Rumah / Fasa-fasa kitaran haid/ Buku minggu ini: “Alam Semesta matematik kita. Alam semesta matematik kita

Buku minggu ini: "Alam Semesta matematik kita. Alam semesta matematik kita

Hipotesis alam semesta matematik (juga dikenali sebagai Ensemble Terhad) - dalam fizik dan kosmologi, salah satu hipotesis "teori segala-galanya" yang dicadangkan oleh ahli fizik teori Max Tegmark. Mengikut hipotesis, realiti fizikal luaran kita adalah struktur matematik. Iaitu, dunia fizikal adalah matematik dalam erti kata tertentu. Semua struktur matematik yang boleh dikira wujud. Hipotesis mencadangkan bahawa dunia yang sepadan dengan set keadaan awal yang berbeza, pemalar fizik, atau persamaan yang berbeza sama sekali boleh dianggap sama nyata.

Komen: 0

Max Tegmark

Artikel oleh Max Tegmark ini mengemukakan hipotesis tentang struktur alam semesta super yang dicadangkan, yang secara teorinya merangkumi empat peringkat. Walau bagaimanapun, dalam dekad yang akan datang, saintis mungkin mempunyai peluang sebenar untuk mendapatkan data baharu tentang sifat-sifat angkasa lepas dan, dengan itu, mengesahkan atau menyangkal hipotesis ini.

Sesetengah saintis percaya bahawa Alam Semesta kita adalah simulasi komputer gergasi. Patutkah kita risau tentang perkara ini? Adakah kita sebenarnya? Bagaimana dengan saya secara peribadi? Sebelum ini, hanya ahli falsafah yang bertanya soalan sedemikian. Para saintis cuba memahami dunia kita dan menjelaskan undang-undangnya. Tetapi pertimbangan terkini mengenai struktur Alam Semesta menimbulkan persoalan eksistensi untuk sains juga. Sesetengah ahli fizik, ahli kosmologi dan pakar kecerdasan buatan mengesyaki bahawa kita semua hidup di dalam simulasi komputer gergasi, tersalah anggap dunia maya sebagai realiti.

Seperti yang anda ketahui, Galileo mengisytiharkan bahawa Alam Semesta adalah "buku hebat" yang ditulis dalam bahasa matematik. Mengapa Alam Semesta kita kelihatan begitu matematik kepada kita? Bagaimana untuk memahami ini? Alam semesta bukan sahaja digambarkan oleh matematik, tetapi ia sendiri adalah matematik dalam erti kata bahawa kita semua adalah unsur-unsur objek matematik gergasi, yang, pada gilirannya, adalah sebahagian daripada multiverse - sangat gergasi sehingga jika dibandingkan dengannya, seluruh multiverses, oh yang telah diperkatakan dalam beberapa tahun kebelakangan ini kelihatan kecil.

Untuk kehidupan timbul, asas diperlukan. Alam Semesta kita mensintesis nukleus atom pada peringkat awal sejarahnya. Nukleus memerangkap elektron untuk membentuk atom. Kelompok atom membentuk galaksi, bintang dan planet. Akhirnya, makhluk hidup mempunyai tempat untuk dipanggil rumah. Kami mengambil mudah bahawa undang-undang fizik membenarkan struktur sedemikian muncul, tetapi keadaan mungkin berbeza.

Neil Tyson, Lawrence Krauss, Richard Gott

Ini adalah Persidangan Saintifik Isaac Asimov tahunan keempat belas. Kali ini, hosnya, Neil deGrasse Tyson, mengetuai perbincangan rancak tentang "Kewujudan Ketiadaan" dengan sekumpulan ahli fizik, ahli falsafah dan wartawan. Konsep "Tiada" setua "Sifar" itu sendiri, dan perbahasan ini akan merangkumi semua yang diketahui oleh manusia mengenainya. Mereka akan membuka jalan daripada orang Yunani purba, persamaan "Tuhan mencipta dunia daripada Tiada", yang diwarisi daripada metafizik Kristian kepada penyelidikan moden dalam bidang graviti kuantum.

Lawrence Krauss

Sepanjang abad yang lalu, sejak penemuan alam semesta yang berkembang, sains telah mula melakar struktur semua angkasa lepas, cuba menggambarkan seratus bilion galaksi dan permulaan ruang dan masa itu sendiri. Sungguh mengagumkan betapa cepatnya kami telah belajar memahami asas segala-galanya daripada pembentukan bintang hingga kemunculan galaksi dan alam semesta. Dan kini, terima kasih kepada kuasa ramalan fizik kuantum, ahli fizik teoretikal mula bergerak lebih jauh - ke arah alam semesta baharu dan fizik baharu, ke arah percanggahan yang sebelum ini dibincangkan secara eksklusif dalam kerangka teologi dan falsafah.

David Deutsch

Buku oleh pakar terkenal Amerika dalam teori kuantum dan pengkomputeran kuantum, D. Deutsch, sebenarnya membentangkan sudut pandangan komprehensif baharu tentang dunia, yang berdasarkan empat teori saintifik yang paling mendalam: fizik kuantum dan tafsirannya dari sudut pandangan tentang pluraliti dunia, teori evolusi Darwin, teori pengiraan (termasuk kuantum), teori pengetahuan.

Seperti yang anda tahu, seseorang hidup dalam 3 dimensi - panjang, lebar dan tinggi. Berdasarkan "teori rentetan," terdapat 10 dimensi di Alam Semesta, enam yang pertama adalah saling berkaitan. Video ini membincangkan semua dimensi ini, termasuk 4 yang terakhir, dalam rangka kerja idea tentang Alam Semesta.

Yuri Lebedev

Selari, bersilang, bercabang dan sekali lagi menyatukan dunia. Apakah ini - ciptaan penulis fiksyen sains atau realiti yang masih belum direalisasikan? Tema banyak dunia, yang dibangunkan oleh ahli falsafah sejak zaman purba, menjadi subjek perbincangan di kalangan ahli fizik pada pertengahan abad ke-20. Berdasarkan prinsip interaksi pemerhati dengan realiti kuantum, tafsiran baru mekanik kuantum muncul, dipanggil "Oxford". Pengarangnya, ahli fizik muda Hugh Everett, bertemu dengan Niels Bohr, pengasas tafsiran mekanik kuantum "Copenhagen" yang diterima secara umum. Tetapi mereka tidak menemui bahasa yang sama. Dunia mereka telah menyimpang...

Dunia di sekeliling kita sentiasa pelik dan misteri. Selalunya ia tersembunyi dari kesedaran kita. Kajian tentang sifat realiti membawa saintis jauh melampaui sempadan pemahaman. Realiti bermula dengan atom dan mencapai lubang hitam, merentang ke sempadan Alam Semesta. Tetapi berhati-hati. Sebaik sahaja anda memasuki realiti mereka, anda tidak akan dapat melihat dunia dengan mata yang sama.

Rumah penerbitan CORPUS ®

* * *

Didedikasikan untuk Meiya

Bab 1. Apakah realiti?

Pokok kebanyakannya diperbuat daripada udara. Membakar, mereka kembali ke udara semula, dan dalam api mereka haba nyalaan suria, yang terikat semasa perubahan udara menjadi kayu, dilepaskan. Dan sejumlah kecil abu yang tinggal adalah bahagian yang bukan berasal dari udara, tetapi dari tanah padat.

Richard Feynman

Terdapat banyak sifat, kawan Horatio, yang tidak pernah diimpikan oleh orang bijak kita.

William Shakespeare

Tidak seperti yang kelihatan

Sesaat kemudian saya mati. Saya menurunkan pedal dan menekan brek, tetapi sudah terlambat. Lampu hadapan. Jeriji radiator. Empat puluh tan keluli, menjerit seperti naga moden. Saya sempat melihat mata pemandu. Masa semakin perlahan untuk saya, kehidupan melintas di depan mata saya, dan pemikiran terakhir saya ialah: "Saya harap ini hanya mimpi ngeri." Malangnya, saya merasakan dalam usus saya bahawa ini adalah realiti.

Tetapi bagaimana saya boleh memastikan bahawa ini bukan mimpi? Bagaimana jika, sejurus sebelum kesan, saya melihat sesuatu yang hanya mungkin dalam mimpi - katakan, bahawa arwah guru saya Ingrid, masih hidup dan sihat, duduk di atas batang basikal saya? Atau tiba-tiba, lima saat lebih awal, tetingkap pop timbul muncul di sudut kiri atas medan pandangan anda dengan teks: "Adakah anda pasti anda perlu memasuki persimpangan tanpa melihat ke kanan?", dan di bawahnya sepasang daripada butang: “Seterusnya” dan “Batal”? Jika saya telah melihat cukup banyak filem seperti The Matrix dan The Thirteenth Floor, saya mungkin tertanya-tanya jika seluruh hidup saya adalah simulasi komputer dan mempersoalkan kepercayaan saya tentang sifat realiti. Walau bagaimanapun, saya tidak mengalami apa-apa seperti ini dan mati dengan keyakinan yang kukuh bahawa masalah itu benar-benar nyata. Lagipun, apa yang lebih kukuh dan nyata daripada trak empat puluh tan?

Misteri ini adalah intipati fizik kuantum ( Ch. 7). Tetapi jika saya terdiri daripada zarah sedemikian, dan ia boleh berada di dua tempat sekaligus, tidakkah perkara yang sama berlaku kepada saya? Sebenarnya, tiga saat sebelum kemalangan itu, saya secara tidak sedar membuat keputusan: adakah saya perlu melihat ke kiri, di mana saya sentiasa membelok dalam perjalanan ke Gimnasium Blakebergs, kerana tidak pernah ada lalu lintas di persimpangan jalan - atau saya perlu melihat ke kanan, untuk berjaga-jaga? Pagi itu pada tahun 1985, keputusan spontan yang malang membawa saya ke ambang kematian. Semuanya bergantung pada sama ada satu atom kalsium akan terkena sinaps tertentu dalam korteks prefrontal saya, menyebabkan neuron tertentu itu menyala dan menghantar isyarat elektrik yang akan mencetuskan rangkaian aktiviti dalam neuron lain yang secara kolektif mengekodkan pemikiran "Don' jangan risau.” Jadi, jika atom kalsium pada mulanya berada dalam dua kedudukan yang sedikit berbeza sekaligus, maka setengah saat kemudian mata saya akan melihat ke dua arah sekaligus, beberapa saat kemudian basikal saya akan berada di dua tempat pada masa yang sama, dan sedikit kemudian saya akan hidup pada masa yang sama, dan mati. Ahli fizik kuantum terkemuka dunia sedang berdebat secara emosi sama ada sesuatu benar-benar berlaku yang menyebabkan dunia kita berpecah kepada alam semesta selari dengan sejarah yang berbeza, atau sama ada persamaan Schrödinger, undang-undang pergerakan kuantum asas, benar-benar perlu diperbetulkan. Jadi adakah saya benar-benar mati? Dalam realiti ini, ini hampir berlaku kepada saya, tetapi adakah saya mati di alam semesta lain, sama nyata, di mana buku ini kekal tidak ditulis? Jika saya masih hidup dan mati, bolehkah kita menyesuaikan idea kita tentang apa itu realiti supaya semuanya masuk akal?

Jika anda berfikir bahawa apa yang saya tulis adalah tidak masuk akal dan ahli fizik mengotori air, saya memberi amaran kepada anda: apabila saya datang kepada cerita, bagaimana saya melihat saat itu, ia akan menjadi lebih teruk. Jika saya berada di dua tempat berbeza dalam dua alam semesta selari, maka salah satu salinan saya akan bertahan. Jika anda menggunakan alasan yang sama untuk semua cara lain saya boleh mati pada masa hadapan, maka nampaknya akan sentiasa ada sekurang-kurangnya satu alam semesta selari di mana saya tidak pernah mati. Oleh kerana kesedaran saya wujud hanya di tempat saya hidup, adakah ini bermakna saya secara subjektif abadi? Jika ya, adakah anda juga akan berasa abadi? Kami akan menjawab soalan-soalan ini dalam Bab. 8.

Adakah anda terkejut bahawa fizik mendedahkan realiti yang jauh lebih asing daripada yang pernah kita bayangkan? Sebenarnya, ini tidak begitu mengejutkan jika anda mengambil serius teori evolusi Darwin! Evolusi telah memberi kita intuisi hanya tentang aspek fizik yang penting untuk kelangsungan hidup nenek moyang kita yang jauh, seperti trajektori parabola batu terbang (yang menerangkan minat kita terhadap besbol). Seorang wanita prasejarah yang berfikir terlalu mendalam tentang bahan yang akhirnya dibuat mungkin tidak menyedari harimau yang menghampiri dan tercicir daripada kumpulan gen. Oleh itu, teori Darwin membuat ramalan yang boleh diuji: apabila kita menggunakan teknologi untuk melihat realiti di luar skala manusia, intuisi kita yang dibangunkan secara evolusi gagal. Kami telah menguji ramalan ini berkali-kali, dan hasilnya jelas menyokong Darwin. Einstein menyedari bahawa masa menjadi perlahan pada kelajuan tinggi, dan dia mencela Jawatankuasa Nobel, yang menganggap penemuan ini terlalu pelik untuk memberikan pengarang hadiah khusus untuk teori relativiti. Pada suhu rendah, helium cecair boleh mengalir ke atas. Pada suhu tinggi, zarah berlanggar menukar identitinya. Bagi saya, elektron yang, apabila berlanggar dengan positron, bertukar menjadi Z-boson kelihatan seperti semula jadi seperti sepasang kereta berlanggar dengan kapal persiaran. Pada skala mikroskopik, zarah secara mengejutkan boleh berada di dua tempat sekaligus, membawa kepada teka-teki kuantum yang diterangkan di atas. Pada skala besar secara astronomi - sungguh mengejutkan! – perkara aneh muncul lagi. Jika anda secara intuitif memahami semua aspek lubang hitam, maka saya fikir anda adalah sejenis dan anda harus segera meletakkan buku ini dan menerbitkan penemuan anda sebelum seseorang merampas Hadiah Nobel untuk graviti kuantum keluar dari bawah hidung anda. Apabila kita bergerak ke skala yang lebih besar, keanehan baharu menanti kita, kerana realitinya jauh lebih hebat daripada apa-apa yang boleh dilihat dengan teleskop terbaik. Teori yang dominan pada masa ini tentang permulaan alam semesta ialah teori inflasi kosmologi (Ch. 5), mencadangkan bahawa ruang bukan sahaja besar, tetapi tidak terhingga dan mengandungi banyak salinan tepat anda dan lebih banyak lagi "hampir salinan" anda, menjalani semua kemungkinan versi kehidupan anda dalam alam semesta selari dua jenis. Sekiranya teori ini disahkan betul, maka walaupun terdapat sesuatu yang salah dengan hujah dari fizik kuantum (saya memberikannya di atas apabila saya bercakap tentang salinan saya pada basikal yang tidak sampai ke sekolah), masih ada sebilangan besar Maxes lain yang tidak terhingga dalam sistem suria di suatu tempat di angkasa yang jauh yang hidup sama persis sehingga saat yang sama dan memutuskan untuk tidak melihat ke kanan.

Dalam erti kata lain, penemuan dalam fizik telah mencabar beberapa andaian asas kami tentang realiti baik dalam mikrokosmos dan makrokosmos. Banyak idea tentang realiti diuji dengan teruk, walaupun pada skala pertengahan yang sepadan dengan manusia, apabila kita menggunakan neurosains untuk menembusi otak kita ( Ch. 11).

Bagaimana pula dengan misteri yang perlu diselesaikan? Menjawab soalan ini adalah matlamat utama buku ini. Dalam ch. Dalam Bab 10–12, kita akan melihat hubungan yang menarik antara pengkomputeran, matematik, fizik dan kesedaran. Saya juga akan berkongsi dengan anda idea saya (pada pandangan pertama gila): dunia fizikal kita bukan sahaja diterangkan matematik, dia dan ada matematik yang menjadikan kita sedar diri bahagian objek matematik gergasi. Ini membawa kita kepada keluarga alam semesta selari yang baharu dan terkini, sangat luas dan eksotik sehingga semua keanehan yang disebutkan di atas pudar jika dibandingkan, dan ia memaksa kita membuang idea semula jadi kita yang terdalam tentang realiti.

nasi. 1.1. Melihat realiti melalui lensa fizik, kita melihat bahawa ia menggambarkan corak dan corak. Tetapi bagi saya, matematik adalah lebih daripada jendela ke dunia. Saya berhasrat untuk meyakinkan anda bahawa dunia fizikal kita bukan sahaja digambarkan oleh matematik, tetapi matematik itu sendiri, atau lebih tepat lagi, struktur matematik.

Soalan yang paling penting

Dari mana datangnya semua ini? Bagaimana ia akan berakhir? Seberapa besar semua ini? Mungkin semua budaya manusia telah bertanya soalan-soalan ini dan mendapat jawapan dalam bentuk mitos, legenda dan doktrin agama. Isu-isu ini sangat kompleks sehingga tidak ada konsensus global mengenainya ( nasi. 1.2). Jawapan berbeza-beza secara meluas, dan sekurang-kurangnya beberapa perbezaan ini kelihatan mencerminkan perbezaan dalam gaya hidup. Oleh itu, dalam mitos orang Mesir kuno, yang bergantung pada banjir Sungai Nil, semua yang wujud di dunia kita berasal dari air. Dan mitologi Scandinavia mendakwa bahawa kehidupan datang dari api dan ais.

Persoalan besar lain yang ditimbulkan oleh budaya kuno tidak kurang asasnya. Apa yang sebenarnya? Adakah terdapat sesuatu yang lebih dalam realiti daripada yang dapat kita lihat?“Ya,” jawab Plato. Ahli falsafah Yunani kuno membandingkan orang dengan banduan yang menghabiskan seluruh hidup mereka di dalam gua, dalam rantai. Mereka melihat dinding dengan bayang-bayang jatuh di atasnya dan menjadi yakin bahawa bayang-bayang ini adalah realiti. Plato berhujah bahawa apa yang kita panggil realiti hanyalah idea yang terhad dan terpesong, dan untuk lebih dekat memahaminya, kita mesti membebaskan diri kita daripada belenggu mental.

nasi. 1.2. Banyak persoalan kosmologi yang kita sentuh dalam buku ini telah menarik perhatian pemikir selama berabad-abad, tetapi persetujuan sejagat tidak pernah dicapai. Klasifikasi yang ditunjukkan dalam rajah adalah berdasarkan pembentangan oleh pelajar siswazah MIT David Hernandez dalam kelas kosmologi 2011 saya. Perlu diingat bahawa klasifikasi yang dipermudahkan dijamin tidak tepat: banyak ajaran agama mempunyai cabang, dan ada yang jatuh ke dalam beberapa kategori sekaligus. Sebagai contoh, agama Hindu mengandungi unsur-unsur ketiga-tiga konsep penciptaan: menurut satu legenda, kedua-dua dewa pencipta Brahma dan Alam Semesta timbul daripada telur, yang seterusnya timbul daripada air.

Beberapa jawapan kepada soalan: "Apakah realiti?"

Jika fizik telah mengajar saya apa-apa, Plato betul. Sains fizikal moden telah menjelaskan dengan jelas bahawa sifat realiti bukanlah seperti yang kelihatan. Tetapi jika ya, apakah realiti? Apakah hubungan antara realiti dalaman kesedaran kita dan realiti luaran? Apa yang akhirnya terdiri daripada segala-galanya? Bagaimana semuanya berfungsi? kenapa? Adakah semuanya mempunyai makna, dan jika ya, apakah itu? Dan (untuk meminjam formula dari Douglas Adams) apakah jawapan kepada "persoalan utama kehidupan, alam semesta, dan segala-galanya?"

Pemikir telah menawarkan pelbagai jawapan yang mengagumkan kepada persoalan tentang realiti, dan ada juga yang cuba menolak soalan itu.

Buku ini (dan sememangnya kerjaya saintifik saya) adalah percubaan peribadi untuk menjawab soalan ini. Sebahagian daripada sebab polifoni adalah jelas bahawa pemikir telah menafsirkannya secara berbeza. Perkataan "realiti" mempunyai banyak konotasi. Saya menggunakannya untuk merujuk kepada sifat asas dunia fizikal luaran di mana kita adalah sebahagian daripadanya, dan saya komited untuk mencari pemahaman yang lebih baik mengenainya. Tetapi apakah pendekatan saya?

Sebagai seorang budak sekolah, pada suatu petang saya mula membaca Death on the Nile oleh Agatha Christie. Walaupun saya menyedari bahawa penggera ditetapkan pada pukul tujuh pagi, saya tidak meletakkan buku itu sehingga misteri itu diselesaikan sekitar pukul empat pagi. Cerita detektif telah menarik minat saya sejak kecil, dan ketika saya berumur dua belas tahun, saya membuka kelab detektif dengan rakan sekelas saya Andreas Bette, Matthias Bottner dan Ula Hanson. Kami tidak menangkap seorang penjenayah, tetapi kami terpesona dengan idea untuk menyelesaikan teka-teki. Bagi saya, persoalan tentang realiti adalah kisah detektif yang muktamad, dan saya amat bertuah kerana berpeluang meluangkan masa untuk menyelesaikannya. Saya akan memberitahu anda tentang kes-kes apabila rasa ingin tahu memaksa saya untuk duduk sehingga pagi, tidak mempunyai kekuatan untuk berhenti, sehingga teka-teki itu dapat diselesaikan. Kecuali saya tidak membaca buku, saya cuba mendapatkan persamaan matematik yang saya tahu boleh membawa saya kepada jawapan.

Saya seorang ahli fizik dan mengambil pendekatan fizikal kepada misteri realiti. Ini bermakna bahawa saya bermula dari soalan-soalan yang hebat - berapa besar Alam Semesta dan dari apakah segala-galanya? – dan saya bekerja dengan mereka seperti teka-teki detektif: Saya menggabungkan pemerhatian yang berjaya dengan penaakulan dan menyemak semua versi.

Perjalanan bermula

Pendekatan fizikal? Bukankah ini cara terbaik untuk mengubah sesuatu yang menarik menjadi sesuatu yang membosankan? Apabila rakan penumpang dalam pesawat bertanya kepada saya apa yang saya lakukan, saya mempunyai dua pilihan untuk menjawab. Apabila saya bersedia untuk berbual, saya katakan astronomi, dan ia sentiasa membawa kepada perbualan yang menarik. 2
Perbualan ini kadang-kadang bermula seperti ini: "Oh, astrologi! Saya Virgo." Untuk meletakkannya dengan lebih tepat: "Kosmologi," maka saya sering mendengar: "Oh, kosmetologi!" – dan kemudian ikuti soalan tentang pensel dan maskara.

Jika saya tidak cenderung untuk bercakap, maka saya menjawab bahawa saya sedang belajar fizik, dan sebagai tindak balas saya biasanya mendengar sesuatu seperti: "Oh, tetapi bagi saya ini adalah subjek yang paling teruk di sekolah" - dan mereka tidak mengganggu saya sehingga tamat penerbangan.

Malah, fizik juga merupakan subjek yang paling tidak saya gemari. Saya masih ingat pelajaran fizik pertama saya. Dengan suara yang membosankan, guru mengumumkan bahawa kami akan mengkaji konsep ketumpatan. Ketumpatan itu adalah jisim dibahagikan dengan isipadu, dan oleh itu, jika jisim itu dan itu, dan isipadu adalah itu dan itu, kita boleh mengira ketumpatan. Segala yang berlaku selepas itu dikenang bagaikan dalam kabus. Setiap kali percubaan guru gagal, dia memarahi kelembapan dan berkata: "Semuanya berfungsi pada waktu pagi." Saya juga masih ingat bagaimana rakan-rakan saya tidak dapat memahami mengapa mereka tidak dapat berbuat apa-apa sehingga saya mengakui bahawa saya telah meletakkan magnet di bawah osiloskop mereka.

Apabila tiba masanya untuk pendidikan tinggi, saya tidak mahu belajar fizik dan disiplin teknikal lain, tetapi memilih Sekolah Ekonomi Stockholm dan pengkhususan dalam isu alam sekitar. Saya ingin membuat sumbangan sederhana untuk menjadikan planet kita tempat yang lebih baik, dan saya merasakan bahawa masalah utama bukanlah kekurangan penyelesaian teknikal, tetapi kita tidak menggunakan teknologi yang kami ada dengan betul. Saya percaya bahawa cara terbaik untuk mempengaruhi orang adalah melalui dompet mereka, dan saya terpikat dengan idea insentif ekonomi yang akan meletakkan sifat mementingkan diri dalam perkhidmatan untuk kepentingan awam. Malangnya, tidak lama kemudian ilusi saya hancur dan saya membuat kesimpulan bahawa ekonomi pada asasnya adalah satu bentuk pelacuran intelektual: anda mendapat ganjaran dengan memberitahu kuasa yang mereka mahu dengar. Apa sahaja yang ingin dilakukan oleh ahli politik, akan sentiasa ada penasihat ekonomi yang akan mewajarkan mengapa ini yang perlu dilakukan. Franklin Roosevelt mahu meningkatkan perbelanjaan kerajaan, jadi dia mendengar John Maynard Keynes, dan Ronald Reagan mahu mengurangkan perbelanjaan kerajaan dan mendengar Milton Friedman.

Pada masa itu rakan sekelas saya Johan Oldhoff memberi saya sebuah buku yang menjadi nasib saya - "Sudah tentu anda bergurau, Encik Feynman!" Saya tidak pernah bertemu dengan Feynman, tetapi kerana dia, perhatian saya beralih kepada fizik. Walaupun buku itu, secara amnya, bukan mengenai fizik (pengarang bercakap dengan lebih terperinci, contohnya, tentang cara memilih kunci atau mengambil seorang gadis), anda boleh membaca antara baris bahawa lelaki ini jatuh cinta dengan fizik. Ini menarik minat saya. Jika anda melihat seorang lelaki biasa memegang seorang wanita yang menakjubkan di lengannya, anda mungkin akan fikir anda kehilangan sesuatu. Mungkin dia melihat kebaikan tersembunyinya. Tiba-tiba saya merasakan perkara yang sama tentang fizik: apakah yang Feynman lihat di dalamnya yang saya terlepas di sekolah?

Saya hanya perlu memikirkannya. Saya mengambil jilid pertama "Feynman Lectures on Physics" dari rak buku ayah saya dan mula membaca: "Jika, sebagai akibat daripada beberapa malapetaka, semua pengetahuan saintifik terkumpul hilang dan hanya satu frasa yang diwariskan kepada generasi hidup yang akan datang. makhluk, maka pernyataan apakah yang tersusun dalam kata-kata yang paling sedikit yang akan menyampaikan paling banyak maklumat?”

Wah! Lelaki ini secara mutlak tak nampak macam cikgu fizik saya! Feynman meneruskan: "Saya percaya bahawa ini adalah - hipotesis atom: semua jasad terdiri daripada atom - jasad kecil yang bergerak berterusan, tertarik pada jarak yang dekat, tetapi menolak jika salah satu daripadanya ditekan lebih rapat kepada yang lain" 3
petikan oleh: Feynman, R., Layton, R., Sands, M. Feynman memberi kuliah fizik. Vol. 1. Sains moden alam semula jadi. Undang-undang mekanik. M.: Mir, 1965. P. 23. – Nota lorong

Ia seperti mentol menyala di kepala saya. Saya duduk terpesona. Saya berasa seperti saya mengalami pengalaman keagamaan. Saya akhirnya dapat memahaminya! Saya mendapat wahyu, dan mengikuti Feynman, saya menyedari: fizik ialah pengembaraan intelektual yang paling menarik, usaha untuk memahami misteri terdalam Alam Semesta kita. Fizik tidak mengubah sesuatu yang menarik kepada sesuatu yang membosankan. Sebaliknya, ia membantu kita melihat dengan lebih jelas, menjadikan dunia lebih indah dan penuh keajaiban. Apabila saya menunggang basikal untuk bekerja pada musim luruh, saya melihat keindahan pokok berwarna emas, oren dan merah. Tetapi melihat pokok-pokok ini melalui lensa fizik mendedahkan keindahan yang lebih hebat, yang ditangkap dengan hebat dalam petikan Feynman pada epigraf bab ini. Dan semakin dekat saya melihat, semakin banyak rahmat yang saya perhatikan: dalam ch. 3 kita akan mendapati bahawa pokok akhirnya muncul dari bintang, dan dalam Bab. 8 kita akan melihat bahawa kajian tentang objek dari mana ia tersusun menunjukkan kewujudan alam semesta selari.

Pada masa itu saya mempunyai teman wanita yang belajar fizik di Institut Teknologi Diraja, dan saya mendapati buku teksnya lebih menarik daripada saya. Hubungan kami sudah lama berakhir, tetapi cinta saya pada fizik masih hidup. Memandangkan pendidikan tinggi di Sweden adalah percuma, saya mendaftar di universitinya tanpa memberitahu pentadbiran Sekolah Ekonomi Stockholm tentang kehidupan berganda saya. Oleh itu secara rasmi memulakan siasatan detektif saya, dan buku ini adalah laporan yang ditulis seperempat abad kemudian.

Jadi apa itu realiti? Saya telah memberikan bab ini tajuk yang begitu berani untuk tidak dengan angkuh mengenakan jawapan yang sedia dibuat (walaupun kita akan meneroka beberapa kemungkinan yang sangat menarik di bahagian akhir buku), tetapi sebaliknya untuk menjemput anda untuk menyertai pencarian saya sendiri dan berkongsi pemikiran saya dan keterujaan tentang kesedaran yang berkembang ini adalah satu misteri. Saya fikir anda, seperti saya, akan membuat kesimpulan bahawa apa pun realiti, ia berbeza secara radikal daripada apa yang kita fikirkan. Saya harap anda mendapati, seperti yang saya lakukan, ia memberikan kerumitan setiap hari seperti tiket tempat letak kereta dan kesedihan dimensi yang berbeza, menjadikannya lebih mudah untuk melepasinya dan menikmati sepenuhnya kegembiraan dan misteri kehidupan.

Apabila saya membincangkan idea untuk buku ini dengan John Brockman, yang kemudiannya akan menjadi ejen sastera saya, dia sangat jelas: "Apa yang saya mahukan bukanlah buku teks, tetapi buku peribadi anda." Jadi saya menulis sejenis autobiografi saintifik. Walaupun ia lebih mengenai fizik berbanding saya, ia pastinya bukan buku sains popular biasa anda, yang ingin memberikan gambaran keseluruhan objektif fizik yang mencerminkan konsensus yang telah ditetapkan dan memberikan ruang yang sama kepada semua sudut pandangan yang lain. Sebaliknya, ia adalah penerokaan peribadi ke dalam sifat realiti, dan saya harap anda menikmati melihatnya melalui mata saya. Bersama-sama kita akan meneliti bukti yang saya anggap paling penting dan cuba memahami apa yang ditunjukkannya.

nasi. 1.3. Jika anda telah membaca banyak buku sains popular moden dan merasakan anda memahami apa itu ruang melengkung, Big Bang, latar belakang gelombang mikro kosmik, tenaga gelap, mekanik kuantum, dll., anda mungkin ingin mencuba melangkau Bab. 2, 3, 4 dan 7 dengan hanya melihat "Ringkasan" di hujung setiap satu. Jika anda seorang ahli fizik profesional, anda boleh melangkau Ch. 5. Walau bagaimanapun, banyak konsep yang mungkin kelihatan biasa adalah sangat halus, dan jika anda tidak dapat menjawab semua soalan 1–6 dalam Bab. 2, maka saya harap anda akan mempelajari bab pertama.

Kami memulakan perjalanan dengan bagaimana penemuan saintifik baru-baru ini telah mengubah konteks persoalan tentang realiti. Fizik telah memberi penerangan tentang realiti luaran dalam yang terbesar ( Ch. 2–6) dan kecil ( Ch. 7–8) skala. Dalam Bahagian I, kita akan melihat persoalan tentang betapa besarnya alam semesta, dan kita akan mendekati jawapannya dengan beralih kepada skala kosmik yang lebih besar dan lebih besar. Pada masa yang sama, kami akan mengkaji buaian kosmik kami dan dua jenis alam semesta selari, di sepanjang jalan menemui tanda-tanda bahawa ruang pada dasarnya adalah matematik. Dalam Bahagian II, kita akan menangani persoalan tentang apa semuanya dibuat dan menyelami mikrokosmos subatomik. Kita akan melihat jenis ketiga alam semesta selari dan mendapati bahawa asas "blok binaan" jirim juga pada asasnya adalah matematik. Dalam Bahagian III, mari kita berundur dan fikirkan tentang perkara ini tentang sifat asas realiti. Mari kita mulakan dengan berhujah bahawa kegagalan kita untuk memahami kesedaran tidak menghalang kita daripada memahami sepenuhnya realiti fizikal luaran. Kemudian mari kita menangani idea saya yang paling radikal dan kontroversi, bahawa realiti asas adalah matematik semata-mata; Mari menterjemahkan konsep seperti "rawak," "kerumitan," dan juga "berubah" ke dalam status ilusi dan mencari tanda-tanda kewujudan peringkat keempat dan terakhir alam semesta selari. Perjalanan akan berakhir dalam Bab. 13, apabila kita pulang ke rumah dan mempertimbangkan apakah ini semua bermakna untuk masa depan kehidupan di Alam Semesta, untuk manusia, dan untuk anda secara peribadi.

Buku:"Alam Semesta Matematik Kita"

Keluar: 2017

Penerbit: AST: CORPUS

Bahasa asal: Inggeris

Tajuk asal: Alam Semesta Matematik kita

Mengenai penulis

Max Tegmark ialah seorang saintis terkenal di dunia: dua ratus penerbitan, sebutan berterusan dalam media. Menganalisis data dari kapal angkasa WMAP, Tegmark, bersama isterinya, Angelica de Oliveira-Costa, membuktikan bahawa ruang tidak sama di mana-mana - beberapa helah matematik memungkinkan untuk mengesan paksi simetri yang melalui seluruh Alam Semesta, yang secara umum tidak boleh wujud, kerana ia tidak boleh wujud sekali-kali. Lebih daripada segala-galanya, Tegmark suka berhujah bahawa segala-galanya di dunia ini dikawal oleh matematik, dan jika terdapat penerangan matematik yang konsisten tentang sesuatu, maka sesuatu itu pasti akan ditemui di suatu tempat. Untuk memastikan pengiraan matematiknya yang rumit difahami bukan sahaja oleh rakan-rakan profesornya, dia menulis sebuah buku popular, "Our Mathematical Universe," di mana dia menerangkan perkara-perkara kompleks yang menyukarkan fikiran dalam bahasa yang sangat mudah.

Mengenai buku

Menurut Tegmark, semuanya adalah matematik, begitu juga sebaliknya. Tetapi sebelum meneruskan untuk membuktikan tesis utama ini, saintis dengan lembut membawa pembaca terkini, bermula, mengikut tradisi semua pempopular sains angkasa, dengan orang Yunani kuno. Secara beransur-ansur, pembaca seolah-olah bebas membuktikan bahawa Bumi adalah bulat, sistem suria adalah Tanah Air kita, dan kematian panas Alam Semesta tidak dapat dielakkan. Tegmark memberi tumpuan, sudah tentu, pada apa yang dia sendiri tahu dengan baik - pada anjakan merah galaksi, yang dia sendiri belajar untuk masa yang lama, pada sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik, mengkaji yang dia buat penemuan utamanya, dan pada teori Big Bang (yang merupakan teori, dan bukan sitkom popular).

Dengan mengikuti alasan penulis, anda sekurang-kurangnya boleh memahami secara kasar apa yang pada dasarnya mustahil untuk difahami - contohnya, dalam teori bahawa dunia mempunyai bentuk donat (torus), tetapi pada masa yang sama kekal tidak terhingga. Sepanjang perjalanan, Tegmark mengemukakan banyak soalan. yang dia sendiri jawab. Format ini sangat memudahkan pengenalan kepada prinsip kompleks kosmologi moden. Berikut ialah contoh: bagaimanakah ruang tak terhingga muncul dalam masa terhingga Letupan Besar? Mula-mula anda perlu membaca keseluruhan bab sebelumnya tentang inflasi angkasa, tetapi apabila pembaca telah menguasai bab ini, jawapannya akan menjadi jelas, yang berbunyi seperti ini: "Inflasi menjana bilangan galaksi yang tidak terhingga dan berterusan selama-lamanya."

Setelah memberitahu semua perkara yang boleh diceritakan tentang Big Bang tanpa persamaan dan graf, Tegmark meneruskan kepada perkara yang benar-benar hebat, seperti alam semesta multiverse dan selari. Dia menjelaskan bahawa hipotesis tentang alam semesta selari bukanlah (belum) teori, tetapi membayangkan teori bahawa ahli fizik akan atau tidak akan membina pada masa hadapan. Tanpa kata-kata ringkas, Tegmark meringkaskan pendapat yang mendominasi komuniti saintifik hari ini mengenai hipotesis tentang multiverse dan semua orang yang menggunakan minda dengan perkembangan mereka. "Walaupun alam semesta selari ini kekal sebagai subjek perdebatan, kritikan utama terhadapnya telah berubah daripada 'Ia tidak masuk akal dan saya benci' kepada 'Saya benci.'" Senang membaca saintis yang serius yang mempunyai rasa humor yang baik.

Oleh itu, secara beransur-ansur merumitkan topik dan beralih daripada soalan khas kepada soalan umum, Tegmark membawa pembaca kepada sebab di mana segala-galanya bermula - kepada cerita tentang hipotesisnya tentang alam semesta matematik (GM). Berikut adalah dua postulatnya:

1. Terdapat realiti fizikal luaran, bebas sepenuhnya daripada orang.

2. Realiti fizikal luaran kita adalah struktur matematik.

Hipotesis ini, jika dibangunkan dengan betul, boleh mendakwa sebagai Holy Grail fizik - Teori Umum Segala-galanya, Tegmark percaya - atau, sebaliknya, percaya. Struktur matematik yang dibincangkan dalam kedudukan kedua GMW adalah kekal dan tidak berubah, dan di dalamnya semuanya wujud sebagai pelaksanaan dalam data tertentu, sama seperti titik pada graf fungsi wujud sebagai sebahagian daripada fungsi. Perkara tersebut adalah, sebagai contoh, masa dan ruang. Manusia juga merupakan struktur matematik, hanya satu yang luar biasa - sedar diri.

Daripada dua peruntukan GMW, banyak kesimpulan yang dibuat, fizikal dan falsafah, tentang fitrah manusia, ilmu dan iman. Akibatnya, buku itu, yang bermula dengan cerita tentang perkara mudah - pasang surut, planet, dan paralaks, bertukar menjadi katekismus matematik. Penulis hanya mengatakan bahawa: bukan "Saya telah membuktikan multiverse peringkat IV," yang akan menjadi tipu daya, tetapi "Saya percaya pada multiverse peringkat IV." Ahli sains itu disokong dalam imannya yang bersemangat dengan keinginan untuk memahami Alam Semesta. Selepas melalui teori yang sedia ada, petunjuk pada teori dan hipotesis, dia memilih satu yang tidak membayangkan ambang asas untuk kemungkinan memahami intipati sesuatu - dan menjadikannya sebagai agamanya. Satu-satunya perkara yang membezakannya dengan fanatik ialah Tegmark mengakui bahawa imannya salah. Jika bukti ini pernah ditemui, saintis itu, sudah tentu, mengakui kekalahan. Tetapi pada masa yang sama dia akan berasa sedih yang tidak terhingga.

Max Tegmark

Alam semesta matematik kita. Dalam mencari sifat asas realiti

Rumah penerbitan CORPUS ®

* * *

Didedikasikan untuk Meiya

Bab 1. Apakah realiti?

Pokok kebanyakannya diperbuat daripada udara. Membakar, mereka kembali ke udara semula, dan dalam api mereka haba nyalaan suria, yang terikat semasa perubahan udara menjadi kayu, dilepaskan. Dan sejumlah kecil abu yang tinggal adalah bahagian yang bukan berasal dari udara, tetapi dari tanah padat.

Richard Feynman

Terdapat banyak sifat, kawan Horatio, yang tidak pernah diimpikan oleh orang bijak kita.

William Shakespeare

Tidak seperti yang kelihatan

Walau bagaimanapun, tidak semuanya seperti yang kelihatan pada pandangan pertama. Ini terpakai kepada kedua-dua trak dan realiti seperti itu. Ini bukan sahaja dibincangkan oleh ahli falsafah dan penulis fiksyen sains, tetapi juga dibuktikan oleh hasil eksperimen fizikal. Ahli fizik telah mengetahui selama satu abad bahawa keluli pepejal kebanyakannya adalah ruang kosong. Nukleus atom, membentuk 99.95% daripada jisimnya, adalah bola kecil yang menduduki kira-kira 0.0000000000001% daripada isipadunya, dan hampir vakum ini dianggap sebagai pepejal hanya disebabkan oleh daya elektrik yang sangat dipercayai memegang nukleus di tempatnya. Selain itu, saintis telah mendapati bahawa zarah subatom nampaknya boleh berada di beberapa tempat pada masa yang sama. Misteri ini adalah intipati fizik kuantum ( Ch. 7). Tetapi jika saya terdiri daripada zarah sedemikian, dan ia boleh berada di dua tempat sekaligus, tidakkah perkara yang sama berlaku kepada saya? Sebenarnya, tiga saat sebelum kemalangan itu, saya secara tidak sedar membuat keputusan: adakah saya perlu melihat ke kiri, di mana saya sentiasa membelok dalam perjalanan ke Gimnasium Blakebergs, kerana tidak pernah ada lalu lintas di persimpangan jalan - atau saya perlu melihat ke kanan, untuk berjaga-jaga? Pagi itu pada tahun 1985, keputusan spontan yang malang membawa saya ke ambang kematian. Semuanya bergantung pada sama ada satu atom kalsium akan terkena sinaps tertentu dalam korteks prefrontal saya, menyebabkan neuron tertentu itu menyala dan menghantar isyarat elektrik yang akan mencetuskan rangkaian aktiviti dalam neuron lain yang secara kolektif mengekodkan pemikiran "Don' jangan risau.” Jadi, jika atom kalsium pada mulanya berada dalam dua kedudukan yang sedikit berbeza sekaligus, maka setengah saat kemudian mata saya akan melihat ke dua arah sekaligus, beberapa saat kemudian basikal saya akan berada di dua tempat pada masa yang sama, dan sedikit kemudian saya akan hidup pada masa yang sama, dan mati. Ahli fizik kuantum terkemuka dunia sedang berdebat secara emosi sama ada sesuatu benar-benar berlaku yang menyebabkan dunia kita berpecah kepada alam semesta selari dengan sejarah yang berbeza, atau sama ada persamaan Schrödinger, undang-undang pergerakan kuantum asas, benar-benar perlu diperbetulkan. Jadi adakah saya benar-benar mati? Dalam realiti ini, ini hampir berlaku kepada saya, tetapi adakah saya mati di alam semesta lain, sama nyata, di mana buku ini kekal tidak ditulis? Jika saya masih hidup dan mati, bolehkah kita menyesuaikan idea kita tentang apa itu realiti supaya semuanya masuk akal?

Dan akhir sekali: kita tahu bahawa persamaan matematik membuka tingkap kepada mekanik alam, yang digambarkan secara metafora dalam Rajah. 1.1. Tetapi mengapa dunia fizikal kita mempamerkan keteraturan matematik yang luar biasa yang membolehkan Galileo, wira-wira astronomi, mengisytiharkan alam sebagai buku "ditulis dalam bahasa matematik", dan pemenang Nobel Eugene Wigner bercakap tentang "keberkesanan matematik yang tidak dapat difahami dalam sains semula jadi" sebagai misteri yang memerlukan penyelesaian? Menjawab soalan ini adalah matlamat utama buku ini. Dalam ch. Dalam Bab 10–12, kita akan melihat hubungan yang menarik antara pengkomputeran, matematik, fizik dan kesedaran. Saya juga akan berkongsi dengan anda idea saya (pada pandangan pertama gila): dunia fizikal kita bukan sahaja diterangkan matematik, dia dan ada matematik yang menjadikan kita sedar diri bahagian objek matematik gergasi. Ini membawa kita kepada keluarga alam semesta selari yang baharu dan terkini, sangat luas dan eksotik sehingga semua keanehan yang disebutkan di atas pudar jika dibandingkan, dan ia memaksa kita membuang idea semula jadi kita yang terdalam tentang realiti.

Bagaimana untuk menjawab soalan tentang intipati kehidupan, Alam Semesta, dan lain-lain? Dalam novel fiksyen sains lucu Douglas Adams, The Hitchhiker's Guide to the Galaxy, komputer memberikan jawapan sebagai nombor: "42." Walau bagaimanapun, bahagian yang paling sukar ialah mencari jawapan yang betul. Saya faham bahawa Douglas Adams bergurau. Tetapi dia tidak akan menafikan bahawa matematik telah memberikan sumbangan besar untuk mendedahkan rahsia Alam Semesta.

Boson Higgs telah diramalkan oleh instrumen yang sama yang menemui planet Neptun, dan gelombang radio diramalkan menggunakan matematik. Seperti yang anda ketahui, Galileo mengisytiharkan bahawa Alam Semesta adalah "buku hebat" yang ditulis dalam bahasa matematik. Mengapa Alam Semesta kita kelihatan begitu matematik kepada kita? Bagaimana untuk memahami ini? Dalam buku baru saya, Our Mathematical Universe, saya menerangkan bahawa Alam Semesta bukan sahaja digambarkan oleh matematik, tetapi ia sendiri adalah matematik dalam erti kata bahawa kita semua adalah elemen objek matematik gergasi, yang seterusnya merupakan sebahagian daripada multiverse - sangat gergasi. , menjadikan seluruh multiverses yang telah diperkatakan dalam beberapa tahun kebelakangan ini kelihatan kecil jika dibandingkan.

Di sekelilingnya adalah matematik!

Apakah jenis matematik yang akan kita bincangkan? Matematik yang hanya mengkaji nombor? Lihat sekeliling anda dan anda mungkin dapat melihat sebilangan kecil nombor di suatu tempat (katakan, nombor halaman dalam terbitan terbaru Scientific American), tetapi nombor ini hanyalah simbol yang dicipta dan dicetak oleh orang, jadi apabila kita bercakap tentang hakikat bahawa Alam Semesta sememangnya objek matematik, maka kita, sudah tentu, tidak bermaksud nombor ini.

Ramai orang menyamakan matematik dengan aritmetik - ini disebabkan oleh pengaruh sistem pendidikan kita. Walau bagaimanapun, bertentangan dengan kepercayaan popular, ahli matematik juga mengkaji struktur abstrak lain yang jauh lebih pelbagai daripada nombor, termasuk objek geometri. Sebagai contoh, kita sentiasa dikelilingi oleh pelbagai bentuk dan badan geometri yang berbeza, bukan? (Benda yang dicipta oleh manusia, seperti buku saya dalam bentuk parallelepiped, tidak diambil kira di sini.) Lempar kerikil selari ke tanah, dan anda akan melihat betapa sempurnanya garisan trajektori yang dicipta oleh alam semula jadi! Trajektori jasad yang dilontar adalah sejenis parabola terbalik.

Mari kita tanya satu lagi soalan: dalam orbit apakah badan kosmik bergerak? Dan di sini kita akan menemui pelbagai jenis angka yang sama - elips. Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa parabola dan elips adalah berkaitan antara satu sama lain: jika paksi utama elips dipanjangkan dengan banyak, elips akan cenderung lebih dan lebih ke arah parabola; Oleh itu, semua trajektori, dalam anggaran, adalah jenis elips.
Secara beransur-ansur, orang menemui banyak bentuk dan angka lain yang menampakkan diri dalam alam semula jadi bukan sahaja semasa pergerakan atau di bawah pengaruh graviti, tetapi juga ketika mengkaji fenomena lain - elektrik, kemagnetan, cahaya, haba, proses kimia, radioaktiviti dan zarah subatom. Bentuk-bentuk inilah yang terkandung dalam undang-undang fizik, yang boleh diterangkan menggunakan persamaan matematik dengan cara yang sama seperti kita menerangkan bentuk elips.

Persamaan bukan satu-satunya manifestasi matematik. Selain mereka, terdapat juga nombor.

Peta kosmos yang tepat mengesahkan idea alam semesta rata yang tidak terhinggaAhli astronomi telah mengukur, dalam ketepatan 1%, jarak antara galaksi lebih daripada enam bilion tahun cahaya, membolehkan mereka membuat kesimpulan tentang bentuk Alam Semesta.

Dalam kes ini, saya tidak bercakap tentang nombor - ciptaan manusia (seperti nombor halaman dalam buku ini), tetapi tentang nombor yang mencerminkan sifat asas realiti fizikal kita. Sebagai contoh, berapa banyak pensel yang perlu anda ambil dan susunkannya supaya ia berserenjang, i.e. pada sudut 90 darjah antara satu sama lain? - Tiga pensel. Lihat, sebagai contoh, di mana-mana sudut dalam apartmen anda, dan di sana anda juga akan melihat tiga tepi di bahagian atas. Dari mana sebenarnya nombor tiga itu datang? Kami memanggil nombor ini sebagai dimensi ruang kami, tetapi mengapa ia betul-betul tiga, dan bukan empat atau dua atau empat puluh dua? Dan mengapa terdapat, sejauh yang kita tahu, tepat enam jenis quark di Alam Semesta? Di samping itu, apabila menerangkan sifat, kita juga menggunakan nombor yang dipanggil perpuluhan, apabila, sebagai contoh, kita mengatakan bahawa "proton adalah 1836.15267 kali lebih berat daripada elektron." Daripada hanya 32 nombor sedemikian, ahli fizik boleh memperoleh sebarang pemalar fizikal lain yang pernah ditemui.

Alam Semesta dicirikan oleh kualiti matematik tertentu, yang menunjukkan dirinya semakin banyak, semakin dalam seseorang menembusi Alam Semesta. Dalam satu perkataan, apa yang perlu dilakukan dengan semua manifestasi matematik ini dalam dunia fizikal di sekeliling kita? Kebanyakan rakan fizik saya hanya menyimpulkan bahawa alam semula jadi, atas sebab tertentu, diterangkan dalam bahasa matematik, sekurang-kurangnya lebih kurang. Tetapi saya yakin bahawa kita perlu pergi lebih jauh. Saya tertanya-tanya adakah anda akan mendapati lebih banyak makna dalam teori saya daripada profesor yang mengatakan ia akan merosakkan kerjaya saintifik saya?

Hipotesis Alam Semesta Matematik

Ruang berbiji supernova dengan unsur berat di Alam Semesta awalPara saintis menggunakan teleskop angkasa sinar-X Suzaku Jepun meneliti taburan besi dalam gugusan galaksi Perseus, yang terletak 250 juta tahun cahaya jauhnya.

Saya terpesona dengan sifat matematik alam semesta ini semasa masih seorang pelajar siswazah. Pada suatu petang pada tahun 1990 di Berkeley, ketika saya sedang duduk dengan rakan saya Bill Poirier dan bercakap tentang sifat sesuatu, satu pemikiran tiba-tiba terlintas di fikiran saya: realiti di sekeliling kita tidak hanya digambarkan oleh matematik - ia sendiri adalah matematik, walaupun dalam cara yang sangat spesifik; Lebih-lebih lagi, saya tidak bercakap tentang beberapa aspek realiti, tetapi tentang semua realiti secara keseluruhan, termasuk manusia.

Tekaan awal saya ialah i.e. hipotesis tentang realiti di sekeliling kita - telah dirumuskan seperti berikut: terdapat realiti fizikal luaran yang sepenuhnya bebas daripada manusia. Apabila kita memperoleh pembinaan spekulatif tertentu daripada teori, maka untuk kemudahan penetapan kita perlu memperkenalkan konsep dan perkataan baru, sebagai contoh, "proton", "atom", "molekul", "sel", "bintang", dll. Harus diingat bahawa semua konsep ini dicipta oleh orang, bagaimanapun, pada dasarnya, semuanya boleh digambarkan tanpa pengaruh subjektif seseorang.

Tetapi jika kita menganggap bahawa realiti wujud secara bebas daripada manusia, maka untuk menggambarkannya sepenuhnya kita juga memerlukan bantuan makhluk luar angkasa atau superkomputer yang tidak mengetahui konsep saintifik kita. Ini adalah bagaimana hipotesis alam semesta matematik timbul, yang mendakwa bahawa realiti fizikal luaran adalah struktur matematik.

Mari kita bayangkan bahawa anda mahu, sebagai contoh, untuk menerangkan trajektori bola keranjang kemenangan yang dilancarkan oleh pemain beberapa saat sebelum permainan tamat. Oleh kerana bola terdiri daripada zarah asas (quark dan elektron), maka, pada dasarnya, adalah mungkin untuk menerangkan trajektori setiap zarah tanpa merujuk kepada trajektori bola keranjang, sebagai contoh, seperti ini:

zarah No. 1 bergerak sepanjang parabola;
zarah No. 2 bergerak sepanjang parabola;
…
Nombor Zarah 138314159265358979323846264 bergerak sepanjang parabola.

Teleskop Planck menjelaskan "resipi" Alam Semesta dan umurnyaTeleskop Planck Eropah telah dilancarkan pada Mei 2009. Tugas utamanya adalah untuk mengimbas seluruh sfera cakerawala sekurang-kurangnya dua kali dan mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik - "gema" Big Bang.

Sudah tentu, kaedah menggambarkan pergerakan setiap zarah bola ini sangat tidak praktikal, kerana untuk menerangkan trajektori semua zarah akan mengambil lebih banyak masa daripada usia Alam Semesta. Tetapi ini tidak perlu dilakukan, kerana kita boleh mempertimbangkan bukan setiap zarah secara berasingan, tetapi keseluruhannya, yang bergerak sebagai satu keseluruhan - ia adalah untuk menetapkan keseluruhan tunggal ini bahawa orang mencipta perkataan "bola", yang membolehkan kita menyimpan. masa dan seterusnya menerangkan pergerakan keseluruhan koleksi zarah.

Bola itu dicipta oleh manusia, tetapi perkara di atas berlaku dengan cara yang sama untuk objek semula jadi yang lain, seperti molekul, batu, bintang - kami memberikan nama objek ini untuk menjimatkan masa, serta untuk lebih jelas membayangkan fenomena semula jadi ini. Perkataan sebutan berguna, tetapi kami menyediakannya mengikut budi bicara dan sewenang-wenangnya.

Dan di sini timbul persoalan: adakah mungkin untuk mencari penerangan tentang dunia di sekeliling kita yang tidak bergantung pada pendapat subjektif kita? Sekiranya mungkin, maka ternyata perihalan objek di dunia sekeliling dan hubungan di antara mereka akan menjadi abstrak sepenuhnya, dan sebarang perkataan dan simbol akan berubah menjadi label-petunjuk mudah yang tidak bergantung pada pendapat manusia. . Dalam kes ini, hubungan antara objek akan dianggap sifatnya.

Matematik membantu ahli biologi mencipta virus "pembunuh" untuk sel-sel kanserBell, Karen dan rakan sekerja mereka cuba mencipta virus yang boleh memusnahkan sel adenokarsinoma buah pinggang. Menurut mereka, masalah utama virus tersebut adalah kebolehubahan sel kanser.

Untuk menjawab soalan ini anda perlu mempunyai pemahaman yang lebih mendalam tentang matematik. Menurut pakar logik, struktur matematik ialah satu set objek abstrak di mana perhubungan ditentukan. Pendekatan ini sangat berbeza dengan cara kebanyakan kita berfikir tentang matematik (sebagai hukuman, katakan, atau beberapa helah nombor).
Jadi, matematik moden prihatin dengan penerangan formal struktur yang boleh ditakrifkan secara abstrak, i.e. tanpa campur tangan manusia yang subjektif. Katakan simbol matematik hanyalah label kosong tanpa makna dalaman. Tidak kira bagaimana kita menulis penambahan mudah - dalam perkataan ("dua tambah dua sama dengan empat"), sebagai formula ("2 + 2 = 4"), atau dalam bahasa seperti Sepanyol ("dos mas dos igual a cuatro"). Bagaimana tepatnya kita menetapkan intipati dan perhubungan tidak begitu penting; kita tahu bahawa satu-satunya sifat integer ialah sifat yang menunjukkan hubungan antara mereka. Ternyata seseorang tidak mencipta struktur matematik - dia menemuinya, dan kemudian hanya mencipta tanda untuk menandakannya.

Oleh itu, dua perkara utama perlu diketengahkan: 1) hipotesis tentang kewujudan objektif dunia di luar manusia menganggap bahawa "teori segala-galanya" (huraian lengkap tentang realiti fizikal) tidak bergantung pada pendapat subjektif seseorang, dan 2) mana-mana versi penerangan objektif realiti adalah sejenis struktur matematik. Daripada ini mengikuti hipotesis Alam Semesta matematik (iaitu realiti fizikal di sekeliling kita, yang diterangkan oleh "teori segala-galanya," tidak lebih daripada struktur matematik). Pendek kata, jika anda percaya bahawa terdapat dunia fizikal yang bebas daripada manusia, maka anda juga mesti percaya bahawa realiti fizikal kita adalah struktur matematik. Segala-galanya di dunia kita adalah matematik sepenuhnya, termasuk setiap orang.

Kehidupan yang disucikan daripada subjektiviti

Ahli matematik telah mencapai nombor perdana yang memecahkan rekodNombor perdana baharu, yang tergolong dalam kelas nombor perdana Mersenne, ditulis sebagai 2^57885161-1, ia mempunyai 17425170 digit. Ia diterima pada 25 Januari pada komputer salah seorang peserta dalam projek GIMPS, profesor di University of Central Missouri Curtis Cooper.

Di atas kami menunjukkan cara orang membawa pendapat subjektif mereka kepada perihalan dunia di sekeliling mereka. Sekarang mari kita lihat dari sisi lain: bagaimana abstraksi matematik boleh mendedahkan intipati objektif, membersihkannya daripada subjektiviti yang diperkenalkan oleh manusia. Pertimbangkan "Permainan Abadi" yang terkenal dalam catur, di mana White terpaksa mengorbankan sejumlah besar keping untuk mencapai kemenangan - kedua-dua benteng, bishop, ratu, dan checkmate dengan bantuan dua kesatria, bishop dan beberapa bidak [the "Permainan Abadi" yang terkenal telah dimainkan pada tahun 1851 g - lebih kurang. terjemah]. Apabila pencinta catur memanggil permainan ini cantik, mereka tidak merujuk kepada daya tarikan pemain, papan catur atau kepingan, tetapi kepada entiti yang lebih abstrak, yang boleh dipanggil permainan abstrak, atau urutan pergerakan.

Catur terdiri daripada satu set objek abstrak (pelbagai buah catur, petak dua warna pada papan, dsb.), di mana perhubungan ditentukan. Sebagai contoh, hubungan antara sekeping catur dan segi empat sama ialah sekeping itu berdiri di atasnya. Satu lagi jenis perhubungan: figura bergerak di sepanjang sel tertentu. Dalam erti kata lain, anda boleh menerangkan set keping pada papan catur dan perhubungan di antara mereka dengan cara yang berbeza, contohnya, dengan menyatakannya pada papan itu sendiri, menggunakan penerangan lisan dalam bahasa Inggeris atau, katakan, Sepanyol, atau menandakannya secara algebra. . Tetapi jika kita membuang penerangan yang telah kita cipta, maka apa yang tinggal? Apakah objek yang mereka semua gambarkan? - Jawapan: "Permainan Abadi" itu sendiri, permainan catur sebagai abstraksi. Dalam erti kata lain, semua huraian setara permainan ini yang telah kami lakukan bercakap tentang perkara yang sama - tentang struktur matematik unik yang mendasari permainan catur.

Hipotesis alam semesta matematik mencadangkan bahawa kita hidup, boleh dikatakan, dalam "realiti hubungan" dalam erti kata bahawa sifat-sifat dunia di sekeliling kita tidak timbul daripada sifat-sifat bata binaan terhingga, tetapi daripada hubungan antara batu-bata tersebut. Akibatnya, realiti fizikal di sekeliling kita tidak dikurangkan kepada jumlah bahagiannya, tetapi melebihinya dalam erti kata bahawa realiti ini boleh mempunyai banyak sifat uniknya sendiri, manakala bahagiannya tidak mempunyai sifat dalaman sama sekali. Ternyata dunia di sekeliling kita bukan sahaja digambarkan menggunakan matematik, tetapi ia sendiri adalah matematik. Berdasarkan kesimpulan yang agak gila ini, kita mendapat bahawa orang adalah sebahagian daripada objek matematik gergasi yang sedar diri. Hasil daripada perkara di atas, seperti yang saya hujahkan dalam buku itu, status konsep biasa seperti "rawak", "kerumitan" dikurangkan dan konsep "ilusi" bahkan dipandang terlalu tinggi. Kini mungkin untuk membayangkan kewujudan alam semesta selari yang tidak pernah dilihat sebelum ini, begitu luas dan pelik sehingga menjadikan semua alam semesta aneh yang disebutkan di atas pucat jika dibandingkan, memaksa kita untuk meninggalkan banyak kepercayaan terdalam kita tentang realiti.

Apabila anda berhadapan dengan realiti yang begitu besar, anda berasa kecil dan tidak berdaya. Orang ramai pernah mengalami perasaan yang sama sebelum ini, apabila mereka tiba-tiba mengetahui bahawa dunia terhingga di sekeliling mereka sebenarnya hanyalah sebahagian kecil daripada struktur yang lebih besar - ini berlaku dengan planet dan sistem suria kita, Galaxy dan Alam Semesta kita, dan, mungkin, seluruh hierarki alam semesta selari, bersarang satu di dalam yang lain seperti anak patung bersarang Rusia. Walau bagaimanapun, saya juga melihat potensi besar dalam pendekatan ini, kerana kita sentiasa memandang rendah bukan sahaja saiz Alam Semesta kita, tetapi juga kuasa minda manusia untuk membongkarnya. Nenek moyang kita, yang tinggal di dalam gua, mempunyai jumlah otak yang sama seperti kita, dan kerana mereka tidak duduk di hadapan televisyen pada waktu petang, mereka, tentu saja, mempunyai masa untuk bertanya soalan seperti: "Apakah perkara-perkara ini yang bersinar? ?” ada di syurga?” atau “Dari mana datangnya semua perkara di syurga ini?” Mereka datang dengan mitos dan cerita yang indah untuk dijelaskan, tetapi mereka tidak pernah berjaya memahami bahawa alat utama untuk mendapatkan jawapan kepada soalan-soalan ini adalah dalam diri mereka sendiri. Dan untuk mengkaji objek angkasa, anda tidak perlu terbang ke angkasa sendiri - ia cukup untuk minda manusia berfungsi. Apabila imaginasi manusia mula-mula meninggalkan Bumi dan mula menguraikan rahsia Alam Semesta, ia melakukannya dengan kuasa minda, dan bukan dengan bantuan pendorongan roket.

Buku minggu ini: "Alam Semesta matematik kita. Alam semesta matematik kita

* * *

Bab 1. Apakah realiti?

Tidak seperti yang kelihatan

Soalan yang paling penting

Perjalanan bermula

Mengenai penulis

Mengenai buku

Di sekelilingnya adalah matematik!

Hipotesis Alam Semesta Matematik

Kehidupan yang disucikan daripada subjektiviti

Pemulihan kata laluan