РЕАЛНОСТТА – част 5

Posted: July 31, 2014 in New Scientist

ВСИЧКО ЛИ Е НАПРАВЕНО ОТ ЧИСЛА?

Фактът, че светът около нас може да бъде описан математически ни казва нещо дълбокомислено, казва Аманда Гефтер.

Когато Алберт Айнщайн накрая завършва общата теория на относителността през 1916 г., той поглежда уравненията и открива едно неочаквано съобщение: Вселената се разширява.

Айнщайн не вярва, че физическата Вселена може да се разширява или свива, така че той игнорира това, което уравненията му казват. Но 30 години по-късно Едуин Хъбъл открива ясно доказателство за разширението на Вселената. Така че Айнщайн пропуска възможността да направи най-драматичното научно пророчество в историята.

Как обаче уравнението на Айнщайн “узнава“,  че Вселената се разширява, а той не разбира? Ако ли математиката не е нещо повече от език, който използваме, за да описваме света и при това език- изобретение на човешката мисъл, как е възможно да изкара наяве нещо отвъд това, което е заложено като замисъл в него? “Трудно е да се избегне впечатлението, че срещу нас има чудо“, пише физикът Юджийн Уигнър в класическия си труд – “Неприемливата ефективност на математиката в естествените науки”.

Далновидността на математиката изглежда не по-малко чудата и в наши дни. В Големият Адронен Колайдер при ЦЕРН, в околностите на Женева в Швейцария, физиците наскоро потвърдиха съществуването на частица, която беше спорно открита преди 48 години криеща се в уравнения от физика на частиците. Как е възможно математиката да “знае” относно частиците на Хигс или някои други особености на физичната реалност? “Може би защото математиката е реалност“, казва физика Брайън Грийн от Колумбийския Университет в Ню Йорк. Може би дори ако се заровим достатъчно дълбоко, ще  открием, че физичните обекти като маси, столове са като цяло не изградени от частици или връзки, а от числа.

“Това са много сложни въпроси”, казва научния философ Джеймс Лейдиман от Университета в Бристъл, Великобритания, “но може би е по-малко подвеждащо да се каже, че Вселената е направена математически, вместо да кажем, че е изградена от материя.” Трудно е, разбира се. Какво значи да кажеш, че Вселената е “направена от математика” ?

Една очевидна стартова точка е да запитаме от какво е направена математиката. Покойният физик Джон Уелър казваше,  че “основата на всички математики е 0=0”. Всички математически структури могат да бъдат определени от нещо наричано “празно множество“, множество което не съдържа елементи. Да кажем, че това множество съответства на нула; можете да дефинирате числото 1 като множество, което съдържа единствено празно множество, 2 като множество съдържащо множество съответстващо на 0 и 1 и т.н. “Продължавай да отваряш гнездо след гнездо в нищото подобно на руски матрьошки и евентуално цялата математика ще се появи.” Математикът Ян Стюарт от Университета в Уоруик, Великобритания, нарича това –  “ужасяващата тайна на математиката: всичко  се базира на нищо.”  Реалността може да бъде сведена до математика, но математиката може да бъде сведена само до нищо.

Това може да бъде абсолютния ключ към съществуването – все пак Вселена направена от нищо не изисква и обяснение. Разбира се математическите структури не изглежда да се нуждаят изобщо  от физическо начало”. Додекаедъра не беше никога създаван”, казва Макс Тегмарк от МИТ. “За да бъде създадено нещо, то първо трябва да не съществува във времето и пространството и след това трябва да съществува“. Додекаедъра не съществува в пространствено-времевия континуум като цяло, той съществува независимо от тях, продължава Макс. “Времето и пространството сами по себе си са запълнени с по-големи математически структури“, добавя той; те не могат да бъдат създадени или разрушени.

Това обаче повдига и следващия голям въпрос: защо Вселената е изградена само от някаква част от достъпната математика? “Има доста математика там“, казва Грийн. “В наши дни само тънък отрязък от математиката има реализация във физическия свят. Издърпайте произволна книга по математика от лавицата и ще видите, че повечето от уравненията вътре не кореспондират на никакви физични обекти или физични процеси.” Истина е, че колкото и математиката да изглежда мистериозна и нефизична, понякога и тя има връзка с реалния свят. Имагинерните числа за пример бяха някога считани за тотално заслужаващи името си, но сега се използват,  за да се описва поведението на елементарните частици;  не-Евклидовата геометрия евентуално се проявява като гравитация в този контекст.
Дори и така, тези феномени представляват малка част от цялата математика. Не бързайте толкова, казва Тегмарк. “Аз вярвам, че физическото съществуване и математическото съществуване са едно и също нещо, така че ако някоя структура съществува математически, тя също е реална“. А какво тогава можем да кажем за математиката, която нашата Вселена не използва? “Другите математически структури кореспондират на други Вселени“, допълва Марк. Той нарича това: “Мултивърс от 4-то ниво“, който е много по-странен от мултивърсите, които космолозите често дискутират. Техните обичайни мултивърси са управлявани от същите математически правила като нашата Вселена, но Мултивърса от 4-то ниво на Тегмарк оперира с напълно различна математика.

Всичко това звучи странно, но хипотезата, че физичната реалност е в основата си математическа минава на всеки тест, на който е подложена. “Ако физиката срещне препятствие по пътя си, след което се разбира, че не може да продължи, ние можем и да открием, че природата не може да бъде обхваната математически“, казва Тегмарк. “Но пък е наистина забележително, че това не се случва. Още Галилео казва, че книгата на природата е написана на езика на математиката, и това – близо 400 години преди нашето време.” И ако реалността, не е в дъното си математика, то какво е? “Може би някой ден ще открием извънземна цивилизация и ще им покажем това, което сме открили по отношение на Вселената“, казва Грийн. “А те ще кажат: ‘Аааа, математика, ние това го опитахме. Ще ви откара само до едно място. Ей това тук е истинското нещо’, а Какво ли ще бъде то? Трудно е да си представим. Нашето разбиране за фундамента на реалността е в твърде ранна възраст.”

Назад към част 4                                                                                                                                      Напред към част 6

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s