Готовый перевод STEPHEN HAWKING "The Grand Design" (2010) / Стивен ХОКИНГ "Великий замысел": 3. WHAT IS REALITY? / 3. ЧТО ЕСТЬ РЕАЛЬНОСТЬ?

Что есть реальность?

Несколько лет назад городской совет Монцы, Италия, запретил держать золотых рыбок в круглых аквариумах для золотых рыбок.

Инициатор закона объяснил свою позицию тем, что держать рыбок в круглом аквариуме жестоко, так как реальность за его пределами будет представать для них в искаженном виде.

Но откуда нам знать, что мы имеем дело с истинной, неискажённой картиной реальности?

Не может ли оказаться так, что мы сами находимся внутри большого аквариума, и наше видение искажено гигантскими линзами?

Картина реальности для рыбки отличается от нашей, но можем ли мы быть уверены, что она менее реальна?

Зрительные образы золотой рыбки отличаются от наших, но она всё же могла бы формулировать научные законы движения объектов, наблюдаемых из её аквариума.

Например, из-за искажений, свободно перемещающийся объект, который для нас движется по прямой линии, для золотой рыбки будет казаться движущимся по криволинейной траектории.

Тем не менее, золотые рыбки могут вывести относительно их искаженной системы отсчета, свои, истинные для любых явлений научные законы, что дало бы им возможность прогнозирования движения объектов за пределами аквариума.

Её законы будут более сложными, относительно наших, но простота - дело вкуса.

Если бы рыбка сформулировала такую теорию, то мы были бы обязаны допустить реальность ее картины мира.

Знаменитый пример разного видения реальности - модель описания движения астрономических тел, предложенная Птолемеем (прим. 85 - прим. 165 гг.) около 150 г н.э.

Птолемей опубликовал свою работу в тринадцатикнижном трактате, более известном под его арабским названием Альмагест.

Альмагест начинается с объяснения причин полагать, что Земля имеет форму шара, неподвижна, находится в центре Вселенной и ничтожно мала в сравнении с расстоянием до небес.

Несмотря на гелиоцентрическую модель Аристарха, эти убеждения поддерживались самыми образованными греками, как минимум, со времен Аристотеля, который верил в мистические причины нахождения Земли в центре вселенной.

В модели Птолемея Земля оставалась неподвижной в центре, а планеты и звёзды двигались вокруг неё по сложным орбитам, включающим эпициклы, подобно движению одного колеса на другом колесе.

Эта модель казалась естественной, потому что мы не чувствуем движение земли под ногами (исключая случаи вроде землетрясения или переполнения эмоциями).

Позднее европейское учение было основано на греческих представлениях о мире, которые уже распространились. Так, идеи Аристотеля и Птолемея стали базисом для многих европейских мыслителей.

Модель Вселенной Птолемея была принята Католической церковью и стала официальной доктриной на протяжении четырнадцати столетий.

Так было до 1543 года, пока Коперник не предложил альтернативную модель в своей книге "De revolutionibus orbium coelestium" ("Об обращении небесных сфер"), опубликованной лишь в год его смерти (это при том, что работал он над своей теорией несколько десятков лет).

Коперник, как и Аристах примерно за семнадцать веков до него, описал мир, где Солнце находится в состоянии покоя, а планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам.

Хоть идея и не была нова, ее возрождение встретило страстный отпор.

Модель Коперника была объявлена как противоречащая Библии, которая по тогдашней интерпретации говорила о том, что планеты движутся вокруг Земли, хотя в Библии никогда это прямо не утверждалось.

Ведь фактически, Библия была написана в то время, когда люди верили, что Земля плоская.

Модель Коперника привела к бурным дебатам по поводу того, действительно ли Земля неподвижна. Они достигли накала, когда Галилей в 1633 году за защиту модели Коперника, а также за мнение о том, что "можно придерживаться противного Священному Писанию мнения и защищать его как правдоподобное", был обвинен в ереси.

Его признали виновным, посадили под домашний арест на всю оставшуюся жизнь и заставили отречься от своих взглядов.

Как говорят, он пробормотал: "Eppur si muove" ("И все-таки она вертится!").

В 1992 году Римская Католическая Церковь наконец признала, что приговор Галилею был несправедлив.

Так какая же модель реальна: система Птолемея или система Коперника?

Хотя часто можно услышать, что Коперник доказал, будто Птолемей ошибается, это не так.

Как и в случае обыкновенного для нас восприятия, противоречащего восприятию золотых рыбок, каждый может использовать чужую картину в качестве модели вселенной, ибо наши наблюдения за небесами можно объяснить как тем, что Земля находится в состоянии покоя, так и тем, что в состоянии покоя находится Солнце.

Забудем о роли системы Коперника в философских дебатах по поводу природы нашей вселенной. Реальное преимущество этой системы заключается в том, что совокупность факторов движения будет гораздо проще в той схеме, где Солнце неподвижно.

Иной вид альтернативной реальности можно встретить в научно-фантастическом фильме "Матрица", где человечество неосознанно живет в моделируемой виртуальной реальности, созданной разумными компьютерами для того, чтобы подавить и усмирить людей, в то время как компьютеры питаются их биоэлектрической энергией (что бы под этим ни подразумевалось).

Возможно это не настолько неправдоподобно, потому что много людей предпочитают проводить свое время в моделируемой действительности веб-сайтов, таких как Вторая Жизнь.

Как понять, что мы не персонажи мыльной оперы, постановщиком которой является компьютер?

Если бы мы жили в синтетическом воображаемом мире, события не обязательно имели бы какую-то логику или последовательность или подчинялись законам.

Инопланетяне-экспериментаторы могли бы найти занятным или забавным посмотреть на наши реакции, если, например, полная луна расколется надвое или если люди со всего мира, сидящие на диете, вдруг почувствуют непреодолимую тягу к поеданию тортов с банановым кремом.

Но если бы инопланетяне навязывали нам логичные законы, то мы не могли бы сказать, что есть иная реальность за этой, имитированной.

Было бы легко назвать мир инопланетян "реальным", а синтетический - "ложным".

Но если существа этого симулированного мира не могут, как мы, увидеть свою вселенную извне, для них не было бы причин сомневаться в собственной картине мира.

Это современная версия той мысли, что все мы - лишь персонажи чьего-то сна.

Эти примеры приводят нас к заключению, которое будет важным в этой книге: нет никакой образно или теоретически независимой концепции реальности.

Вместо этого мы примем идею, которую назовем "модельно-зависимый реализм": идею о том, что физическая теория или картина мира - это модель (главным образом математическая) и комплекс правил, которые согласуют элементы этой модели с наблюдениями.

Это создаст каркас для интерпретации современной науки.

Со времен Платона философы спорят о природе реальности.

Классическая наука основана на убеждении в том, что существует реальный внешний мир, свойства которого точно определены и независимы от наблюдателя, который его воспринимает.

Согласно классической науке, существуют некие объекты, обладающие физическими свойствами, такими как скорость и масса, которые имеют совершенно определённые значения.

С этой точки зрения наши теории являются попытками описать эти объекты и их свойства, и наши измерения и ощущения им соответствуют.

И наблюдатель и наблюдаемый является частями мира, у которого есть объективное существование, и какие-либо различия между ними не имеют большого значения.

Другими словами, если вы видите стадо зебр борющихся за место в гараже, это потому, что там действительно стадо зебр ведет борьбу за место в гараже.

Все другие наблюдатели определят те же самые свойства, и стадо будет обладать теми же свойствами, независимо от того, наблюдает за ним кто-то или нет.

В философии такое утверждение называют реализмом.

Хотя реализм может быть заманчивой точкой зрения, но как мы увидим позже, то, что мы знаем в современной физике, делает эту позицию сложной для защиты.

Например, в соответствии с принципами квантовой механики, которая является точным описанием природы, частицы не имеют ни определенного положения в пространстве, ни определенной скорости до тех пор, пока эти величины не будут измерены наблюдателем.

К тому же будет некорректно говорить, что измерение даёт определённый результат, потому что измеренная величина имела такое значение только в момент измерения.

Фактически, в некоторых случаях отдельные объекты даже не имеют независимого существования, а скорее существуют как часть согласованного множества.

И, если теория, называемая "голографическим принципом", окажется верной, то мы и наш четырехмерный мир можем оказаться тенями на границе большего мира, пятимерного пространственно-временного континуума.

В этом случае, наш статус во Вселенной аналогичен статусу золотой рыбки.

Строгие реалисты часто утверждают, что доказательство того, что научные теории представляют реальность, заключается в их успешности.

Но различные теории могут успешно описывать одни и те же явления с помощью в корне отличающихся концепций.

Фактически, многие научные теории, которые оказались успешными, позднее были заменены другими, одинаково успешными теориями, основанные на более новых понятиях реальности.

Традиционно, те, кто не поддерживают реализм, именуются антиреалистами.

Антиреалисты указывают на различия между эмпирическим знанием и теорией.

Как правило, они утверждают, что наблюдение и эксперимент являются более значимыми, чем теории, которые являются не более, чем полезными инструментами и не заключают в себе каких-либо более глубоких истин, лежащих в основе наблюдаемых явлений.

Некоторые антиреалисты даже хотели свести всю науку только к объективно наблюдаемым явлениями.

По этой причине в девятнадцатом веке многие отклоняли гипотезу об атомах на основании того, что нам никогда не удавалось увидеть ни один из них.

Джордж Беркли (1685-1753) даже пришел к тому, что не существует ничего, кроме разума и его мыслей.

Когда друг английского автора и лексикографа доктора Сэмюэла Джонсона (1709-1784) заметил, что утверждение Беркли не может быть опровергнуто, то Джонсон, как утверждают, ответил, подойдя к большому камню, пнув его, и объявив, "Я отвергаю это таким образом".

Конечно боль в ноге, которую почувствовал доктор Джонсон, тоже была идеей в его голове, поэтому он действительно не опроверг доводов Беркли.

Но его действие проиллюстрировало взгляды философа Дэвида Юма (1711-1776), который писал, что хотя мы и не имеем рациональных основ для веры в объективную реальность, мы также не имеем другого выбора, кроме того, чтобы действовать так, словно это истина.

Модельно-зависимый реализм кратко завершает весь этот спор и обсуждение между школой реалистов и антиреалистов.

Согласно модельно-зависимому реализму, бессмысленно спрашивать является ли модель реалистичной без того, насколько она согласуется с наблюдениями.

Если существуют две такие модели, которые согласуются с наблюдениями, подобно картинам золотой рыбки и нашей, тогда нельзя сказать, какая из этих моделей является более реалистичной.

В этом случае можно использовать любую модель, которая является более пригодной в конкретной ситуации, в соответствии с тем или иными соображениями.

Например, если кто-то был бы внутри аквариума, то для него картина мира рыбки была бы пригодной, но для тех, кто снаружи, было бы очень неудобно описывать события, происходящие в далёкой галактике, сквозь призму аквариума на Земле, особенно и потому, что аквариум должен был двигаться вместе с Землёй, вращающейся вокруг Солнца и вокруг своей оси.

Мы строим модели не только в науке, но и в нашей повседневной жизни.

Модельно-зависимый реализм относится не только к научным моделям, но также и к сознательным и подсознательным мысленным моделям, которые все мы создаем, чтобы интерпретировать и понять ежедневный мир.

Невозможно убрать наблюдателя (нас) из нашего восприятия мира, которое создается с помощью наших чувственных восприятий и способа нашего мышления, рассуждения.

Наше восприятие - а следовательно, наблюдения, на которых базируются наши теории - не прямое, а скорее формируется сквозь своеобразную линзу, интерпретативную структуру человеческого мозга.

Модельно-зависимый реализм соответствует нашему способу восприятия объектов.

В зрении мозг человека принимает серию сигналов через оптический нерв.

Эти сигналы не образовывают такую картинку, которую вы бы приняли на ваш телевизор.

В человеческом глазу есть слепое пятно в том месте, где оптический нерв крепится к сетчатке, а единственная часть вашего поля зрения с хорошим разрешением - это узкая площадь в 1 градус угла обзора вокруг центра сетчатки, шириной в большой палец вытянутой вперед руки.

Таким образом, исходный сигнал, поступающий в мозг, является низкокачественной картинкой с дыркой в ней.

К счастью, наш мозг способен обрабатывать этот сигнал, сочетая информацию от обоих глаз, заполняя слепые промежутки (исходя из того предположения, что свойства соседних участков похожи), и собирая картинку воедино (интерполируя).

Более того, он считывает двухмерный поток данных с сетчатки и создает из него ощущение трехмерного пространства.

Другими словами, мозг создает мысленную картину или модель.

Наш мозг так хорошо моделирует реальность, что если бы люди, носящие очки, перевернули в них изображение вверх ногами, то их мозги через некоторое время изменили бы модель мира, и они видели бы все так же, как и прежде.

Если они снимут очки, они снова увидят перевернутый мир, а потом снова адаптируются.

Это иллюстрирует то, что имеет в виду человек, когда говорит: "Я вижу кресло", и который всего-навсего использовал свет, рассеянный креслом, чтобы создать изображение или модель этого кресла у себя в голове.

В случае, если модель перевернута, то если повезет, мозг исправит это до того, как человек сядет в кресло.

Другая проблема, которую модельно-ориентированный реализм пытается решить (или, как минимум, избежать) - это значение существования.

Как я узнаю, существует ли стол в данной комнате, если я выйду из нее и не смогу его видеть?

Что будет значить утверждение о том, что предметы, которых мы не видим, такие как электроны или кварки (частицы, из которых, как считается, состоят протоны и нейтроны) - существуют?

Кто-то мог бы придерживаться модели, когда стол исчезает, когда я выхожу из комнаты, и появляется вновь, когда я возвращаюсь, но это было бы очень неуклюже. А что было бы, если бы потолок обрушился, когда я вышел из комнаты?

Каким же образом в рамках модели "стол-исчезает-когда-я-выхожу-из-комнаты" я мог бы объяснить то, что когда я вошел в комнату, стол возник заново - разломанный и под обломками потолка?

Модель, в котором стол никуда не исчезает, является гораздо более простой, а также гармоничной с наблюдением.

Это все, что можно спросить.

В ситуации, когда мы не можем увидеть субатомные частицы, электроны являются удобной моделью, объясняющей такие наблюдения, как следы в конденсационной камере или световые точки на экране телевизора, а также многие иные явления.

Говорят, что электрон был открыт в 1897 году физиком Томпсоном в лаборатории Кавендиш Кэмбриджского университета .

Он экспериментировал с электрическими токами внутри пустых стеклянных трубок, явлением, известном как катодные лучи.

Эксперименты привели его к смелому заключению о том, что загадочные лучи состояли из мельчайших "корпускул", являющихся составными частями атомов, которые прежде считались неделимыми фундаментальными единицами материи.

Томсон не "увидел" электрон, и даже его предположение прямо или однозначно не демонстрировалось в его экспериментах.

Но модель доказала свою состоятельность при её использовании в различных сферах от фундаментальной науки до инженерного дела. Сегодня все физики уверены в существовании электронов, даже если их нельзя увидеть.

Кварки, которые мы также не можем наблюдать, добавлены в модель, чтобы объяснить свойства протонов и нейтронов в ядре атома.

Хотя протоны и нейтроны, как утверждается, состоят из кварков, мы никогда экспериментально не обнаружим кварки, потому что притягивающие силы между кварками увеличиваются при их отдалении друг от друга, и поэтому несвязанные, свободные кварки не могут существовать в природе.

К тому же, они всегда проявляются в группах из трех (протоны и нейтроны) кварков, или парами: кварк и антикварк (пи-мезон), и ведут себя так, как если бы были соединены резинкой.

И вопрос "имеет ли смысл говорить, что кварки реально существуют, если вы никогда не сможете выделить одиночный кварк" был спорным долгие годы после того, как кварковая модель была впервые предложена.

Идея о том, что определенные частицы состоят из различных комбинаций нескольких более мелких субатомных частиц, позволила создать принципы, которые в результате дали простое и привлекательное объяснение их свойств.

Но не смотря на то, что физики привыкли рассматривать частицы, существование которых подразумевалось только в статистических всплесках данных по разбиению других частиц, идея наделения свойством реальности частицы, которая в принципе не поддаётся наблюдению, была чересчур невероятна для многих физиков.

Однако, спустя годы, когда кварковая модель стала приводить к более и более правильным предсказаниям, противников этой модели становилось меньше.

Конечно, возможно, что какие-нибудь инопланетные существа с семнадцатью руками, инфракрасными глазами и привычкой выдувать взбитые сливки из ушей сделают те же экспериментальные исследования, что и мы, но опишет их без использования кварков.

Тем не менее, согласно модельно зависимому реализму, кварки существуют в модели, которая согласуется с нашими наблюдениями поведения субатомных частиц.

Модельно зависимый реализм может создать среду для вопросов, таких как: если мир был создан определённое время назад, то что происходило до этого?

Философ времён раннего христианства, Св. Августин (354-430), говорил что ответ не в том, готовил ли Бог ад для людей, задающих такие вопросы, а в том, что время принадлежит миру, который Бог создал, и время не существовало до момента сотворения, которое, как он верил, состоялось не так давно.

Это одна из возможных моделей, которая одобрена теми, кто утверждает, что запись, сделанная в книге Бытия буквально верна, даже при том, что мир содержит ископаемые и другие доказательства того, что Земля гораздо старше.

(Или они были помещены там, чтобы одурачить нас?)

Кто-то также может иметь другую модель, в которой от начала большого взрыва прошло 13,7 миллиардов лет.

Модель, объясняющая большую часть наших современных наблюдений, включая исторические и археологические свидетельства, является лучшим представлением о прошлом из всех что мы имеем.

Вторая модель может объяснить ископаемые и радиоактивные свидетельства, и тот факт, что мы принимаем свет от галактик, до которых миллионы световых лет, так что эта модель - теория большого взрыва - более полезна чем первая.

До сих пор ни одну из моделей нельзя назвать более реальной чем другие.

Некоторые поддерживают модель, в которой время существовало и до момента Большого взрыва.

Все еще не ясно, может ли модель, в которой время шло и до Большого взрыва, лучше объяснять современные наблюдения, потому что законы развития Вселенной, видимо, нарушаются в момент Большого взрыва.

Если это так, то нет никакого смысла создавать модель, описывающую время до Большого взрыва, потому что все, что существовало тогда, не будет иметь наблюдаемых последствий в настоящем, так что мы можем остановиться на идее о том, что Большой взрыв был моментом создания мира.

Модель является хорошей моделью, если она:
1. Изящна

2. Содержит мало произвольных или регулируемых элементов

3. Согласуется со всеми существующими наблюдениями и объясняет их.

4. Даёт подробные прогнозы относительно будущих наблюдений, которые могут опровергнуть или доказать ложность модели, если они не подтвердились.

*

Например, теория Аристотеля, о том, что мир состоит из четырех элементов: земли, воздуха, огня и воды, и что объекты, стремящиеся осуществить свои назначения, были изящны и не содержали изменяемых элементов.

Но во многих случаях теория не давала определенных предсказаний, а если и давала, то они не всегда соответствовали наблюдениям.

Одним из этих предсказаний было то, что более тяжелые объекты должны падать быстрее, потому что их цель - падение.

До Галилео никто и не думал, что это нужно проверить.

Существует история, что он проверял это, бросая грузы различной массы с Пизанской ("падающей") башни.

Возможно, это легенда, но нам точно известно, что он скатывал шары различной массы по наклонному желобу и наблюдал, что их скорость увеличивалась в одной и той же пропорции, вопреки предсказанию Аристотеля.

Вышеупомянутый критерий очевидно субъективный.

Изящество, например, не является чем-то легко поддающимся измерениям, но оно высоко ценится среди учёных, потому что законы природы подразумевают экономное объединение различных ситуаций в одной простой формуле.

Изящество относится к форме теории, но оно также тесно связано с недостатком изменяемых элементов, так как теория, сжатая выдуманными коэффициентами не очень элегантна.

Перефразируя Эйнштейна, теория должна быть простой насколько это возможно, но не проще.

Птолемей добавлял эпициклы к круговым орбитам небесных тел для того, чтобы его модель могла точно описывать их движение.

Модель можно было сделать более точной путем добавления эпициклов к эпициклам, а потом еще эпициклов к этим.

Хотя добавленное усложнение может сделать теорию более точной, ученые рассматривают модель, искаженную, чтобы совпадать с определенными наблюдениями, как неудовлетворительную, больше похожую на каталог данных, чем на теорию, удачно воплощающую какой-либо полезный принцип.

В Разделе 5 мы увидим, что многие люди рассматривают "стандартную модель", описывающую взаимодействия элементарных частиц природы, как неэлегантную.

Эта модель куда более удачная, чем птолемеевские эпициклы.

Она предсказала существование нескольких новых частиц до того, как они были обнаружены, и с большой точностью описывала результаты множества экспериментов в течение нескольких десятилетий.

Но она содержит дюжины изменяемых параметров, чьи величины должны быть скорее установлены, чтобы совпасть с наблюдениями, чем определены самой теорией.

Согласно четвертому пункту, ученые всегда впечатлены, когда новые и ошеломляющие предсказания доказаны верно.

С другой стороны, когда обнаруживается, что модель имеет недостатки, обычная реакция — это заявить, что эксперимент неверен.

Если не доказывается что это случайность, люди обычно не отказываются от модели, пытаясь вместо этого сохранить ее в модифицированном виде.

Хотя физики, несомненно, упорны в своих попытках спасти теории, которыми они восхищаются, стремление модифицировать теорию исчезает, отчасти из-за того, что преобразования становятся неестественными или громоздкими, и, следовательно, неэлегантными.

Если модификации, необходимые для адаптации к новым наблюдениям, становятся слишком причудливыми, то это сигнализирует о потребности в создании новой модели.

Одним из примеров старой модели, которая уступила дорогу под весом новых наблюдений, была идея статичной Вселенной.

В 1920-х годах, большинство физиков считали, что Вселенная была статичной, или неизменного размера.

Тогда, в 1929 году Эдвин Хаббл опубликовал свои наблюдения, показывающие, что Вселенная расширяется.

Но Хаббл не непосредственно наблюдал расширение Вселенной.

Он наблюдал свет, излучаемый галактиками.

Этот свет содержит характерный признак, или спектр, основанный на составе каждой галактики, который изменяется на известную заранее величину, если галактика движется относительно нас.

То есть, анализируя спектр отдаленных галактик, Хаббл мог определить их скорости.

Он ожидал обнаружить множество галактик как отдаляющихся от нас, так и приближающихся к нам.

Но вместо этого он обнаружил, что почти все галактики отдаляются от нас, причем чем дальше они расположены, тем быстрее они отдаляются.

Хаббл подтвердил что вселенная расширяется, но другие, пытаясь придерживаться ранних моделей, пытались объяснить его наблюдения в контексте теории статичной вселенной.

Например, Фриц Цвики, физик из калифорнийского технологического института, предположил, что по какой-то неизвестной причине свет может терять свою энергию при прохождении огромных расстояний.

Это уменьшение энергии соответствует изменению светового спектра, что, по мнению Цвики, может объяснить наблюдения Хаббла.

В течение десятилетий после исследований Хаббла многие ученые продолжали придерживаться теории стационарной Вселенной.

Но наиболее естественной была модель Хаббла о расширяющейся Вселенной, и она становится общепринятой.

Во время наших поисков законов, которые управляют Вселенной, мы сформулировали множество теорий или модели, такие как теория четырёх элементов, модель Птолемея, теория флогистона, теория Большого Взрыва и др.

С каждой новой теорией или моделью наши представления о реальности и о фундаментальных составляющих Вселенной изменялись.

Например, рассмотрим теорию света.

Ньютон полагал, что свет состоит из маленьких частиц или корпускул.

Это объяснило бы, почему свет распространяется по прямой, и Ньютон также использовал это, чтобы объяснить, почему свет отклоняется или отражается, когда он переходит из одной среды в другую, как, например, из воздуха в стекло, или из воздуха в воду.

Однако корпускулярная теория не могла быть использована для объяснения явления, известного как кольца Ньютона, которое сам же Ньютон и наблюдал.

Поместите линзу на плоскую поверхность и осветите её светом одного цвета, например, натриевым лучом.

Глядя сверху вниз, вы увидите серию светлых и тёмных колец, отцентрированных относительно точки соприкосновения линзы с поверхностью.

Было бы затруднительно объяснить это, используя корпускулярную теорию света, но можно рассмотреть с точки зрения волновой теории.

Согласно волновой теории света, появление светлых и тёмных колец вызвано явлением, называющимся интерференцией.

Волна, например, на воде, состоит из серии гребней и впадин.

Если при столкновении волн гребни и впадины совпадают, они усиливают друг друга, сливаясь в волну большего размера.

Это называется усиливающей интерференцией.

В таком случае говорят, что волны "в одной фазе".

В противоположном случае, когда волны столкнутся, гребень одной волны может наложиться на впадину другой волны.

Тогда они гасят друг друга, попадают "в противофазу".

Эта ситуация называется гасящей интерференцией.

На кругах Ньютона светлые кольца находятся на определенных расстояниях от центра линзы, где линза и отражающая плоскость отдалены так, что волна отраженная от линзы, отличается от волны отраженной плоскостью на целое (1, 2, 3, ...) число длин волн, создавая таким образом усиливающую интерференцию.

(Длина волны - это расстояние между гребнями или впадинами соседних волн.)

С другой стороны, темные кольца расположены на таких расстояниях от центра, где разница между двумя отраженными волнами равна полуцелому (1/2, 3/2, 5/2,...) числу длин волн, что создает гасящую интерференцию - волна отраженная от линзы гасит волну отраженную от плоскости.

В девятнадцатом веке это послужило доказательством волновой теории света, показывая, что корпускулярная теория была неверна.

Тем не менее, в начале двадцатого века Эйнштейн показал, что фотоэлектрический эффект (который сейчас используется в телевидении и цифровых камерах) можно объяснить тем, что частица или квант света ударяется об атом, выбивая при этом электрон.

Таким образом свет имеет свойства как частицы, так и волны.

Концепция волн, возможно, так прочно вошла в сознание из-за того, что люди могли наблюдать океан, или лужу, когда в неё бросают камень.

Фактически, если вы когда-нибудь бросали два камня в лужу, вы, возможно, наблюдали интерференцию в действии, как на иллюстрации выше.

Другие жидкости ведут себя таким же образом, кроме, разве что, вина, если выпьете его слишком много.

Корпускулярная теория была сродни камням, гальке и песку.

Но этот корпускулярно-волновой дуализм - идея о том, что объект может быть описан и как частица, и как волна - чужд для повседневного опыта, как идея о том, что можно выпить кусок песчаника.

Такие двойственности - ситуации, в которых две разные теории с точностью описывают одно и то же явление - согласуются с моделезависимым реализмом.

Каждая теория может описать и объяснить определенные свойства, но ни одна не может сделать это лучше или реальнее, чем другая.

Касательно законов, управляющих Вселенной, можно сказать вот что: похоже не существует одной математической модели или теории, которая могла бы описать каждый аспект Вселенной.

Вместо этого, как упомянуто во вводной главе, возможно, есть сеть теорий под названием М-теория.

Каждая теория из сети М-теории способна описывать явления в пределах определенного диапазона.

Где бы ни пересекались их области, различные теории в сети соответствуют друг другу, поэтому их можно назвать частями одной теории.

Но ни одна отдельная теория внутри сети не может описать каждый аспект Вселенной - все силы природы, частицы, создающие эти силы, строение времени и пространства, где все это происходит.

Хотя эта ситуация перечеркивает мечту традиционных физиков о единственной универсальной теории, она приемлема в рамках модельно-зависимого реализма.

Мы будем обсуждать дуализм и М-теорию в 5 главе, но перед этим мы вернемся к фундаментальным принципам, на которых основан наш современный взгляд на природу: квантовая теория, и в частности, подход квантовой теории называемый альтернативными историями.

С этой точки зрения Вселенная не имеет одиночного существования или единственной истории, а скорее все возможные версии Вселенной существуют одновременно в так называемой квантовой суперпозиции.

Это может звучать так же возмутительно, как и теория, в которой стол исчезает каждый раз после того, как мы покидаем комнату, но в этом случае теория прошла все экспериментальные проверки, которым ее когда-либо подвергали.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/14366/48338

Переводчики: CrabGaze, serrrg, Irina73, grooz

Alien_Girl, uraveselov, morozoffnick, bloshkyn

lynxtaa, Edgewalker, cosinus, MirnyiAtom