¿Cómo determinan los científicos que la mecánica newtoniana en ingeniería, que se basa en una descripción matemática de la realidad, es lo suficientemente confiable?

Como humanos, observamos el mundo que nos rodea y tratamos de abstraer algún modelo que describe lo que estamos viendo, probamos el modelo para ver si predice con precisión nuestras futuras observaciones, si lo hace, fortalece nuestra confianza en el modelo, si lo hace No modificamos nuestro modelo abstracto y observamos / probamos nuevamente. Este es el método científico y es uno de los inventos más profundos de la humanidad.

La mecánica newtoniana (NM) es un modelo probado y verdadero que describe y predice con precisión, precisión y coherencia los cuerpos físicos mundiales observables que nos rodean. En los últimos cientos de años, NM se ha utilizado para describir y predecir efectivamente fenómenos celestes, diseñar automóviles y aviones, construir rascacielos y prácticamente el mundo industrial moderno en el que hemos vivido durante los últimos siglos.

Sin embargo, el NM tiene sus límites de practicidad, por ejemplo, se descomponen a un nivel cuántico y con los modelos matemáticos completamente nuevos de la mecánica cuántica fueron teorizados y científicamente observados / probados hace unos cien años. En otras palabras, NM no puede describir y predecir con precisión el mundo a nivel de partículas subatómicas y, por lo tanto, se tuvo que concebir un nuevo modelo para explicar nuestras observaciones. El modelo QM tiene aplicaciones completamente nuevas que estamos empezando a ver ahora en informática y nanotecnología, por ejemplo.

Bueno, antes que nada, los científicos no toman esa determinación. Los ingenieros lo hacen. Y lo hacen probándolo y validando que las cosas no fallan. Los ingenieros escogen y eligen qué teorías quieren usar. Además, los cálculos tienen que ser lo suficientemente simples como para que puedan realizarse, y dar una respuesta que consiste en un número. Los símbolos griegos son de poco valor cuando se intenta fabricar algo.

Ahora, en respuesta a su pregunta, los ingenieros justifican su uso de teorías defectuosas en varios conceptos.

  • Para “objetos de tamaño normal, velocidades y distancias típicas”, la mecánica newtoniana produce resultados sin error perceptible. ¿Es el resultado rigurosamente correcto? Por supuesto no. Por otro lado, los resultados son lo suficientemente precisos como para aterrizar a un hombre en la luna.
  • La mecánica newtoniana produce resultados más que adecuados para el trabajo de ingeniería que he realizado. Aunque soy consciente de que los resultados son incorrectos.
  • Una teoría no tiene que ser perfecta para ser útil.
  • Prácticamente todo lo que creas que es verdad (hoy), se demostrará falso (algún día). Pero, la falta de verdad absoluta no impide que sus falsas creencias sean útiles.

Los filósofos y los matemáticos pueden preocuparse por la verdad absoluta. Los ingenieros necesitan respuestas, que produzcan resultados que funcionen. Y recurrirán a las teorías, conceptos y derivaciones que, aunque son claramente falsas, incorrectas y defectuosas, producen aviones que no se caen del cielo, y puentes que no colapsan, y automóviles que pueden recorrer fácilmente 250k millas. sin un gran fracaso.

Y, para ser claros, no estoy negando el valor de los filósofos y los matemáticos. Simplemente estoy señalando que los ingenieros están más interesados ​​en poder hacer que las cosas funcionen. La verdad absoluta no es particularmente importante para los ingenieros.

Porque fue determinado por el hombre mismo, hace tantos siglos. Newton publicó sus ecuaciones mecánicas en 1687.

En realidad, respondiste tu propia pregunta: la mecánica newtoniana es confiable porque se basa en las matemáticas y se ha demostrado y duplicado innumerables veces.

Los científicos e ingenieros de hoy pueden medir en el laboratorio la precisión de estos modelos con la mejor instrumentación disponible. Las “Leyes de Newton” son ciertas excepto en el extremo más pequeño de la escala física y sabemos dónde se descomponen. Los físicos continúan trabajando incansablemente para reconciliar las tierras fronterizas. Parecen estar pasando un buen rato con eso.

Contrarrestaría la pregunta con, ¿en qué le gustaría apoyar sus descripciones de la realidad en algo más que matemáticas? ¿Qué podría ser más confiable?

Respetuosamente,

Jack

Los científicos no determinan nada. Los ingenieros han determinado la utilidad de las leyes de Newton. Cada vez que un ingeniero diseña una biela para resistir la tensión de un pistón acelerador en la línea roja, está empleando las ideas de Newton. Cada diseño se convierte en una prueba de las propiedades del material y las ideas de Newton.

Verificándolos una y otra vez. Y luego ves por encima de las nubes y sabes cómo funcionan las cosas.