So che alcune leggi possono essere violate dalle particelle quantistiche, ma un essere umano può violare leggi come la gravità, la relatività, la termodinamica (prima e seconda)? Grazie.

La domanda non ha alcun senso. Le particelle quantistiche non “violano le leggi della fisica”, possono violare la fisica classica, ma sono comunque perfettamente descritte dalla fisica quantistica.

La fisica non ha davvero “leggi” ha modelli/framework matematici sovrapposti. Queste sono chiamate “teorie”, ma è importante capire che l’uso della parola” teoria “ha un significato drammaticamente diverso e non correlato rispetto alla parola” ipotesi”, anche se nel discorso di tutti i giorni i due termini sono spesso usati come sinonimi.

Hai teorie come: teoria dei campi quantistici, meccanica quantistica, teoria dei campi classica, elettrodinamica classica, termodinamica, meccanica statistica, meccanica dei fluidi, relatività generale, ecc.

Ogni teoria è un insieme in bundle di postulati fisici (o assiomi matematici) e tutte le previsioni matematiche e quantitative che seguono da quei postulati. L’accuratezza di una teoria, in termini di previsione quantitativa del risultato dell’esperimento, è fondamentalmente correlata alla “correttezza” dei postulati fisici che la sostengono. Tuttavia, in generale, se una teoria viene ” soppiantata “da una teoria più completa, il bambino non esce con l’acqua del bagno, e la vecchia teoria non viene”buttata fuori”. Piuttosto è spesso tenuto in giro in quanto rimane ancora valido in alcuni sottoinsiemi di casi e il calcolo e la comprensione concettuale con la “teoria meno fondamentale” è quasi sempre molto più semplice.

Un esempio potrebbe essere l’elettrodinamica classica, che è una teoria imprecisa/sbagliata ad alte energie e scale molto piccole. L’elettrodinamica quantistica (QED) è la teoria “grander/master”, e per basse energie e grandi scale è d’accordo al 100% con l’elettrodinamica classica, e ad alte energie (fino a un cut-off) e scale molto piccole funziona ANCORA, dove l’elettrodinamica classica fallisce.

E ancora, dalla progettazione di forni a microonde, ai sistemi in fibra ottica,ai motori a dinamo, ai circuiti elettrici, ecc. sarà difficile trovare un ingegnere elettrico che sa qualcosa di elettrodinamica quantistica. Usano solo l’elettrodinamica classica, anche se è noto (ed è stato per un secolo) di non essere valido in certe situazioni. Lo fanno perché: a) si preoccupano solo delle situazioni in cui è valido; e b) il calcolo e l’intuizione sono molto più facili nella teoria classica. Non è necessario, ad esempio, capire come la carica dell’elettrone viene rinormalizzata/schermata dalla sua interazione con le fluttuazioni del vuoto quantistico, al fine di progettare e circuito elettrico. È un totale eccessivo e trasformerà un problema che puoi facilmente risolvere con una teoria classica, in un compito enorme, pragmaticamente impossibile da risolvere, erculeo.

Quindi, per mettere alcune delle teorie nel contesto, per vedere alcune delle loro relazioni, considera questo:

-Teoria dei campi quantistici / Il Modello standard è il big-daddy di tutte le altre teorie tranne la gravità. In linea di principio include tutto ciò che è elencato di seguito nel limite corretto (cioè approssimare QFT in un modo specifico, come assumere che le energie siano basse o che la densità delle particelle sia alta, ecc. ridurrà la matematica di QFT nella matematica di una delle teorie seguenti).

-La meccanica quantistica è il risultato di portare la teoria dei campi quantistici a basse energie.

-la meccanica Statistica è il risultato dell’applicazione della meccanica quantistica per il problema di disporre di un sistema di molte, molte, molte particelle

-la Termodinamica è il classico limite di meccanica statistica

-la meccanica Newtoniana è il classico limite della meccanica quantistica (che è il limite di bassa energia di QFT)

-elettrodinamica classica è il classico limite di parti di QFT/La Modello Standard relativi agli elettroni e fotoni).

Quindi torniamo alla tua domanda. Ci sono cose che violano le “leggi” della fisica? Bene, l’attuale teoria del “gran maestro” è il modello standard per tutto tranne la gravità. Per la gravità la teoria del “gran maestro” è la relatività generale. Rimangono ancora questioni aperte in entrambe le teorie e un’unificazione delle due è ancora sfuggente. Tuttavia,” violazioni ” probabilmente non è una buona parola, ma piuttosto “domande senza risposta”

Tuttavia, per tutte le altre teorie, ci sono molteplici “violazioni” ma, come sappiamo, sono tutte teorie approssimative, che sono destinate solo ad essere utilizzate in situazioni in cui i postulati sottostanti sono approssimativamente veri. Se li applichi a un regno al di fuori di quello, daranno risultati spazzatura. Ma questa non è davvero “violazione delle leggi della fisica”, ma più “usando un prodotto in un modo non inteso dal produttore”

Hai menzionato la termodinamica, la termodinamica è un’approssimazione classica della meccanica statistica, che è un’approssimazione “ad alto numero di particelle” della meccanica quantistica che è un’approssimazione a bassa energia del modello standard/QFT. Ci sono violazioni di esso? Tonnellata.

-La prima legge della termodinamica è ancora solida, ma ora capiamo che è un’affermazione molto banale, dice solo “l’energia è conservata in sistemi chiusi”.

– Seconda legge della termodinamica, non vera come originariamente posta, come ci mostra la meccanica statistica. Puoi avere sistemi con entropia finita a zero assoluto, puoi persino avere sistemi con entropia macroscopica a zero assoluto.

-Terza legge della termodinamica, non vera come originariamente posta. (questo è un po ‘ complicato di cui parlare ulteriormente).

Prendiamo un altro esempio, il tuo computer è un dispositivo quantistico. Si basa su aspetti della meccanica quantistica per funzionare. Computer / Microchip, laser, DVD / CD / Blu-ray, LED, ecc. tutte le “tecnologie quantistiche” il cui funzionamento viola la fisica classica / newtoniana.

Quindi questo conta come una violazione macroscopica delle”leggi della fisica”? Il tuo computer viola la meccanica classica, non viola la meccanica quantistica.

Quindi puoi scegliere una teoria fisica, che al suo interno è approssimativa, e trovare violazioni. Sicuro. Ma forse non è così sconvolgente come stai immaginando.