Wer hat zuerst die Homogenität des physikalischen Rechts vorgeschlagen?

Es war Galileo, der als erster ernsthaft vorschlug, die von Aristoteles geschaffene Unterscheidung zwischen zwei Bereichen mit deutlich unterschiedlicher Physik aufzuheben.

In "... The Two Chief World Systems ..." führt er den Begriff des Trägheitsbezugssystems ein, wie er auf einem Boot erlebt wird, als den normalen Kompromiss zwischen dem Stationären und dem Bewegten, und schlägt vor, über den Himmel als zu argumentieren große bewegliche Objekte eher wie Boote und weniger a priori idealisiert .

Newton hatte bereits etwa ein Jahrhundert andere Denker, die von Galileo inspiriert waren, bevor er ein einziges vereinheitlichendes Gesetz in mathematischer Form vorschlug, das beide gleichermaßen gut erklären würde. Dazu gehörte Kepler, der das primäre Problem löste, das Galileis Astronomie eingeführt hatte – dass kreisförmige Umlaufbahnen nicht die meisten Feinheiten der Planetenbewegung erfassen, elliptische hingegen schon.

Newton muss von der quadratischen Natur von Keplers astronomischer Geometrie und Galileos Wissen, dass die Schwerkraft auf der Erde quadratisch war, bewegt worden sein. (Die Regel wird im Buch in Form von Fibonacci-Zahlen festgehalten, aber das zerfällt direkt in Quadrate.) Unsere Tendenz zu denken, dass dies nur ein genialer Akt und keine Integration wissenschaftlicher Details war, ist also etwas übertrieben. Tatsächlich, wenn Hooke nicht lügt, haben beide die gleiche Position eines Kometen basierend auf Kepler berechnet, indem sie ihn an einen Kegelschnitt angepasst haben, bevor Newtons Arbeit veröffentlicht wurde.

In dem Text scheint Galileo das Prinzip des hinreichenden Grundes per se nicht anzuwenden , aber er verlässt sich stark auf die Idee, dass unnötige Variationen, insbesondere wenn sie extrem sein müssen, ein Hinweis auf ein schlechtes Argument sind. Wenn sich zum Beispiel die Sterne auf den Kugeln bewegen, drehen sich einige Kugeln mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten als andere, um die scheinbar gleichmäßige Bewegung des Himmels auf der Erde zu erreichen, die am weitesten entfernten Kugeln müssen sich ziemlich schnell drehen, während sich die Sterne ganz anders drehen, wenn sich die Erde dreht Entfernungen von uns bewegen sich nur mit einer ziemlich konstanten Geschwindigkeit.

(Er weist auch immer wieder darauf hin, dass Aristoteles selbst das Maß an Autorität, das Aristoteles selbst von allen zugewiesen wurde, nicht hinnehmen würde. Daher wollte er möglicherweise vermeiden, sich auf der modernen Seite seiner Argumentation von anderen a priori- Begriffen in Aristoteles abhängig zu machen.)

Whitehead in „Science and the Modern World“ scheint zu glauben, dass seit Thales fast jeder annahm, dass physikalische Gesetze im gesamten Universum einheitlich seien. Er denkt, dass diese Vorstellung von vertrauenswürdiger Einheitlichkeit in gewisser Weise charakteristisch für den Westen ist, was sich im griechischen Drama und im römischen Recht widerspiegelt, und eine Art gemeinsamer parareligiöser Impuls hinter der Natur unserer Wissenschaft ist.

Das macht Platons und Aristoteles' Vorstellung von zwei getrennten Reichen zu einer Art Verirrung, die schließlich ausgebügelt wurde.

Es war Aristoteles, der als erster den qualitativen Unterschied zwischen der Physik der sublunaren Region und der äußeren Region des Äthers machte. Die sublunäre Region war die Domäne der vier Elemente, von denen jedes seine kanonische Position hatte. Während die Ätherregion die Sterne und die Planeten mit ihren kreisförmigen Bewegungen beherbergt.

Aber Newton entdeckte, dass dasselbe natürliche Gravitationsgesetz den freien Fall auf der Erde und die Bewegung der Planeten erklärt. In beiden aristotelischen Regionen gelten die gleichen Naturgesetze. Das war ein Durchbruch auf dem Weg, Naturgesetze im kosmischen Maßstab zu vereinheitlichen.

Zur Zeitabhängigkeit: Vor einigen Jahrzehnten wurde von Pascual Jordan eine ernsthafte Diskussion angestoßen, ob sich die Gravitationskonstante auf einer kosmischen Zeitskala ändert. Aber die allgemeine Heuristik besteht heute darin, Naturgesetze zu formulieren, die die Zeit nicht explizit enthalten.

Dennoch wirft der zeitunabhängige Wert der Naturkonstanten die Frage auf, warum sie ihren herausragenden Wert haben. Im Rahmen von Multiversum-Spekulationen werden auch Universen mit einem anderen Wert dieser Konstanten berücksichtigt.

Zunächst sagen Sie, es sei selbstverständlich, dass sich die physikalischen Gesetze in Raum und Zeit nicht ändern. Ich denke, Sie müssen diese beiden zuerst voneinander trennen. Viele prominente Wissenschaftler haben gesagt, dass, obwohl sie der Aussage zustimmen, dass die physikalischen Gesetze im gesamten Weltraum gleich sind, es keinen Beweis dafür gibt, dass sie im Laufe der Zeit gleich bleiben. Tatsächlich haben einige gesagt, dass sie überrascht wären, wenn sie gleich bleiben würden.

Zweitens müssen Sie für die Universalität physikalischer Gesetze vor Aristoteles gehen. Die Homogenität der physikalischen Gesetze hat eine lange Geschichte. In seinem Buch Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe erklärt der Autor Lee Smolin (Kapitel 8: The Cosmological Fallacy ):

...der vorsokratische Philosoph Anaximander (610-546 v. Chr.). Wie in einem kürzlich erschienenen Buch von Carlo Rovelli beschrieben, war Anaximander der Erste, der die Ursachen von Naturphänomenen in der Natur selbst suchte und nicht im kapriziösen Willen der Götter ... Das gesamte Universum, wie sie es verstanden, wurde durch die Präsenz organisiert einer besonderen Richtung – nach unten, die Richtung, in die die Dinge fallen … Wenn alles, was nicht am Himmel befestigt ist, herunterfällt, warum fällt dann nicht die Erde selbst? … Die Erde muss etwas darunter haben, das sie hält ... eine Schildkröte ... Anaximander erkannte, dass eine konzeptionelle Revolution erforderlich war, um eine erfolgreiche Theorie des Universums zu entwickeln, die die ad absurdum geführte Reduktion vermeideteines unendlichen Schildkrötenturms. Er schlug eine Idee vor, die für uns offensichtlich, aber zu ihrer Zeit schockierend war – dass "unten" keine universelle Richtung ist, sondern einfach die Richtung zur Erde ... Anaximanders Revolution war wohl größer als die von Copernicus, weil seine Neudefinition von "unten" strittig wurde die Notwendigkeit zu erklären, was die Erde aufrecht hielt.

Die Philosophen, die zu verstehen versuchten, was die Erde hält, machten einen einfachen Fehler – sie nahmen ein Gesetz, das lokal gilt, und wandten es auf das gesamte Universum an … aber derselbe Fehler liegt einem Großteil der Verwirrung der gegenwärtigen kosmologischen Spekulation zugrunde. Und doch scheint nichts natürlicher, denn wenn ein Gesetz universell ist, warum sollte es dann nicht auch für das Universum gelten? Es bleibt eine große Versuchung, ein Gesetz oder Prinzip, das wir erfolgreich auf alle Subsysteme der Welt anwenden können, auf das Universum als Ganzes anzuwenden. Dies zu tun bedeutet, einen Irrtum zu begehen, den ich den kosmologischen Irrtum nennen werde .

Das Universum ist eine Einheit, die sich in ihrer Art von jedem ihrer Teile unterscheidet. Es ist auch nicht einfach die Summe seiner Teile. In der Physik werden alle Eigenschaften von Objekten im Universum als Beziehungen oder Wechselwirkungen mit anderen Objekten verstanden. Aber das Universum ist die Summe all dieser Beziehungen und kann als solche keine Eigenschaften haben, die durch Beziehungen zu einer anderen, ähnlichen Entität definiert sind.

Daher ist die Erde in Anaximanders Universum das einzige Ding, das nicht fällt, weil es das Ding ist, auf das Objekte fallen. In ähnlicher Weise ist unser Universum das Einzige, das nicht durch etwas Äußeres verursacht oder erklärt werden kann, weil es die Summe aller Ursachen ist.

... Wenn die Analogie der gegenwärtigen Periode zur antiken griechischen Wissenschaft zutreffend ist, wird es Paradoxien und unbeantwortbare Fragen geben, die sich aus dem Akt der Ausweitung kleinräumiger Gesetze auf das Universum als Ganzes ergeben. Es gibt beides. Unser Glaube an das Newtonsche Paradigma führt uns in unserer Zeit zu zwei einfachen Fragen, die keine auf diesem Paradigma basierende Theorie jemals beantworten kann:

Warum diese Gesetze? ...

... Warum diese besonderen Bedingungen? ...

Das Newtonsche Paradigma kann diese beiden enormen Fragen nicht einmal ansatzweise beantworten, da die Gesetze und Anfangsbedingungen Eingaben dafür sind. Wenn die Physik letztendlich innerhalb des Newtonschen Paradigmas formuliert wird, werden diese Fragen für immer Rätsel bleiben.

... Um ein Naturgesetz ohne Annäherung anzuwenden, müssen wir es auf das gesamte Universum anwenden. Aber es gibt nur ein Universum – und ein Fall liefert keine ausreichenden Beweise, um die Behauptung zu rechtfertigen, dass ein bestimmtes Naturgesetz gilt. Dies könnte man das kosmologische Dilemma nennen.

Das kosmologische Dilemma muss uns nicht daran hindern, Naturgesetze – wie die allgemeine Relativitätstheorie oder Newtons Bewegungsgesetze – auf Teilsysteme des Universums anzuwenden. Sie funktionieren in praktisch allen Fällen, und deshalb nennen wir sie Gesetze. Aber jede solche Anwendung ist eine Annäherung, die auf der Fiktion basiert, ein Subsystem des Universums so zu behandeln, als wäre es alles, was es gibt.

Der Autor fährt dann fort zu postulieren, dass die Realität der Zeit eine wahre kosmologische Theorie ergeben kann. Sehr interessantes Buch.

Dies ist eine Manifestation des kopernikanischen Prinzips : Unser Platz im Universum ist nicht besonders, im weiteren Sinne ist kein Ort besonders, wie es manche tun würden, wenn die Naturgesetze variieren würden. Es gilt nur für grundlegende Gesetze und ist ein methodologisches Prinzip, eine "regulative Idee" in Kant's Begriffen oder das, was Poincare eine "Konvention" nannte, die "komme was wolle" aufrecht erhalten wird, wenn sich herausstellt, dass ein Gesetz variiert, revidieren wir es, und nein das Original länger als grundlegend bezeichnen.

Das Prinzip gilt also nicht für jedes Gesetz einzeln, alle unterliegen der empirischen Revision. Die Hubble-Konstante war grundlegend, als man dachte, dass sich das Universum mit konstanter Geschwindigkeit ausdehnt, jetzt, da wir wissen, dass es beschleunigt, wurde dunkle Energie eingeführt und die Geschwindigkeit variiert in der Zeit und möglicherweise im Raum, wenn die Verteilung der dunklen Materie ungleichmäßig ist. Die euklidische Geometrie war in Newtons absolutem Raum universell, jetzt halten wir fest, dass es nicht um massive Sterne geht, wo der Raum gekrümmt wird, und haben weitaus nuanciertere Gesetze der allgemeinen Relativitätstheorie. So funktioniert es: Wenn entdeckt wird, dass ein grundlegendes Gesetz variiert, wird ein variierender Parameter eingeführt (Dunkelenergieverteilung, Raumzeitmetrik), und die abstrahierte Vorlage wird zu einem neuen universellen Gesetz.

Es ist nicht schwer, ein kantisches Argument für die Homogenität als Bedingung für die Möglichkeit einer einheitlichen Naturerkenntnis zu geben, aber man sollte die Absolutheit solcher Prinzipien nicht wie Kant überschätzen. Während sie a priori relativ zu empirischen Gesetzen sein können, sind sie letztendlich auch empirisch und unter dem Gewicht von Beweisen, die sich über lange Zeit angesammelt haben, revidierbar. Friedman erarbeitete in der Dynamik der Vernunft auf der Grundlage der Ideen der Marburger Neukantianer, der logischen Positivisten Reichenbach und Carnap sowie Kuhn eine a priori relativierte Theorie einer solchen Entwicklung.

Ein Spiel, das alles verändert, was vielleicht noch kommt. Das pythagoräische Prinzip gleichförmiger Kreisbewegungen wurde über zweitausend Jahre lang sogar von Kopernikus aufrechterhalten, bis es nicht mehr von Kepler war. Poincare dachte, dass die euklidische Geometrie einige Jahre vor der allgemeinen Relativitätstheorie bestehen bleiben würde. Eine Verallgemeinerung des kopernikanischen Prinzips, das besagt, dass nicht nur kein Ort, sondern auch keine Zeit besonders ist (es wurde bis in die 1960er Jahre verwendet, um für stationäre Modelle der Universumsausdehnung zu argumentieren ), wurde bereits von der Urknall-Kosmologie abgelehnt. Heute die „Drift der Naturkonstanten“in der Zeit wird als empirische Frage angesehen. Wenn wir in ferner Zukunft auf mehrere Teile des Universums stoßen, in denen die Gesetze anders wirken als bei uns und untereinander, wird auch das kopernikanische Prinzip abgelehnt.