Может быть, вселенная – это просто прекрасное математическое уравнение
Квантовая теория поля обременила задачей ученых: а что все-таки такое совершенно взаимодействие? Иллюстрация Pixabay
Традиционная наука, непременно, подразумевает существование наружного мира, характеристики которого определены и независимы от наблюдающего. Объекты есть и имеют такие физические характеристики, как скорость и масса, поддающиеся количественному измерению. В традиционной науке теория старается обрисовать объекты и их характеристики, при этом все измерения и людские чувства должны улечся в эти теории. И наблюдающий, и наблюдаемое есть в беспристрастной действительности и принципно не различаются. Особая теория относительности оставалась традиционной, так как признавала: бесспорное соответствие модели и действительности и возможность лишь одной модели (набора правил либо законов) Вселенной.
Такой принцип научного реализма.
Сгустки абстрактных параметров
Согласно теории Альберта Эйнштейна, мы смотрим в трехмерном пространстве проекции того движения, которое происходит в пространстве четырехмерном. Это подводит к мысли о искажении нашего восприятия, о способности большего количества измерений и наложения различных моделей. В которых-то из их действует механика Ньютона, в каких-либо – теория электромагнитного поля, а кое-где – теория относительности. На самом деле, это уже и есть модельно-ориентированный реализм, оставалось только ввести принцип неопределенности – но с сиим принципом квантовой механики создатель специальной и общей теории относительности так и не сумел смириться.
Он увязал не только лишь место и время: именитая формула E=mc2 обосновала единство материи и энергии. Число частей, составляющих Вселенную, сократилось до материи-энергии, проявляющейся в пространстве-времени. Не только лишь «наше» пространство-время быть может искаженной проекцией наиболее сложной системы координат, сама материя-энергия вначале искажена!
В науке крайних десятилетий формируется принцип модельно-зависимого реализма, восходящий еще к Нильсу Бору в квантовой физике. Согласно этому принципу, для того чтоб более правильно обрисовать физический объект, относящийся к микромиру, его необходимо обрисовывать во взаимоисключающих, доп системах описания, к примеру сразу и как волну, и как частичку. Наша традиционная логика оказывается недостаточной для описания наружного мира.
Нильс Бор употребляет, чудилось бы, весьма обычное средство: признает допустимым взаимоисключающее употребление 2-ух языков, любой из которых базируется на обыкновенной логике. Они обрисовывают исключающие друг дружку физические явления, к примеру непрерывность и дискретность (атомизм) световых явлений. Принцип дополнительности – это, фактически, признание того, что верно построенные логические системы действуют как метафоры, а свет является и потоком частиц, и волной сразу.
Модельно-зависимый реализм допускает сосуществование нескольких моделей, если они все довольно буквально разъясняют и предвещают действия. «Новейший» реализм дозволяет воспользоваться той моделью, которая подступает в данной ситуации. Также модельно-зависимый реализм признает гигантскую роль наблюдающего.
С открытия электрона начинается – и длится до сего времени – исследование внутреннего строения атома. Квантовая теория показала, что составляющие атом субатомные частички (электроны, протоны и нейтроны) ведут себя быстрее как сгустки абстрактных параметров, чем как мелкие бильярдные шарики материи. На любом наиболее глубочайшем уровне то, что числилось материей, оказывается незапятанной структурой. Крайним достижением в этом многолетнем процессе дематериализации природы является теория струн, которая строит материю из незапятанной геометрии.
Вослед за протонами и нейтронами, существование которых подтверждено экспериментально, в модель были добавлены кварки. Они не могут существовать в вольном виде – только в группах из 3-х (протоны и нейтроны) либо парами (кварк и антикварк). Потом у этих частиц обнаружилось много подвидов и параметров; возникли частицы-переносчики взаимодействий (отлично знакомые фотоны, переносчики электромагнитных взаимодействий, также бозоны и глюоны). К нынешнему деньку открыто наиболее 300 частиц, большая часть из их неустойчиво и распадается за толики секунды.
Отыскиваете третьего
В отличие от теории относительности, корректировавшей законы Ньютона, квантовая механика обрисовывает состояния, к которым законы Ньютона (и совершенно агрессивно зафиксированные законы) не применимы. Из корпускулярно-волнового дуализма Вернер Гейзенберг в 1926 году вывел принцип неопределенности. Этот принцип говорит, что определенные пары параметров (так именуемые канонически сопряженные переменные) соединены вместе таковым образом, что не могут быть буквально совместно измерены. Одна таковая пара переменных – координаты и импульс частички: чем поточнее вы установили положение частички, тем наименее буквально для вас понятно значение ее импульса, и напротив. Иной парой переменных являются время и энергия: чем поточнее для вас известен просвет времени, в течение которого вышло некое событие, тем меньше вы понимаете о энергии, связанной с сиим событием.
Квантовая теория поля обременила задачей ученых: а что все-таки такое совершенно взаимодействие? Вправду, скажем, две частички провзаимодействовали. Как это вышло? Квантовая теория поля гласит: если видите, что две частички ведут взаимодействие – отыскиваете третью. Ведь взаимодействие – это по факту обмен меж частичками, из которых состоит вещество, иной частичкой, которую мы называем обменным бозоном.
Итак, получены две удивительные теории, которые обрисовывают гравитацию на макромасштабах и взаимодействие частиц на микромасштабах, которые разрешают созодать четкие расчеты и разъясняют почти все неразрешимые ранее феномены. Но они полностью не стыкуются вместе. Если для 3-х из 4 базовых взаимодействий мы смогли расписать их поля и, изощрившись математически, получить на кончике пера эти самые обменные бозоны, то для гравитации это создать не удается до сего времени. Поиск особенных частиц, ответственных за гравитацию (гравитонов), пока остается безуспешным.
Континуум оказался прерывающимся, ровная линия – никак не кратчайшим методом в нем, во Вселенной обнаружились темные дыры, откуда не могут высвободиться ни одна частичка и ни один квант энергии. Они же, по предположению Стивена Хокинга, могут оказаться кротовыми норами, ведущими… Куда? В другую часть Вселенной? В другую точку пространства-времени? В иную вселенную либо в состояние до возникновения мира?
Кроме 2-ух издавна узнаваемых видов взаимодействий – гравитации и электромагнетизма в природе наблюдаются также мощные и слабенькие ядерные взаимодействия. С середины ХХ века физики пробуют вернуть единую картину мира.
Теория Всего, будучи сделанной, заранее различалась бы от традиционной, где принцип неопределенности неосуществим. Вопросец в современной научной картине мира остается открытым – может быть ли отыскать связь меж событиями галлактического уровня и квантовой механикой? Тот принцип, который соединял воединыжды бы их? Либо точку, где они совпадают?
Настоящая тень мистических объектов
Вопреки людской интуиции ни фундаментальные характеристики, ни законы природы не обоснованы логическими либо физическими принципами. В разных уголках мультивселенной характеристики могут принимать огромное количество значений, а законы иметь всякую форму, допускаемую математически.
Один из конструктивных платонистов, южноамериканский космолог и математик Макс Тегмарк верует в то, что Вселенная по собственной сущности имеет математическую природу, также в то, что математические сути абстрактны и неизменны в всех вероятных мирах. Тегмарк утверждает, как будто любая математическая структура, владеющая непротиворечивым описанием, существует в настоящем физическом смысле. Любая из этих абстрактных структур представляет собой параллельный мир, а все совместно эти параллельные миры образуют математическую мультивселенную.
«Элементы данной мультивселенной не находятся в одном и том же пространстве, но есть вне места и времени», – отмечает Тегмарк. По его воззрению, их можно представить для себя в виде «статичных скульптур, представляющих математическую структуру физических законов, которые ими правят».
Арифметики размышляют о бесконечностях, кристаллических когомологиях и огромных количествах Мандельброта, которые не есть в нашем пространстве-времени, другими словами являются нематериальными. Точка, линия и круг также не представляют собой настоящих физических сущностей. Но и к области сознания (людскому мозгу) они тоже не относятся, ибо ограниченный нейронной структурой разум математика никак не может вместить весь нескончаемый ряд чисел либо представить безупречные геометрические формы наподобие шара либо параллелепипеда.
Так в котором смысле математические понятия есть? Ответ зависит от того, что мы осознаем под словом «существование». Древнегреческий философ Платон дал ответ бы, что математические понятия есть в действительности. Наиболее того, он считал, что математические объекты неизменны и не подвержены течению времени, а означает, наиболее настоящи, чем объекты, доступные нашему конкретному восприятию. Исходя из убеждений Платона, подобные математические формы и составляют настоящую действительность, а все другое – всего только отбрасываемая ею тень.
Очевидно, абстрактные идеи – к примеру, идеи чисел и множеств – не могут употребляться в разъяснении обыденных причинно-следственных связей: недозволено сказать, что число «пи» привело к сингулярности – Большенному взрыву. Но в случае разъяснения существования мира в целом стоит автоматом отторгать конечную причину, выраженную абстрактно и математически?
В современной науке есть одно недоказанное допущение: хоть какое разъяснение постоянно обязано включать физические объекты. Согласно этому допущению, для разъяснения определенного факта (к примеру, факта существования Вселенной в целом) необходимо прибегнуть к иным фактам физической действительности. Но что, если причину существования мира в целом следует находить в области таковых не-фактов и не-объектов, как логические законы, математические понятия либо принцип неопределенности из квантовой физики?
Создание комплексной теории Всего было мечтой Эйнштейна, но он так и не узрел ее воплощения. Над Теорией Величавого Объединения продолжали работать физики и 2-ой половины ХХ века. Таковая единая теория Всего будет наиболее общей по отношению к личным теориям, которые она поменяет в силу большей простоты.
Заместо постулирования 4 сил, любая из которых подчиняется собственному набору законов, будет всего одна сила, а сделалось быть, один набор законов. Схожая единая теория может оказаться очень близкой к полному физическому разъяснению того, почему мир такой, какой он есть. И все равно в ней не будет ответа на то, почему эта теория окончательна, потому она не удовлетворяет принципу достаточного основания Лейбница, который просит наличия разъяснения для всякого факта. Почему конкретно эта сила, конкретно этот закон? Ведь для всякого настоящего утверждения обязано быть основание, почему оно поистине, а для всякого имеющегося явления либо действия обязана быть причина, почему оно существует.
Окончательная теория Всего обещает заглянуть еще далее современной физики в прояснении вопросца о происхождении Вселенной и человека. К примеру, она может показать, как место и время возникли из наиболее базовых сущностей, о которых мы пока не имеем и понятия. Но неясно, как даже окончательная теория могла бы разъяснить, почему существует Вселенная, а не Ничто. Разве законы физики либо математические уравнения могут как-то сказать Пустоте, что в ее чреве спеет Бытие? Если это так, то где живут сами законы физики и арифметики?
Физики, ведомые своим чувством математической красы, отыскивают все наиболее и наиболее фундаментальные принципы, дозволяющие связать обычную модель с общей теорией относительности Эйнштейна во всеобъятную окончательную теорию.
А может, законы – не попросту описания действительности, а сами по для себя имеют независящее существование? В отсутствие места, времени и материи на каких нематериальных сущностях они могут быть записаны? Если носитель арифметики – это разум, значит ли это, что разум должен предшествовать Вселенной?
Если фундаментальные законы физики, подобно нескончаемым и постоянным формам в теории мыслях Платона, владеют своей реальностью, то это приводит к новейшей загадке – поточнее, к двум загадкам. Что присваивает сиим законам их силу, что воскрешает их? Ведь даже Платону пригодился божественный демиург, чтоб выполнить работу по созданию мира в согласовании с планом, представленным формами. 2-ая загвоздка относится к еще наиболее базовому основанию: почему есть конкретно эти, а не какие-то остальные законы?
Если никакая окончательная теория не сумеет разъяснить тайну бытия, то, как написал физик Стивен Вайнберг в книжке «1-ые три минутки», хотя бы попытка узнать Вселенную станет для нас «одной из весьма немногих вещей, которые приподнимают людскую жизнь над уровнем фарса и присваивают ей черты высочайшей катастрофы».
Ростов на дону-на-Дону
Источник: