Sé que algunas leyes pueden ser violadas por partículas cuánticas, pero ¿puede un ser humano violar leyes como la gravedad, la relatividad, la termodinámica (primera y segunda)? Gracias.

La pregunta no tiene ningún sentido. Las partículas cuánticas no» violan las leyes de la física», pueden violar la física clásica, pero sin embargo están perfectamente descritas por la física cuántica.

La física en realidad no tiene «leyes», tiene modelos/marcos matemáticos superpuestos. Estas se llaman «teorías», pero es importante entender que el uso de la palabra» teoría «tiene un significado dramáticamente diferente y sin relación con la palabra» hipótesis», a pesar de que en el habla diaria los dos términos se usan a menudo como sinónimos.

Tienes teorías como: teoría cuántica de campos, mecánica cuántica, teoría clásica de campos, electrodinámica clásica, termodinámica, mecánica estadística, mecánica de fluidos, relatividad general, etc.

Cada teoría es un conjunto de postulados físicos (o axiomas matemáticos) y todas las predicciones matemáticas y cuantitativas que se derivan de esos postulados. La precisión de una teoría, en términos de predecir cuantitativamente el resultado del experimento, está básicamente relacionada con la «corrección» de los postulados físicos que la sustentan. Sin embargo, en general, si una teoría es «suplantada» por una teoría más completa, el bebé no sale con el agua del baño, y la vieja teoría no es «desechada». Más bien, a menudo se mantiene, ya que sigue siendo válida en algunos subconjuntos de casos y el cálculo y la comprensión conceptual con la «teoría menos fundamental» casi siempre es mucho más fácil.

Un ejemplo podría ser la electrodinámica clásica, que es una teoría inexacta / incorrecta a altas energías y escalas muy pequeñas. La electrodinámica cuántica (QED) es la teoría «más grande/maestra», y para bajas energías y grandes escalas, está 100% de acuerdo con la electrodinámica clásica, y a altas energías (hasta un corte) y escalas muy pequeñas TODAVÍA funciona, donde falla la electrodinámica clásica.

Y, sin embargo, desde el diseño de hornos de microondas, hasta sistemas de fibra óptica, motores dinamo, circuitos eléctricos, etc. será difícil encontrar un ingeniero eléctrico que sepa algo sobre electrodinámica cuántica. Solo usan electrodinámica clásica, incluso si se sabe (y ha sido durante un siglo) que no es válida en ciertas situaciones. Lo hacen porque: a) solo se preocupan por las situaciones en las que es válido; y b) el cálculo y la intuición son mucho más fáciles en la teoría clásica. No es necesario, por ejemplo, entender cómo la carga de electrones se renormaliza / filtra por su interacción con las fluctuaciones de vacío cuántico, para diseñar y circuito eléctrico. Es una exageración total y convertirá un problema que se puede resolver fácilmente con una teoría clásica en una enorme tarea hercúlea, pragmáticamente imposible de resolver.

Así que para poner algunas de las teorías en contexto, para ver algunas de sus relaciones considere esto:

-Teoría cuántica de campos / El Modelo Estándar es el padre de todas las demás teorías excepto la gravedad. En principio, incluye todo lo que se indica a continuación en el límite correcto (es decir, aproximar QFT de alguna manera específica, como asumir que las energías son bajas, o la densidad de partículas es alta, etc.). reducirá la matemática de QFT a la matemática de una de las teorías a continuación).

-La mecánica cuántica es el resultado de llevar la teoría cuántica de campos a bajas energías.

-La mecánica estadística es el resultado de aplicar la mecánica cuántica al problema de tener un sistema de muchas, muchas, muchas partículas

– La termodinámica es el límite clásico de la mecánica estadística

-La mecánica newtoniana es el límite clásico de la mecánica cuántica (que es el límite de baja energía de QFT)

-la electrodinámica clásica es el límite clásico de la parte específica de QFT / El Modelo Estándar relacionado con electrones y fotones).

Así que volvamos a tu pregunta. ¿Hay cosas que violan las «leyes» de la física? Bueno, la actual teoría del «gran maestro» es El Modelo Estándar para todo, excepto la gravedad. Para la gravedad, la teoría del «gran maestro» es la relatividad general. Aún quedan cuestiones abiertas en ambas teorías y la unificación de las dos sigue siendo difícil de lograr. Sin embargo,» violaciones «probablemente no es una buena palabra, sino más bien»preguntas sin respuesta «

Sin embargo, para todas las demás teorías, hay múltiples» violaciones», pero, como sabemos, todas son teorías aproximadas, que solo están destinadas a usarse en situaciones donde los postulados subyacentes son aproximadamente verdaderos. Si los aplicas a un reino fuera de ese, darán resultados basura. Pero eso no es realmente una «violación de las leyes de la física», sino más bien «usar un producto de una manera no prevista por el fabricante»

Usted mencionó la termodinámica, la termodinámica es una aproximación clásica de la mecánica estadística, que es una aproximación de «alto número de partículas» de la mecánica cuántica que es una aproximación de baja energía del Modelo Estándar/QFT. ¿Hay violaciones de la misma? Toneladas.

-La primera ley de la Termodinámica sigue siendo sólida como una roca, pero ahora entendemos que es una afirmación muy trivial, solo dice «la energía se conserva en sistemas cerrados».

-Segunda ley de la Termodinámica, no es cierta como se planteó originalmente, como nos muestra la mecánica estadística. Puedes tener sistemas con entropía finita a cero absoluto, incluso puedes tener sistemas con entropía macroscópica a cero absoluto.

– Tercera ley de la Termodinámica, no es cierta como se planteó originalmente. (este es un poco complicado de seguir hablando).

Tomemos otro ejemplo, su computadora es un dispositivo cuántico. Se basa en aspectos de la mecánica cuántica para funcionar. Computadoras / Microchips, Láseres, DVDs / CD / Blu-rays, LED, etc. todas las «tecnologías cuánticas» cuyo funcionamiento viola la física clásica / newtoniana.

Entonces, ¿eso cuenta como una violación macroscópica de las «leyes de la física»? Tu computadora viola la mecánica clásica, no viola la mecánica cuántica.

Para que pueda elegir una teoría física, que en su núcleo es aproximada, y encontrar violaciones. Asegúrese. Pero tal vez no sea tan alucinante como te imaginas.