Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина (ЛП) - Стюарт Йен (читать книги txt) 📗

Пространство бесконечно, утверждает Тегмарк, потому что об этом говорит нам реликтовое излучение вселенной. Если пространство было бы конечным, тогда следы этого были бы показаны в статистических свойствах реликтового фона и составляющих его различных частот излучения.

Любопытный аргумент. Всего лишь год назад или где-то около некоторые математики использовали определённые статистические особенности реликтового фона вселенной, чтобы сделать вывод о том, что вселенная не только конечна, но и имеет форму похожую на футбольный [68] мяч. Недостаток излучения с очень большой длинной волны является достаточным основанием для вывода о том, что вселенная слишком мала чтобы вместить волны такой длинны. Так же и гитарная струна длинной в один метр не может поддерживать колебания с длинной волны сто метров — для волны такого размера просто нет подходящего места.

Другие доказательства имеют довольно разную природу — не наблюдения как таковые, а наблюдения о том, как мы толкуем наблюдения. Космологи, которые анализируют фон микроволнового излучения чтобы вычислить форму и размеры вселенной, обычно сообщают о своих выводах в форме " такие формы и размер с вероятностью одна тысячная могут соответствовать нашим данным. " Это означает с 99,9-ти процентной вероятностью мы исключаем такой размер и форму. Тегмарк говорит, что один из способов интерпретации этого, что не более одного объема Хаббла на тысячу такого размера и формы будут проявляться в данных наблюдения. «Урок заключается в том, что теория мультивселенной может быть проверена и признана ошибочна, даже если мы не можем видеть других вселенных. Разгадка в том, чтобы предсказать множество параллельных вселенных и точно определить вероятностное распределение в этом множестве.»

Это замечательный аргумент. Неизбежно он путает фактический объем Хаббла с потенциальным. К примеру если рассматриваемая форма это футбольный мяч длинной 27-плексов метров длинной [69] — справедливое предположение, что для нашего собственного объема Хаббла — тогда вероятность» одна тысячная» это вычисление основанное на потенциальном массиве футбольных мячей такого размера. Они не являются частью одной бесконечной вселенной: они являются различными концептуальными «точками» фазового пространства огромных футбольных мячей.

Если бы вы жили в таком футбольном мяче и производили такие наблюдения, тогда можно ожидать получения таких данных в одном случае их тысячи.

В этом заявлении нет, чего что могло бы заставить нас сделать вывод о существовании всех этих тысяч футбольных мячей в действительности, не говоря уже о том, что все они находятся в одном, куда большем по размеру, о чём нас как раз и просят. Тегмарк просит нас усвоить общий принцип: если у вас есть фазовое пространство (статистики назовут его выборочным пространством) с четко определённым распределением вероятностей, тогда всё что находится в этом должно быть реальным.

А это совершенно не так.

И простой пример показывает почему. Предположим что вы подбросили монетку сто раз. И получили результат вроде ОРОРООРО…ОРОРР. Фазовое пространство всех возможных подбрасываний содержит ровно 2100 таких последовательностей. Если монета правильной формы, то есть разумный способ определить вероятность нашей последовательности — а именно один шанс из 2100. И вы можете проверить такое «распределение» вероятностей множеством косвенных способов. К примеру, вы можете провести миллион экспериментов, каждый из которых включает 100 подбрасываний, и вычислить что соотношение «орла» и «решки» будет 50 на 50 или даже 49 на 51. Такой эксперимент вполне осуществим.

Если принцип Тегмарка верен, то существует целое фазовое пространство всех последовательностей подбрасывания монетки. Не как математическая концепция, а как физическая реальность.

Однако монетки сами себя не подбрасывают. Кто-то же должен это делать.

Если бы вы могли подбрасывать 100 монет каждую секунду, то потребовалось бы 24-плекса лет чтобы провести 2100 экспериментов. А это примерно в 100 триллионов лет больше возраста вселенной. Монеты же существуют только несколько тысяч лет. Фазовое пространство всех последовательностей 100 подбрасываний монетки не реально. Оно существует только в потенциале.

Поскольку принцип Тегмарка не работает для монетки, нет смысла думать что он подходит для вселенной.

Доказательства в пользу существования параллельных миров четвёртого уровня ещё тоньше. Они сводятся к мистической притягательности известного замечания о «необычайной эффективности математики» как описания физической реальности. По сути, Тегмарк говорит нам, что если мы не можем чего-то вообразить и представить, значит этого не существует.

Мы можем себе представить фиолетового бегемотика едущего по краю Млечного Пути и поющего что-нибудь из произведений Монтеверди. Было бы прекрасно, если бы это означало, что это в действительности существует, но в некотором смысле с проверкой реальности здесь всё в порядке. Мы не хотим произвести на вас впечатление, что нам нравится обливаться холодной водой при каждой творческой попытке выразить чувства от некоторых замечательных концепций современной физики и космологии. Так что мы закончим самым последним дополнением к компании параллельных миров. Неудивительно, что главным для неё сейчас является толика экспериментальных доказательств.

Наша новая теория на сцене это теория струн. Она даёт философски разумный ответ на старый вопрос «почему мы здесь?» И даже не используя при этом гигантских количеств параллельных вселенных.

Просто она более осторожна в обращении с ними.

Наш источник это статья «Ландшафт теории струн» Рафаэля Буссо и Джозефа Полчински в сентябрьском номере Scientific American — в специальном выпуске, посвященном Альберту Эйнштейну.

Если и есть единственная проблема в основе современной физике, то это объединение квантовой механики и теории относительности. Эти поиски «Теории Всего» необходимы потому что, хотя обе теории чрезвычайно успешно помогают нам понимать и предсказывать различные аспекты окружающего мира, они полностью не совместимы между собой. Найти согласованную, единую теорию довольно трудно и пока эти поиски не увенчались успехом. Но одна математически привлекательная попытка, теория струн, концептуально привлекательна, даже если в её пользу нет никаких данных наблюдений.

Теория струн утверждает, что то, что мы обычно считаем отдельными точками пространства и времени, которые не интересны по своей структуре, на самом деле являются очень-очень крошечными многомерными поверхностями очень сложной формы. Классической аналогией является садовый шланг. Со стороны шланг выглядит как линия, которая является одномерным пространством — измерением является всё расстояние вдоль шланга. При более близком взгляде можно увидеть, что шланг имеет два дополнительных измерения, находящиеся под прямым углом к этой линии и в этом направлении шлаг представляет собой округлую линию.

Может быть наша вселенная похожа на этот шланг. Пока мы не посмотрим достаточно близко, мы не увидим ничего кроме трех измерений в пространстве и ещё одно о времени. Ужасно много физики наблюдается только в этих четырёх измерениях, так что феномен такого типа имеют приятное четырёх мерное описаний — снова теория относительности. Но в других, «скрытых» измерениях может быть всё по другому — к примеру, та же самая толщина шланга. К примеру, представим, что в каждой точке видимого четырёхмерного пространства, есть нечто, что кажется точкой и в действительности является крошечным кружком, выпирающим под прямым углом к самому пространству и времени. Эти кружки могут вибрировать. Если так, то это будет похоже на квантовые описания частицы. Частицы имеют различные квантовые числа, такие как, например, спин. Эти числа возникают как целые числа кратные некоторой общей суммы. Так же происходит и с вибрациями кружков: в круг вписывается одна волна или две, или три… но никак, например, не две с четвертью.