitazionali che danno origine all'entropia incredibilmente bassa della singolarità iniziale.

Nelle equazioni matematiche CCC per un crossover da un eone al successivo seguono i requisiti della relatività generale di Einstein: una costante cosmologica positiva e regolarità conforme al crossover. Rimangono incertezze, tuttavia, circa le masse delle particelle in dissolvenza in un futuro molto remoto, e il riemergere della massa all'inizio dell'eone successivo da cui le masse delle particelle all'incrocio devono svanire affinché sia uniformemente uniforme. Inoltre, CCC richiede un ruolo chiave per la materia oscura, un partner naturale per la gravità, ma la materia oscura deve decadere affinché CCC sia coerente. In questo senso le equazioni di CCC riguardano questioni di fisica delle particelle.

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Possiamo argomentare per spiegazioni alternative nel cielo CMB della presenza in valori M di segnali in insiemi concentrici, gli anelli previsti da CCC dalle fusioni di buchi neri nell'eone precedente. Questi anelli possono produrre un aumento o una diminuzione lieve e distante della temperatura con una variazione più uniforme e leggermente inferiore rispetto alla norma. I segnali appaiono presenti in una distribuzione altamente non isotropa in contrasto con il quadro convenzionale delle fluttuazioni di temperatura derivanti da eventi quantistici casuali in una fase inflazionaria.

I teorici cercano spiegazioni più empiricamente verificabili per gli eventi durante o prima dello stato iniziale. Potremmo aver bisogno di un risultato quantomeccanico esatto intorno alla singolarità o di una condizione iniziale non collassante. Le equazioni indicano che se la costante cosmologica è giusta, vediamo un'eternità. In base al punto di partenza della singolarità iniziale possiamo vedere la curvatura di Weyl a zero. Possiamo estendere in modo conforme uno stato iniziale denso e caldo a qualcosa prima di esso per mezzo del modello inflazionistico che manca? La fisica conforme dà un senso alla continuazione conforme in cui qualcosa esisteva prima dello stato iniziale. Le onde gravitazionali potrebbero darci dati per guardare indietro prima di questo stato.

La cosmologia del rimbalzo, un'alternativa al CCC e all'inflazione, è uno di questi possibili scenari vincolati dai dati CMB. Lo scenario di rimbalzo descrive fenomeni di fasi di contrazione ed espansione che spiegano la levigatezza e la piattezza guardando due regioni del cielo CMB su lati opposti ed estrapolando indietro, assumendo nessuna inflazione e nessuna singolarità in contrasto con le leggi classiche. I modelli di rimbalzo non singolari possono concedere tempo sufficiente alle due regioni del cielo per stabilire un contatto causale e levigare prima che il CMB si disaccoppia e catturi le fluttuazioni di densità, in modo che la luce o qualsiasi altra forza possa attraversare la distanza dallo stato iniziale. Inoltre, la fase di livellamento o contrazione contiene fluttuazioni in zone rare che svaniscono e finiscono, scongiurando così il problema del multiverso nella cosmologia inflazionaria.

I modelli di un rimbalzo cosmologico non singolare in contrasto con i teoremi di singolarità standard modificano la dinamica di contrazione del collasso fino a un punto per una singolarità del big bang. Nel modello di rimbalzo di Neil Turok, gli effetti della meccanica quantistica producono invece la dinamica di rimbalzo che preclude tale singolarità. Anna Ijjas e Paul Steinhardt, al contrario, usano le equazioni della meccanica classica per proporre un rimbalzo attraverso una violazione della condizione di energia nulla, con energia più gravitazionalmente auto-repulsiva dell'energia del vuoto, sufficiente a produrre un rimbalzo, e al di sotto della scala di Planck al finito fattori di scala che evitano il collasso fino a un punto e prevedono un'espansione in un campo scalare classico. Ciò predice una transizione stabile e graduale dal rimbalzo all'espansione confermata dalle osservazioni di un universo isotropo, piatto e omogeneo.

Peter Graham, David Kaplan e Surjeet Rajendran propongono la possibilità - durante una fase di contrazione nella relatività generale semiclassica - di quattro dimensioni spaziali compatte in ogni punto all'interno di un campo vettoriale di vorticità che viola dinamicamente il  NEC in dette dimensioni e quindi scongiura una singolarità in modo tale da risolvere la costante cosmologica. Propongono anche la rilevanza teorica per i wormhole Lorentziani attraversabili.

La corrispondenza AdS/CFT del fisico teorico Juan Maldacena, la congettura olografica del 1997, mette in relazione le teorie di gauge nella fisica delle particelle e della materia condensata alla gravità su scala quantistica. Descrive i wormhole attraversabili come oggetti asintotici di una varietà realizzata nello spazio Anti-deSitter. I wormhole in teoria collegano punti discreti dello spaziotempo e mostrano le proprietà del teletrasporto causato da due confini interagenti in un regime gravitazionale di sistemi quantistici doppi o accoppiati entangled che trasferiscono bit di informazioni complesse attraverso un wormhole. Questa è una teoria geometrica nello spazio di Hilbert con un trasferimento classico regolare tra i due sistemi interagenti. Un wormhole può essere causato da due buchi neri entangled come sistemi quantistici analoghi a un universo in collasso.

L'interno di un wormhole corrisponde all'interno di un buco nero; le perturbazioni causate dal processo quantistico dell'accoppiamento interattivo possono spostare indietro l'orizzonte del buco nero per rendere l'interno più osservabile. Questo passaggio dalla teoria alla fenomenologia dei buchi neri prevista da Stephen Hawking avviene all'interno di una radiazione di Hawking entangled. Teoricamente, le congetture di Maldacena mostrano una promessa per osservabili di buchi neri che potrebbero confermare il potere empirico della teoria delle stringhe e dei meccanismi correlati dei fenomeni quantistici con proprietà classiche. Resta da fare una messa a punto che coinvolge i gradi di libertà per la corrispondenza AdS/CFT per dirci di più sulla gravità e sull'universo osservabile che percepiamo attraverso i sensi. Per questo forma una nuova metafisica di logica matematica rigorosa verso i fenomeni osservabili: il migliore di tanti mondi possibili in corso.

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V. Il futuro della metafisica

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Le visioni di wormhole e buchi neri come oggetti della teoria fisica riflettono l' esperimento Gedanken che ha portato Einstein a scoprire la relatività generale. Esisteva la meccanica classica prima dei suoi esperimenti mentali? Sì, teoricamente, nel mondo possibile della metafisica. Ma dall'inizio del XX secolo, il dogma estremamente influente di Wittgenstein secondo cui il mondo fisico percepito è "tutto ciò che è vero" ha banalizzato la metafisica come "assurdità". I nostri primi metafisici moderni, Cartesio, Spinoza e Leibniz ci hanno fornito un'analisi e una logica profondamente non banali nella tradizione razionalista che separava la filosofia naturale dei mondi possibili dalla scienza empirica. Newton ha formalizzato per primo questa separazione tra le discipline; Locke, Hume e Kant hanno seguito l'esempio.

Un'analoga, meno coerente separazione tra fisica teorica ed empirica divide ora la comunità scientifica. Di conseguenza, un'impasse tra i fatti matematici non fisici della teoria non verificabile ma dimostrabile ei fatti verificabili della realtà fisica ha scosso le fondamenta della verità scientifica. Una nuova metafisica degli osservabili all'interno della teoria risolverà gradualmente il conflitto. Nel frattempo, le principali congetture di  la teoria delle stringhe e le dualità delle stringhe divideranno la scienza teorica dalla falsificabile della conferma sperimentale.

Il criterio di falsificabilità che definisce la scienza è nato dall'ortodossia positivista secondo cui l'evidenza dei sensi è necessaria e sufficiente per verificare qualsiasi verità scientifica delle affermazioni fattuali sul cosmo, le leggi della natura e l'insieme di tutti i numeri interi. Questa secolare espressione di realismo ingenuo è insufficiente per i mondi possibili e la fisica quantistica che presuppongono dimensioni, infiniti e dinamiche causali complesse per le quali sono in costruzione strumenti di osservazione e di analisi nella fisica computazionale.

Un paradigma coerente di verifica deve ora chiarire i limiti dei sensi nella valutazione dell'evidenza nella scienza teorica ed empirica. L'analisi bayesiana di per sé non è sufficiente per prevedere gli usi dell'immaginazione e dell'esperimento Gedanken non vincolato dalla probabilità e dalle regole standard di verificabilità per i fenomeni non fisici. Considera la differenza tra arte astratta e realistica con l'impressionismo al confine tra astrazione e figurazione. Una differenza analoga separa la fisica teorica dalla fisica empirica. La fisica matematica vive al confine tra questi due corpi di evidenza come prova o legge di natura.

Einstein una volta affermò che nessuna risposta può essere ammessa come epistemicamente corretta se non giustificata dai fatti osservabili dell'esperienza. Karl Popper sostenne la corrispondente ortodossia positivista che "una teoria deve essere falsificabile per essere scientifica". La sua affermazione manca di conoscenza della fisica matematica del 21° secolo e della scienza teorica che contraddice il dogma della fisicità epistemica.

Una reinterpretazione sistematica, coerente e intelligibile della metafisica illuminista all'interno delle categorie probatorie dell'indagine scientifica deve ora parametrizzare il confine tra aspetti fisici e non fisici dei fenomeni, chiarendo la differenza tra fatti teorici ed empirici. I criteri di verificabilità corrisponderanno alle categorie di indagine che fanno necessariamente riferimento a proprietà fisiche o metafisiche dei fenomeni rilevanti, con condizioni al contorno definite per gli aspetti transitori di fase della fisica matematica che colmano le due categorie di spiegazione e previsione.

La metafisica non è banale. Ogni teoria fisica che rappresenti un'infinità attuale assume la metafisica di Platone di un insieme infinito inosservabile di numeri esistenti nel mondo possibile delle forme ideali. Come notato sopra, Leibniz ha usato il platonismo di Cartesio nella sua congettura dei mondi possibili, il nostro è il migliore di tutti. Voltaire lo ha ferocemente in Candide come l'ingenuo dottor Pangloss ignaro del grottesco mondo della sofferenza per il quale Leibniz ha coniato il concetto di teodicea. Ma Voltaire ha mancato il suo messaggio di fondo: le leggi di Newton dimostrano che il nostro è il miglior mondo o universo possibile divinamente perfezionato come dal rasoio di Ockham. Inoltre, Voltaire commise l'errore di categoria di confondere la logica matematica con il discorso morale del bene e del male.

Isaac Newton, contemporaneo di Leibniz, si lamentava nella terza edizione dei Principia che, sebbene avesse spiegato i fenomeni "dei cieli e del nostro mare mediante la forza della gravità", si era astenuto dall'assegnare causa alla gravità. “Certamente questo potere”, scrisse, “nasce da qualche Causa che penetra fino al centro del Sole e dei Pianeti…. E che agisce non secondo la Quantità delle Superfici delle Particelle su cui agisce (come usavano le Cause Meccaniche per fare) ma secondo la Quantità della Materia solida: E dove l'Azione si estende ogni Via a distanze immense, così come gli eventi diminuiscono nella duplicata Proporzione a quelle Distanze... Ma la Causa di queste proprietà della Gravità non sono ancora stata capace di trarre dai Fenomeni: E non faccio ipotesi.  Per  tutto ciò che non è tratto dai Fenomeni è da chiamarsi Ipotesi. E le ipotesi, siano esse Metafisiche, o Fisiche, o di Qualità Occulte, o Meccaniche, non hanno posto nella Filosofia Sperimentale”.

Le idee di causalità del primo Illuminismo ebbero origine nella filosofia naturale che contraddiceva la teoria meccanica di Cartesio e Galileo, il suo co-inventore contemporaneo di una precisione senza precedenti in una filosofia meccanica per dare origine al calcolo infinitesimale e alla geometria analitica. Galileo scoprì un rivoluzionario sistema di analisi matematica basato su leggi misurabili di osservazione che contraddicevano i formalismi standard della Fisica e della Metafisica di Aristotele.

Nel 1633, Cartesio autocensura Le Monde, ou Traité du monde et de la lumière , il suo trattato sulla luce: una nuova filosofia copernicana coerente con la prova delle leggi causali di Galileo che descrive la meccanica osservabile della materia. Entrambi avevano sperato di rendere intelligibile la natura senza riferirsi alla filosofia del diritto naturale come specchio della legge morale in una pericolosa eresia di principi causali per i quali la morale era irrilevante.

La rivoluzione del 17 ° secolo in fisica delle particelle provocato dal primo brevetto del telescopio dallo spettacolo produttore tedesco-olandese Hans Lippershey, nel 1608, subito dopo la prima rappresentazione di Amleto di Shakespeare a Oxford, dove Francis Bacon era occupato inventare realismo morale al Magdalen Università. Il telescopio ha inaugurato la cultura materiale di una nuova disciplina: la fisica matematica. Questo separa formalmente la fisica dalla filosofia naturale in contrasto con la partenza di Galileo dalla polemica di causalità aristotelica e biblica. La fisica divenne ora una funzione di osservazioni, non un discorso morale. L'atto dell'osservazione verificabile divenne così necessario e sufficiente per spiegare le proprietà delle leggi conosciute dagli strumenti osservativi, non le verità innate della ragione.

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VI. Guardando avanti

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Da Aristotele ad Tommaso d'Aquino, Newton e Hume, la tacita metastruttura della causalità ha sempre significato l'unità: un sistema unificato e autoconsistente di dinamiche profondamente connesse nascoste alla percezione sensoriale. Dalla Genesi allo scenario inflazionistico, le narrazioni fondanti della causalità hanno sempre presupposto un punto acausale arbitrario all'inizio dello spaziotempo inosservabile e inaccessibile ai sensi. Il fatto di condizioni iniziali non osservabili continua a complicare le questioni dell'evoluzione  sistemi fisici della meccanica quantistica allo stato iniziale che emergono da a  sistema classico in cui, secondo Netta Engelhardt, il comportamento di ipersuperfici nulle determina la dinamica gravitazionale.

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Il modello cosmologico standard riflette aspetti indeterminati della fisica illuminista e della filosofia della causalità. L'evidenza fattuale per qualsiasi stato iniziale rimane congetturale e aperta a interpretazioni contrastanti di fenomeni quantistici e classici che descrivono mondi possibili inflazionari, conformi, rimbalzanti o infiniti che precedono lo stato primordiale di osservabili in evoluzione dal CMB.

Poiché l'evidenza fattuale per le proprietà fisiche e non fisiche di qualsiasi stato iniziale è indeterminata, gli osservabili sono necessari ma insufficienti per i criteri fondamentali per la verifica o la falsificazione della teoria. Il criterio di falsificabilità di Popper per la prova scientifica vincola i metodi di verifica dei fenomeni allo stato iniziale non fisici descritti, ad esempio, da AdS/CFT e dalla gravità relativi alla fisica dei buchi neri, delle particelle e della materia condensata prima della fase di espansione.

La teoria fisica coerente dei fenomeni indeterminati o non osservabili predice risultati imparziali che confermano l'osservazione sperimentale in cui la teoria è incompleta, ad esempio, dalle oscillazioni dei neutrini molto precoci, come mi ha spiegato una volta Edward Witten. Laddove le osservabili sfuggono alla comunità, deduciamo stati probabili in casi come l'emergenza dinamica dall'entanglement quantistico. Laddove i fenomeni acausali infrangono le leggi conosciute, torniamo al tavolo da disegno cosmico non ostacolati dalla regola della falsificabilità.

La nuova fisica deve formalizzare una teoria quantistica e classica coerente allo stato iniziale. Abbiamo bisogno di un nuovo paradigma causale che colleghi la filosofia e la fisica della gravità quantistica negli stati iniziali e possibili precedenti di osservabili confermati. La teoria verificabile che descrive le onde gravitazionali da uno stato precedente, tuttavia, deve prima spiegare le dinamiche causali osservabili e non osservabili affinché il Libro della Natura possa essere letto tra le righe.

Le dinamiche causali e le strutture causali dei sistemi fisici sono fondamentali per le forze sottostanti nascoste alla vista.  Se, infatti, le onde gravitazionali primordiali spiegheranno gli eventi prima dello stato iniziale, la comunità scientifica deve essere preparata con un nuovo paradigma coerente di pre-fenomenologia per la prossima rivoluzione della fisica computazionale. Il criterio di falsificabilità di Popper è necessario per la verifica dei dati sensoriali, ma fa richieste irrealistiche alla teoria, ad esempio, di meccanismi non osservabili ora sondati da strumenti computazionali.

Viviamo in un mondo di paradossi. La fisica newtoniana non può spiegare la complessità causale dei sistemi quantistici e classici Newton non aveva idea dell'esistenza. Se Hawking e Penrose avevano ragione sul fatto che solo una teoria delle condizioni iniziali ha potere predittivo, dobbiamo...  prestare attenzione alla fisica computazionale dell'evoluzione fisica dagli stati dinamici iniziali a spin e velocità non osservabili come le onde gravitazionali fino a Newton. Leibniz ha prodotto la prima descrizione unificata coerente delle leggi causali fisiche e metafisiche che ora sappiamo essere approssimative nel migliore dei casi. Il modello cosmologico standard sarà modificato da una rivoluzione computazionale nella fisica matematica? In questo il migliore dei mondi possibili, tutto è possibile.

Sarah Jones Nelson

Dipartimento di Filosofia

università di Princeton

Princeton, New Jersey

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Riferimenti

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Ringraziamenti

In segno di apprezzamento per i partecipanti al CMB@50, Dipartimento di Fisica, Università di Princeton, 2015: Neta Bahcall, Wendy Freedman, Juan Maldacena, Lyman Page, James Peebles, Roger Penrose, Martin Rees, Suzanne Staggs, David Spergel, Paul Steinhardt, Christopher Tully , Erik Verlinde, Herman Verlinde e Edward Witten. Sono grato anche a Freeman Dyson e Karen Uhlenbeck.

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