Je pense que la solution à cela pourrait être de jeter un œil au rasoir d'Occam. Cela conduit à l'idée que nous acceptons la théorie la plus simple qui correspond le mieux à ce que nous observons. Si vous demandez pourquoi nous ne pensons pas que la relation spatio-temporelle change radicalement (entre autres affirmations), c'est parce que:

• Nous n'avons aucune raison de croire que c'est le cas. Il n'y a aucune preuve qui doit être expliquée par un tel modèle. Aucune observation ou aucun raisonnement ne suggère que d'autres galaxies sont régies par des lois radicalement différentes.

• Nous aimons la symétrie. Nous avons la preuve que les choses fonctionnent d'une certaine manière autour de la Terre et de l'univers observable, et nous sommes donc obligés de croire que les mêmes lois sont applicables à toutes les échelles, jusqu'à ce que nous ayons des raisons de croire le contraire. La théorie des cordes prédit d'autres situations, mais celles-ci n'ont pas encore été observées dans la réalité, et elles ne ressortent pas d'un "Hey, pourquoi pas?!" spéculation.

Cela étant dit, même si nous pensons que les mêmes lois s'appliquent, nous savons que différents phénomènes physiques se produisent dans d'autres galaxies. Par exemple, ce lien vous montrera qu'il existe différents types de galaxies qui se comportent différemment malgré les mêmes lois, en raison de conditions initiales différentes.

Et pour répondre à votre référence à la météo, c'est la théorie du chaos, et elle traite de la dépendance de la météo à des facteurs extrêmement petits qui ne peuvent pas être observés raisonnablement. Découvrez le travail d'Edward Lorenz ( http://eaps4.mit.edu/research/Lorenz/publications.htm). L'essentiel de l'une de ses expériences les plus importantes est qu'il a exécuté deux fois le même algorithme de simulateur météorologique et a obtenu deux prédictions entièrement différentes, même s'il n'a négligé que la 5e ou 6e décimale dans l'un des ensembles de données d'entrée. Les conditions initiales étaient différentes d'une manière si minutieuse, mais l'algorithme de simulation a donné des résultats incroyablement différents! Cela ne semble pas particulièrement pertinent pour savoir si (sans jeu de mots) ou non il y a une symétrie de physique lois. Nous savons qu'il y a un grand nombre de facteurs dans la prévision du temps, donc nos erreurs sont énormes. Mais nos tentatives pour observer ce qui se passe à d'autres échelles et emplacements sont relativement sans erreur.

En une phrase: il est facile de croire à la symétrie des lois, et il n'y a aucune raison encore de douter de leur exactitude.

Becar ce que nous pouvons observer ne diffère pas en fonction de la distance qui nous sépare de nous.

La raison la plus importante pour laquelle nous supposons que les lois physiques ne sont pas différentes dans les galaxies éloignées est que nous pouvons observer des choses dans ces galaxies qui ne seraient pas telles que nous les observons si les lois variaient.

Par exemple, nous pouvons voir la lumière provenant de parties éloignées de l'univers connu. Les raies spectrales dans cette lumière nous renseignent sur les éléments qui s'y trouvent. Ces raies spectrales nous indiquent quels éléments sont présents, mais nous n'observons aucun nouvel élément. Et les éléments que nous observons semblent se comporter de la même manière qu'ils le feraient au soleil ou dans d'autres étoiles proches. Même de petites différences dans les règles de la physique modifieraient les raies d'émission ou d'absorption des éléments d'une manière que nous n'observons pas.

Et nous pouvons faire plus que cela. Nous pouvons, dans une certaine mesure, en apprendre davantage sur le mouvement d'objets éloignés en observant les décalages Doppler dans les raies spectrales et ces observations ne nous montrent pas non plus que les lois de la gravité diffèrent dans des endroits éloignés.

Je pourrais continuer, mais le principe de base est que pour les parties de l'univers, nous pouvons voir que les règles semblent être les mêmes.

Rien de tout cela ne dit qu'il ne peut y avoir de choses inobservables où les règles sont différentes (mais c'est autant un problème philosophique qu'un problème scientifique). Certaines théories ont suggèrent que les parties fondamentales de la physique diffèrent avec le temps ou dans différentes parties de l'univers, mais elles ont toutes échoué aux tests clés de la science en ne correspondant pas à ce que nous pouvons observer.

tl; dr - Nous ne croyons pas réellement que les lois de la physique soient parfaitement exactes, précises ou immuables. Au lieu de cela, nous avons tendance à partir du constat que l'univers semble cohérent avec certains modèles pour autant que nous puissions le dire.

Nous n'avons pas encore pu explorer des galaxies lointaines. Et étant donné que l ' univers observable n'a pas une largeur de 200 milliards d'années-lumière - il a moins de la moitié de son diamètre - nous n'avons vraiment pas grand-chose sur lequel travailler.

Exemple: nous ne pensons pas que la vitesse de la lumière soit constante

Pour un exemple extrême, nous disons souvent que la vitesse de la lumière, $ c, $ est une constante - cependant, les scientifiques ne la croient pas en un absolu sens. Ce que nous pensons en fait, c'est que la vitesse de la lumière semble cohérente avec une constante pour autant que nous ayons pu le dire.

Si nous prenions la vitesse de la lumière constante pour être littéralement et absolument vraie, cela impliquerait des informations sur la fluidité de l'espace-temps et répondrait à des questions structurelles sur les échelles à et en dessous de la longueur de Planck. Malheureusement, la science n'est pas si simple; jusqu'à ce que nous puissions tester de manière significative la vitesse à laquelle la lumière se déplace entre deux points $ {10} ^ {- 100} \, \ mathrm {m} $ séparés, si un tel test est même physiquement raisonnable, nous ne pouvons pas prétendre que la lumière se déplace à une vitesse constante à cette échelle.

La vitesse de la lumière est un exemple extrême puisque sa constance est une pierre angulaire de la physique moderne. Le fait est que nous ne supposons généralement pas que même les affirmations scientifiques les plus chères sont absolues; il s'agit d'accepter la cohérence apparente d'une explication dans sa correspondance avec l'observation jusqu'à ce que nous ayons une nouvelle explication qui correspond mieux, s'applique plus largement, est plus facile à travailler, ou / et a un autre mérite qui en vaut la peine.

Nous ne pensons pas que les lois de la physique soient les mêmes dans les autres galaxies

Nous ne croyons pas que les lois connues de la physique se comportent exactement de la même manière dans d’autres galaxies. Au lieu de cela, nous avons un tas de modèles qui semblent fonctionner mieux que toute alternative connue dans les contextes dans lesquels nous avons essayé de les développer. Donc, si nous devons spéculer sur la façon dont les choses fonctionnent dans un contexte lointain, le mieux que nous puissions faire est d'extrapoler provisoirement jusqu'à ce que la vérification expérimentale puisse nous fournir plus d'informations.

Alors, peut-être que la constante de structure fine, $ \ alpha $ varie dans l'univers; peut-être décririons-nous un jour une sorte de physique à l'échelle de l'univers qui la fait varier. Mais, jusqu'à ce que nous ayons un mécanisme pour le décrire, que pouvons-nous vraiment faire?

Analogique historique: physique atomique

Au début des années 1900, les scientifiques essayaient de modéliser l'atome. Leurs premières tentatives étaient largement basées sur la physique qu'ils connaissaient déjà de la physique à l'échelle humaine, par ex. le modèle de Rutherford et le modèle de Bohr pour les atomes. Ils ont essentiellement essayé de forcer les observations dans le cadre qu'ils connaissaient déjà, puis ont assoupli le cadre car cela ne fonctionnait pas tout à fait.

L'exploration de l'univers lointain peut fonctionner de la même manière. C'est-à-dire que nous essaierions probablement de tout intégrer dans les modèles que nous avons, puis de les assouplir si nécessaire pour capturer des observations que nous ne pouvons pas intégrer aux modèles existants.

Bien entendu, cela ne veut pas dire que nous croyons ou ne croyons pas à l'application de nos modèles actuels. C'est juste que, jusqu'à ce que nous ayons des raisons de soupçonner le contraire, nous avons tendance à soupçonner que nos modèles actuels sont plus susceptibles d'être utiles que des modèles que nous n'avons aucune raison de soupçonner d'être utiles, par exemple. spéculation aléatoire.

Et si, disons à 135 milliards d'années-lumière, tout d'un coup, la relation espace-temps change radicalement.

Eh bien, c'est possible.

La science repose sur des hypothèses raisonnables et bien fondées, et un bon scientifique est ouvert à la possibilité que ces hypothèses soient brisées à un moment donné dans le futur lorsque davantage de données seront disponibles. C'est pourquoi aucune déclaration scientifique n'est jamais une certitude à 100%, mais une «théorie». Nous devons toujours être ouverts à ce que nous ayons tort de manière inattendue.

Dans ce cas, nous n'avons jusqu'à présent rencontré aucune preuve suggérant que les lois de la physique ne sont pas universellement appliquées, donc pour l'instant nous partons de l ' hypothèse qu'elles le sont. Parce que sinon, à moins d'éviter de faire de la science sur les galaxies lointaines, que pourrions-nous faire d'autre?

(C'est un peu comme si nous recherchions uniquement "la vie telle que nous la connaissons", non pas parce que nous avons exclu la possibilité d'autres types de vie exotiques, mais parce que ferions-nous d'autre? Comment pourrions-nous le reconnaître? Une telle chose devrait être découverte par accident.)

Encore une fois, il convient de noter que toutes nos observations jusqu'à présent soutiennent cette hypothèse.

Cela peut être considéré comme une réponse circulaire, mais les idées que nous considérons comme des "lois" sont précisément celles que l'on croit être vraies partout. Donc, si nous découvrons qu'un phénomène que nous avons observé dans notre galaxie n'est pas le même à Andromède, la description de ce phénomène ne serait pas une loi.

Ce que les scientifiques font lorsqu'ils découvrent des écarts comme celui-ci, c'est de chercher une explication plus fondamentale qui peut être utilisée pour décrire toutes les variations qui ont été observées. Cela peut être une nouvelle équation avec des paramètres spécifiques à différents endroits (par exemple, les théories sur les galaxies peuvent dépendre du nombre d'étoiles qu'elles contiennent et / ou de l'âge de la galaxie).

Cela s'est produit dans le passé, et pas seulement dans des régions éloignées, et a abouti à la découverte de nouvelles lois. L'orbite de Mercure n'est pas compatible avec les lois de la gravitation de Newton. L'un des résultats de la théorie générale de la relativité d'Einstein était qu'elle expliquait correctement cela.

Les scientifiques continuent d'envisager des modifications de leurs théories pour expliquer les nouvelles découvertes. Par exemple, certains scientifiques ont proposé que la vitesse de la lumière ait varié au cours de l'histoire de l'univers, et ceci est une explication alternative aux observations qui ont conduit à la théorie de l'inflation cosmique.

Plus généralement, l'histoire de la cosmologie a été un processus de découverte de la manière de décrire l'univers de manière de plus en plus générale, à mesure que notre capacité à l'observer à plus grande échelle et dans des détails plus petits a progressé. Il y a aussi une hypothèse fondamentale selon laquelle il y a des règles générales à découvrir. Jusqu'à présent, cette hypothèse semble raisonnable - à mesure que nous affinons nos théories, elles semblent généralement mieux fonctionner où que nous regardions (bien sûr, si elles ne le faisaient pas, nous rejetterions ces améliorations).

D'accord, il est donc en principe possible qu'il y ait un projecteur géant qui entoure la Voie lactée qui (via certaines lois de la physique que nous ne comprenons pas, donc nous n'avons aucun moyen de dire qu'il le simule) nous envoie des signaux lumineux, etc. Ainsi, nos observations de la substance "en dehors de notre galaxie" proviennent en fait du projecteur. Et puis en dehors du projecteur, vous avez en fait une gravité répulsive, un espace-temps de 128 dimensions et des gouvernements fonctionnels.

C'est techniquement possible, et c'est également significatif, dans le sens où vous pouvez voler vers la région du projecteur et vérifier. Il est également possible que ce projecteur existe juste à l'extérieur de la Terre, puisque je ne suis jamais sorti et vérifié, ni ma maison, et ma mémoire de tout ce qui se trouve à l'extérieur est implantée. De même, il est également possible que les lois de la physique changent le 30 juin 2018 (si vous lisez ceci après - comment savez-vous qu'elles ne l'ont pas déjà fait?).

Mais le fait est que tout cela est vraiment improbable . La manière (idéalisée) de faire de la physique consiste à attribuer des probabilités antérieures à chaque théorie en fonction de sa complexité (cela peut être mesuré avec précision, via la complexité de Kolmogorov), puis de regarder les données expérimentales et d'appliquer le théorème de Bayes pour voir comment cela affecte votre distribution de probabilité. C'est ce qu'on appelle la «théorie de l'inférence inductive de Solmonoff», bien que je préfère l'appeler «la théorie de Solmonoff de l ' interférence inductive», dans le sens où vos données interfèrent d'une manière ou d'une autre avec votre distribution de probabilité.

Étant donné que le fait d'avoir des lois physiques qui changent en fonction de l'endroit où vous vous trouvez est une théorie avec une complexité de Kolmogorov extrêmement élevée, vous aurez besoin de preuves très solides pour changer la confiance bayésienne de manière significative, c'est-à-dire que des affirmations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires.

L'outil puissant de la science est l'enlèvement. Non, pas l'enlèvement d'une personne. L ' enlèvement est un mécanisme d'inférence, de nature similaire à la déduction et à l'induction. C'est une façon de déduire la vérité. L'enlèvement est la conclusion que la meilleure hypothèse est vraie.

Nous utilisons cela tout le temps, dans la science et dans la vie. Si je vous lance une balle, il est très peu probable que j'utilise une approche rigoureuse telle que l'inférence bayésienne pour déterminer la probabilité que la balle que je vous lance ne soit pas en fait un détonateur nucléaire mis à détruire le monde si vous ne parvenez pas à l'attraper. Cette possibilité n'atteint même pas mon esprit, sauf lors de l'écriture de réponses d'échange de pile pédantes. Au lieu de cela, j'en déduis que la balle est en fait une balle et que ma compréhension de la physique est en fait suffisamment correcte pour vous lancer la balle sans mettre fin au monde. J'ai utilisé l'abduction pour réduire un certain nombre de possibilités absurdes à juste «la meilleure» hypothèse, et j'ai agi comme si c'était vrai. Le Rasoir d'Occam est un exemple de méthode d'inférence abductive. Il y en a beaucoup d'autres.

L’enlèvement est délicat. Le terme «meilleur» a toutes sortes de nuances (comme vous pouvez le lire dans l'article SEP que j'ai lié ci-dessus). Cela peut même échouer de manière catastrophique. Cependant, c'est un mécanisme d'inférence tellement utile que nous, les humains, l'utilisons tout le temps de la vie quotidienne.

Plusieurs des autres réponses soutiennent que nous ne "pensons" pas que les lois de la physique s'appliquent partout. Ils soulignent sagement que la science produit en fait des modèles qui ne sont pas, de manière prouvée, incompatibles avec nos observations. Ce sont à la fois des observations locales d'effets locaux et des observations locales d'effets lointains (comme regarder à travers un télescope). C'est techniquement la bonne réponse. La science ne vous dit jamais la vérité sur quoi que ce soit. Déjà. Il ne prétend jamais non plus vous dire la vérité sur quoi que ce soit. Telle est la vérité pathologiquement pédante sur la science.

Si vous pensez que la science vous dit jamais la vérité sur quoi que ce soit, cela devrait indiquer que vous vous attendez à ce que les gens utilisent l'enlèvement pour déduire que les déclarations sur le monde sont vraies à partir des modèles scientifiques.Ainsi, si l'on s'attend à entendre "le boson de Higgs est réel", sur la base de preuves suggérant que nous sommes à 99,999999999% certains que le CERN les a détectés, alors vous vous attendez à ce que cette personne se livre à un enlèvement.Ce qui est naturel.Les vrais humains l'utilisent tout le temps, et les scientifiques sont humains.

Pourquoi ils n'enseignent pas le concept d'enlèvement en classe de sciences, je ne comprendrai jamais.C'est the la pierre angulaire de la science appliquée.

Bien que la réponse ci-dessus semble avoir couvert les points les plus importants, il y a quelque chose que j'aimerais ajouter.

Des choses comme les lois de la gravité, les lois de l'élan et les lois de la thermodynamique sont intégrées dans le tissu de l'univers lui-même - ce ne sont pas seulement des règles temporaires qui sont appliquées ici même, dans notre coin de pays.

En ce qui concerne la distance à laquelle ces galaxies sont, et depuis combien de temps elles existaient: pour autant que nous puissions en juger, ces lois ne sont pas seulement intégrées partout dans l'univers, elles le sont également à tout moment. Les scientifiques acceptent universellement qu'elles ressemblent beaucoup aux règles d'addition: 2 + 2 égale 4. Cela est vrai non seulement ici sur Terre maintenant, mais partout dans l'univers à tout moment.

Je suppose que quelqu'un avec une imagination très vive pourrait inventer une question telle que "comment savent-ils que 2 + 2 n'est pas égal à 5 ​​ailleurs dans l'univers, il y a des milliards d'années?" Je suppose que dans le sens le plus strict, nous ne savons vraiment pas avec certitude ce que 2 + 2 a ajouté il y a des milliards d'années, mais la science ne progresse pas en jouant le doute sur Thomas à ce niveau. p>

Enfin, je partage votre frustration face à notre incapacité à prévoir le temps longtemps à l'avance. Cependant, nos limites concernant les prévisions météorologiques sont d'une nature très différente de l'énigme de la galaxie que vous décrivez.

Un résultat intéressant qui n'a pas encore été discuté est le fait que le théorème de Noether lie mathématiquement la conservation du moment linéaire et l'invariance des lois de la physique par rapport à la translation spatiale.

Fondamentalement, si nous observons que la quantité de mouvement linéaire est conservée alors c'est une conclusion nécessaire que les lois de la physique sont les mêmes quelle que soit la localisation spatiale.Cela ne couvre certainement pas toutes les lois de la physique, mais uniquement les lois liées aux fondamentaux du mouvement, mais c'est quand même un résultat intéressant: une expérience locale nous permet de faire une déduction sur tout l'univers.

P.S.Le théorème de Noether est généralement formulé en montrant qu'une symétrie implique une loi de conservation et non l'inverse, mais je crois que l'inverse s'applique à la conservation de l'impulsion linéaire.

Et si, disons à 135 milliards d'années-lumière, tout d'un coup la relation spatiale change radicalement

Une idée intéressante. Avez-vous des raisons ou des preuves pour indiquer que c'est le cas?

Jouons un peu avec l'idée. Si une telle limite était vue, des questions supplémentaires incluraient si la limite était:

• Approche, recul, arrêt (dans quel cadre de référence)?
• Le mécanisme d'une telle frontière?
• Considérations énergétiques: lorsque par ex. une étoile ou un planétoïde a franchi une telle frontière, comment son niveau d'énergie changerait-il? Expliquez d'où viendrait ou irait l'énergie (vraisemblablement énorme) pour les transitions de chaque côté de la frontière.

Commencez-vous à voir le niveau de complexité que cela ajouterait aux modèles de physique? Il me semble que les physiciens auraient besoin de voir autre chose que "et si?" avant d'accepter une telle idée. Je m'attends à ce que des analyses aient été effectuées pour voir s'il existe de telles anomalies, et que nous en aurions tous entendu parler si elles avaient été trouvées.

Comme d'autres affiches l'ont souligné, les preuves que nous possédons ne montrent aucune discontinuité de ce type. Les spectres des objets lumineux distants sont cohérents avec ceux des objets proches, permettant un décalage vers le rouge ou le bleu.

Malheureusement, il y a une pénurie de vaisseaux d'entraînement de distorsion, donc nous ne pouvons pas aller voir pour l'instant ...

Soyons sérieux, nous ne pouvons pas prédire la météo à plus de 10 jours avec précision, et généralement pas si longtemps ....

Ne confondez pas les changements apportés à la physique fondamentale avec notre capacité à faire des prédictions détaillées sur un système extrêmement complexe, changeant et chaotique (une Terre en rotation avec une topologie complexe, une couche d'atmosphère agitée, des océans avec des courants, des lacs et des ruisseaux, l'évaporation , condensation, insolation solaire, etc.) étant donné un nombre très limité de points de données.

Dans le cas de la prévision météorologique, si nous appliquons un hypothétique «et si la physique fondamentale changeait» alors cela pourrait se traduire par, oh, des choses comme:

• Décalages par gravité
• La matière disparaît / apparaît (à l'exclusion de la désintégration radioactive)
• Énergie qui disparaît / apparaît (hors désintégration radioactive)

qui, à ma connaissance, n'a pas été observée.