Universul are sens, publicații, în întreaga lume

Universul are sens, publicații, în întreaga lume

Forma și sensul universului pentru a discuta despre aniversarea „In jurul lumii“ laureat al Premiului Nobel David Gross, un expert în teoria corzilor Brian Greene si cercetator principal Alexey lpi Semikhatov







Alexey Semikhatov. Dacă te uiți la univers din afară, cum ar arăta?

David Gross. Universul este tot ce există. Cum te poți uita din afară?

Semikhatov. Mozart a spus că percepe muzica fără să o urmeze în timp, ci să înțeleagă complet, după cum Dumnezeu percepe istoria - toate dintr-o dată, ca și cum ar fi dintr-o privire din partea ei.

Gross. Și universul nu se mișcă în timp, există în el. În fizică, nu există așa ceva ca "acum". Este doar iluzia noastră. Și "aici", de asemenea, nu este. Dar aceasta nu este o problemă foarte gravă. Un adevărat mister care mă împiedică să dorm în timpul nopții este problema începutului și sfârșitului tuturor lucrurilor, problema originii fizicii însăși. Aici nu am reușit încă să reușim. Deși sunt discutate anumite idei.

Poluarea topologică

Semikhatov. O să întreb diferit: ce spune fizica despre topologia universului?

Gross. Topologia este chestiunea a ceea ce un geam cu o gaură diferă de o sferă fără găuri. Deci, topologia Universului este plictisitoare, deoarece este, cel mai probabil, complet banală. Deoarece universul este plat (această idee este banală pentru Gross, dar pentru majoritatea ei pare neașteptată.) Pentru mai multe detalii, consultați exponanții despre metrici și topologie.) - Ed.). Aceasta este concluzia teoriei inflației cosmologice. Acest lucru este confirmat de observații și cu o acuratețe foarte mare.

Brian Greene. În principiu, universul poate fi o hipersferă, dar numai foarte, foarte mare (să ne apară aproape de noi). Poate fi o hipertensiune, dar din nou este foarte mare.

Semikhatov. Deci, în cer poate fi o galaxie, care poate fi văzută în două direcții diametral opuse?

Green. Depinde doar de dimensiune. Dacă această hipertower este suficient de mare, atunci nu vom vedea nimic.

Semikhatov. Și a încercat cineva să caute?

Green. În general, acesta este un complot reluat.

Gross. Oamenii de stiinta, desigur, verifica toate ideile, dar majoritatea sunt respinse. Astăzi nu există semne că universul avea un fel de topologie netrivială.

Semikhatov. Nu o viață foarte interesantă cu topologii.

Gross. Dar spațiul nu este doar topologia. Mult mai interesant este metrica. Deci este mai corect să nu vorbim despre topologia universului, ci despre geometria sa. Este ea care leagă cosmologia și istoria lumii noastre, precum și, poate, structura ei internă, care poate determina legi fizice globale. Geometria este un model matematic al realității.

Green. Metrica spațiului fizic este descrisă de teoria generală a relativității. Dar topologia nu joacă un rol important în ea. De exemplu, una și aceeași măsură poate fi realizată în spații topologice diferite.

Gross. Într-un cartier mic de orice punct, spațiul arată plat. Aceasta este o proprietate foarte importantă a naturii, una dintre cele care o face recunoscută: lucrurile cel puțin la nivel local, alături de noi, în prima arătare simplă. Dar știm, de asemenea, că această proprietate poate fi încălcată. Cele mai interesante experimente pentru mine în domeniul fizicii particulelor elementare au fost puse în ultimii 50 de ani într-un cartier din ce în ce mai mic al punctului. Și pe măsură ce pătrundem mai adânc, lucrurile devin din ce în ce mai puțin simple. În mod deosebit, totul complică interacțiunea gravitațională. Doar geometria nu este suficientă.

Green. Pentru a descrie realitatea, trebuie să completăm geometria cu ideile mecanicii cuantice. Aceasta este singura modalitate de a construi o descriere cuprinzătoare. Semikhatov. Dar cel puțin atunci când descriem universul pe scară largă, putem rămâne în limbajul geometric?

Gross. Nu este un fapt. De exemplu, găurile negre pot fi destul de mari, însă descrierea lor într-o limbă pur geometrică, fără fluctuații cuantice, este în esență incompletă. Poate că vor fi mai ușor de înțeles, considerând fenomenele cuantice mai fundamentale decât geometria. Aici, ca și în hidrodinamica, care descrie perfect apa din râu, dar este doar un model aproximativ, derivat din fizica atomică, care descrie râul ca un set de molecule.

Semikhatov. Adică găurile negre încalcă structura simplă a universului? Pot cumva să ne răsucească spațiul plat trivial?

Green. Toate acestea sunt posibile. Și principalul punct albe aici este lipsa de înțelegere a naturii singularităților. Acestea sunt cheia pentru a răspunde la întrebările dvs.

Semikhatov. În punctele obișnuite spațiul este plat, iar în singularități nu este clar ce?

Green. Din punct de vedere clasic, acesta este cazul. Cu toate acestea, există alte descrieri în care caracteristicile care nu sunt găsite în soluțiile clasice sunt dezvăluite. Nu aș paria că vom înțelege în curând și cele mai simple găuri negre, dar ne mișcăm în această direcție.

Cea mai mare cercetare științifică







Semikhatov. În lume cât de mult dimensionăm noi trăim?

Green. Nu știm. Paradigma tradițională se referă la trei dimensiuni spațiale și spațiu-timp patru-dimensional. Dar teoria corzilor sugerează că dimensiunile spațiului ar trebui să fie mai mari - 9 sau 10.

Gross. Sau nici unul. Lecția pe care am învățat-o este că trebuie să fim foarte suspicioși față de geometria tradițională. Există în sens platonic, adică depinde de modul în care formăm fizica. Puteți utiliza o paradigmă sau o tehnică de calcul în care nu există deloc dimensiuni spațiale. Și apoi produc rezultate care sunt convenabile pentru a descrie, să zicem, în limba unui spațiu de zece dimensiuni. Sau puteți începe cu o teorie în patru dimensiuni (3 + 1), dar pentru a prezice fenomenul la nivel mic, utilizați un spațiu-timp ten-dimensional. Dimensiunile spațiului sunt acum ușor de transmutați.

Semikhatov. Acesta este un fel de relativism filosofic extrem.

Green. Același sistem fizic are un număr diferit de măsurători, în funcție de metoda descrierii sale. Dimensionalitatea nu este o problemă importantă.

Gross. Nu credeți că spațiul cu dimensiuni este un mod fundamental de a descrie fizica. Utilizăm geometria doar ca instrument.

Semikhatov. Și totuși, cum determină fizicienii câte măsurători să folosească - 9 sau 10?

Green. Nu știm încă. Unele abordări, cum ar fi teoria corzilor, necesită nouă dimensiuni spațiale, altele.

Semikhatov. Dar care sunt aceste dimensiuni? Cât de mari sunt acestea?

Gross. Desigur, ele sunt foarte mici. Ele nu pot fi văzute cu ochiul: altfel am putea trece prin ele. Deci, limitările sunt impuse de experiența noastră de zi cu zi. De aceea copilul construiește un model tridimensional al lumii. Semikhatov. Ne întoarcem la Kant. El credea că ideea de spațiu este o proprietate inalienabilă a minții umane.

Gross. Până la vârsta de patru ani, copilul știe deja că nu există dimensiuni suplimentare, de exemplu, câțiva metri. Dar există și restricții mai stricte. De exemplu, experimentele gravitaționale spun că dimensiunile suplimentare nu depășesc mărimea unui milimetru. Dar cu siguranță sunt mult mai puțin. Cred că geometria clasică nu este o limbă ideală pentru a vorbi despre fizica fundamentală. Pentru aceste scopuri avem nevoie de o limbă mult mai abstractă, dar nu o știm încă. Imaginați-vă că conversația noastră are loc după 100 de ani. Și vă întreb: „Cât de multe dimensiuni în spațiu?“ Cred că răspunsul meu ar suna ceva de genul: „În unele cazuri, o bună aproximare este o teorie cuantică, considerat în fundal de zece-dimensional spațiu-timp. Dar există o descriere mecanică cuantică echivalentă fără măsurare. "

Semikhatov. Teoriile fizice moderne sunt foarte mult matematizate. De ce suntem atât de siguri că universul trebuie descris matematic? La urma urmei, observațiile simple nu conțin matematică specială.

Gross. Nu există nici un fel de "observare simplă". Credeți că atunci când vă uitați în cameră și vedeți spațiul liber, este o simplă observație? Vă puteți imagina cum se întâmplă acest lucru, cum îl determină creierul? Știți ce cercetări științifice incredibile facem cu toții la vârsta de patru ani, construind un model simplu de observație al lumii? În acest lucru nu este nimic simplu. Aceasta este cea mai mare descoperire intelectuală din viață, doar declinul este în continuare. Și faptul că adăugăm tot felul de superspați și diferite topologii, cred, este cu totul banal.

Semikhatov. Adică, matematica descrie lumea noastră, pentru că este produsul creierului nostru? Ei bine, iau înapoi cuvintele "observație simplă".

Cel care este elegant

Semikhatov. Să uităm de forma Universului, despre numărul măsurătorilor. Vom sapa mai adanc. Care este universul în general? Ce fel de animal este acesta, care nu este în formă sau are atât de multe forme încât poate fi ceva?

Gross. Nu-mi place această întrebare, deoarece nu poate fi răspuns în mod inteligibil: nici experimental, nici observațional, nici matematic. Noi intrăm în metafizică. Pentru mine, universul este o colecție de sisteme pentru care construim un model teoretic. Și acesta este un model foarte bun. Descrie cantitativ tot ce sa întâmplat în ultimii 13,7 miliarde de ani.

Semikhatov. Universul sau multiversul? Există și alte universuri?

Gross. Aproape cu siguranță există.

Green. Nu știu. Nu aș spune că nu cred în ele.

Semikhatov. Brian, nu vrei să vorbim despre universul nostru. Ei bine, iată-ți cartea numită "Universul Elegant". Aici este cel care este "elegant", ceea ce este și câte dimensiuni există în el?

Green. Vorbind despre eleganța universului, vreau să spun ce discutăm: posibilitatea de a descrie fenomenele pe care le observăm și le măsuram folosind un aparat matematic foarte puternic folosit pentru a construi o teorie fizică. Pentru mine, aceste ecuații sunt cele derivate de la Einstein și cele deduse de David și de colegii săi. Ecuațiile matematice simple descriu cele mai multe dintre ceea ce vedem. Aceasta este ceea ce eu numesc eleganță.

Semikhatov. Adică eleganța este o caracteristică nu a Universului însăși, ci a relației sale cu matematica care o descrie. Și ce succese de-a lungul drumului.

Gross. Glumești? Au trecut doar 30 de ani de când am formulat teoria cea mai completă a tuturor materiei și toate forțele, ceea ce explică tot ceea ce vedem (este vorba de Modelul Standard al Universului a avut rezerve :. Aceasta nu funcționează în condiții extreme, cum ar fi Big Bang See. pentru aspect. - Ed.). Și extrem de precis în planul cantitativ. Aici oamenii întreba de ce gheața plutește? La urma urmei, dacă se va îneca, oceanele vor îngheța și nu va mai exista viață. Acum putem calcula acest lucru. În acest concept, trebuie să specificați doar o singură constantă (structura fină constantă -. .. nn), și apoi totul altceva - nuclee atomice, electromagnetism, chimie, biologie - vor fi derivate din această teorie. Nici un fenomen observabil, care nu este, în principiu descrisă de această teorie cu cea mai mare precizie. Dar există restricții. Acestea se referă la ceea ce se întâmplă la o distanță foarte scurtă și la momentul nașterii universului.

Semnificația universului

Semikhatov. Și totuși universul este atât de complicat. Încă îl numiți elegant? Green. Nu aș fi de acord cu cuvântul "complicat". Este bogat în diverse fenomene, dar ele sunt descrise doar prin câteva ecuații matematice.

Gross. Întregul model standard poate fi tipărit pe un tricou.

Green. Ei bine, pentru asta trebuie să folosim o notație scurtă.

Gross. De fapt, de ce universul nu ar fi elegant? În caz contrar, ar fi un fel de mishmash fără sens. Este foarte dificil să construim ceva nelegal. Începeți cu un set simplu de reguli.

Semikhatov. Dar ar putea universul să se formeze la întâmplare?

Green. Nu cred că în spatele a tot ce există există un generator de numere aleatorii. Totul indică cel mai înalt nivel al ordinii. Aceasta vă permite să comprimați datele în ecuații matematice scurte care descriu toate procesele folosind simboluri.

Semikhatov. Și aceasta este manifestarea minții noastre care ne face să iubim ceea ce facem în știință în general și în fizică, în special.

Gross. Și cum altfel ar putea fi asta? Am venit din acest univers. Creierul nostru sa dezvoltat, încercând să o facă semnificativ. Și acesta este un proces foarte plăcut. Suntem programați să înțelegem lucrurile distractive. Le facem sens. Și astfel Universul are sens!

Green. Poate că este potrivit ca titlu: "Universul are sens!" Vă mulțumesc foarte mult pentru conversație.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: