Готовый перевод Physics Crunch: Is mathematics the root of reality? / Кризис физики: является ли математика оcновой реальности?: Кризис физики: является ли математика оcновой реальности?

В конце 1800-ых, когда Джеймс Максвелл понял, что свет является электромагнитной волной, его уравнения показали, что скорость света должна составить приблизительно 300,000 километров в секунду.

Это было близко к значению экспериментальных измерений, но уравнения Максвелла оставили нервирующую недосказанность: 300 000 километров в секунду относительно чего?

Поначалу ученые следовали предположению о том, что эта неизвестная система отсчета обусловлена "эфиром", невидимой субстанцией, пронизывающей пространство.

И только в начале 20-го века Эйнштейн показал, что ученым следует серьезнее относиться к уравнениям Максвелла.

Если уравнения Максвелла не привязаны к системе отсчета, то и нет нужды в этой системе.

Скорость света, Эйнштейн решительно заявил, — 300 000 километров в секунду по отношению к чему угодно.

Подробности - дело истории, я же описываю этот случай для того, чтобы подчеркнуть главное: у каждого был доступ к расчетам Максвелла, но потребовался гений Эйнштейна, чтобы осознать их полностью.

Его предположение об абсолютной скорости света позволило ему первым открыть специальную теорию относительности – опрокидывающую столетние представления о пространстве, времени, материи и энергии – и, в конечном итоге, общую теорию относительности, теорию гравитации, которая до сих пор является основой для рабочей модели Вселенной.

Эта история является ярким примером того, что имел в виду лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг, когда писал:

«Наша ошибка не в том, что мы воспринимаем наши теории слишком серьезно, а в том, что мы относимся к ним недостаточно серьезно."

Вайнберг имел в виду еще один большой прорыв в космологии, предсказание Ральфа Алфера, Роберта Хермана и Георгия Гамова существования космического микроволнового фонового излучения, послесвечения большого взрыва.

Этот прогноз является прямым следствием общей теории относительности, в сочетании с основами термодинамики.

Но это открытие получило известность только после того, как дважды, с разрывом в десяток лет, было теоретически предсказано, а затем, благодаря его величеству случаю, послесвечение было обнаружено на практике.

Безусловно, замечание Вайнберга следует применять с осторожностью.

Хоть на его столе и побывало огромное количество математических расчетов, которые доказали свою значимость на практике, далеко не каждое уравнение, написанное на скорую руку нами, теоретиками, может отвечать такому уровню.

За неимением бесспорных эмпирических результатов, способность решить, к каким расчетам стоит отнестись серьезно, является, скорее, искусством, чем наукой.

Эйнштейн был мастером этого искусства.

Спустя десяток лет после публикации специальной теории относительности в 1905, он ознакомился с обширными областями математики, о которой большинство физиков знало мало или вообще ничего.

Нащупывая окончательные уравнения общей теории относительности, Эйнштейн показал редкое умение в формировании этих математических конструкций твердой рукой физической интуиции.

Когда он получил известие о том, что параллельные наблюдения солнечного затмения 1919 года подтвердили предсказания общей теории относительности о том, что свет звезды должен следовать по изогнутым путям, он заметил, что если бы результаты отличались, то ему "было бы жаль Бога, теория-то всё равно верна"

Я уверен, что убедительные данные, противоречащие общей теории относительности, изменили бы настроение Эйнштейна, но ответ завораживает, как и набор математических уравнений, из-за их четкой внутренней логики, их внутренней красоты и их потенциала для широкого применения, который, кажется, может излучать реальность.

Века открытий сделали совершенно очевидным потенциал математики раскрывать секреты устройства и работы мира, революционные потрясения в физике энергично появлялись снова и снова, следуя примеру математики.

Однако, существовал предел тому, как далеко Эйнштейн был готов следовать за своей собственной математикой. Он не воспринимал общую теорию относительности "достаточно серьезно", чтобы верить ее предсказанию черных дыр, или расширяющейся вселенной.

Остальные, в отличие от Эйнштейна, восприняли уравнения целиком, а их успехи определили курс космологических представлений почти на столетие.

Эйнштейн вместо этого последние 20 лет своей жизни посвятил математическим исследованиям, страстно стремясь к желанному достижению единой теории физики.

Оглядываясь назад, нельзя не согласиться, что все эти годы он несколько яростно, можно сказать, слепо продирался сквозь заросли уравнений, которыми был постоянно окружен.

Даже Эйнштейн иногда делал неверный выбор: к каким уравнениям относиться серьезно, а к каким - нет.

Квантовая механика дает нам еще один пример подобной ситуации.

Десятилетиями после того, как Эрвин Шредингер записал в 1926 году уравнение, помогающее обнаружить квантовые волны, оно считалось значимым только в области мельчайших объектов: молекул, атомов, частиц.

Но в 1957-м Хью Эверетт ответил на призыв Эйнштейна полувековой давности: относиться к математике серьезнее.

Эверетт хотел показать, что уравнение Шредингера можно применять ко всему, потому что вне зависимости от размера все существующие объекты состоят из молекул, атомов и субатомных частиц, которые ведут себя по вероятностным законам.

Следуя этой логике, становится ясно, что не только эксперименты должны развиваться в этом направлении, но и сами экспериментаторы.

Это привело Эверетта к идее существования квантовой "мультивселенной", в которой все возможные исходы составляют огромную совокупность параллельных миров.

Прошло уже более 50-ти лет, а мы все еще не знаем, верно ли его приближение.

Но, приняв во внимание математические расчеты квантовой теории со всей серьезностью, он сделал, возможно, самое важное научное открытие.

Мультивселенная в различных формах с тех пор стала характерной чертой многих математических работ, которые помогают нам лучше понять реальность.

В своем отдаленном воплощении, «окончательной мультивселенной», все возможные вселенные, допускаемые математикой, соответствуют реальной Вселенной.

Приняв такое обобщение, можно сказать, что математика и есть реальность.

Если бы хоть какие-нибудь или даже все математические расчеты, вынуждающие нас задуматься о параллельных мирах, имели отношение к действительности, то знаменитый вопрос Эйнштейна: "Правда ли, что наша вселенная имеет именно такие свойства просто потому, что никакая другая вселенная не может существовать?" - имел бы категоричный ответ: "Нет."

Наша Вселенная не является единственно возможной.

Ее свойства могли бы быть другими, так же, как и свойства других возможных вселенных.

Если так, то бессмысленно искать окончательное объяснение тому, почему все происходит именно так, как происходит,.

Можно было бы твердо убедиться, что наличие статистических вероятностей или простых случайностей в устройстве вселенной крайне велико.

Я не знаю, будет ли все именно так. Никто не знает.

Но только если мы отважимся соприкоснуться с этим, мы узнаем, как далеко сможем зайти.

Только если будем разумно следовать теориям, даже таким, которые уводят в нас в неизвестные и непонятные области - относясь к математике серьезно - мы имеем все шансы обнаружить скрытые пространства реальности.

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

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38351/139744

Переводчики: Maglik2cb, Irina73