A világegyetemnek van értelme, kiadványai a világon
A forma és jelentés a világegyetem, hogy megvitassák a jubileumi „Around the World” Nobel-díjas David Gross, a szakértő a húrelmélet Brian Greene és vezető kutatója Alexey LPI Semikhatov
Alexey Semikhatov. Ha kívülről nézzük a világegyetemet, mi fog kinézni?
David Gross. Az univerzum minden, ami létezik. Hogy nézel ki kívülről?
Semikhatov. Mozart azt mondta, hogy a zenét észreveszi, anélkül, hogy időben követte volna, hanem teljesen megragadta, ahogy Isten történelmet lát - mindezt egyszerre, mintha oldalról nézve.
Gross. A világegyetem nem mozog időben, hanem benne van. A fizikában nincs olyan dolog, mint a "most". Ez csak az illúzió. És "itt" is nem. De ez nem nagyon komoly probléma. Egy igazi rejtély, amely megakadályozza, hogy éjjel aludjak, minden dolog kezdetének és végének problémája, maga a fizika eredete. Itt még nem sikerült elérni. Bár bizonyos ötleteket vitatnak meg.
Boring topológia
Semikhatov. Másképp kérdezem: mit mond a fizika a világegyetem topológiájáról?
Gross. A topológia az a kérdés, hogy egy lyukas bagel különbözik-e a lyuk nélküli gömbtől. Tehát az Univerzum topológiája unalmas, hiszen valószínűleg teljesen triviális. Mivel a világegyetem - lapos (ez az ötlet triviális Gross, de a legtöbb úgy néz ki, meglepően Lásd podverstki mutatónál és topológia -... szerk.) .. Ez a kozmológiai infláció elmélete. Ezt megerősítik megfigyelések és nagyon nagy pontossággal.
Brian Greene. Elvileg az univerzum lehet hiperség, de csak nagyon, nagyon nagy (ahhoz, hogy közel álljon hozzánk). Lehet, hogy magas vérnyomás, de ismét nagyon nagy.
Semikhatov. Tehát az égben létezhet egy galaxis, amely két átlósan ellentétes irányban látható?
Green. Ez csak a méretétől függ. Ha ez a hypertower elég nagy, akkor nem fogunk látni semmit.
Semikhatov. És valaki megpróbálta keresni?
Green. Általában ez egy ismétlődő telek.
Gross. A tudósok természetesen ellenőrizzék az ötleteket, de a legtöbbet elutasítják. Ma nincsenek jelek, hogy az Univerzumnak valamiféle nem triviális topológiája lenne.
Semikhatov. Nem túl érdekes az élet topológusokkal.
Gross. De a tér nem csak topológia. Sokkal érdekesebb a metrika. Tehát helyesebb nem beszélni a világegyetem topológiájáról, hanem a geometriájáról. Ő kapcsolja össze a világ kozmológiáját és történelmét, valamint talán a belső struktúráját, amely meghatározza a globális fizikai törvényeket. A geometria a valóság matematikai modellje.
Green. A fizikai tér metrikáját a relativitás általános elmélete írja le. A topológia azonban nem játszik nagy szerepet. Például egy és ugyanazon metrikát lehet megvalósítani különböző topológiai térben.
Gross. Egy pont szomszédságában a tér laposnak tűnik. Ez egy nagyon fontos tulajdonsága a természetnek, egyike annak, hogy felismerhetővé teszi: a dolgok legalábbis helyben, mellette, az első közelítésben egyszerűnek tűnnek. De azt is tudjuk, hogy ez a tulajdon megsérülhet. Az elemi részecskefizika terén a legérdekesebb kísérleteket az elmúlt 50 év során az egyre inkább csökkenő szomszédságában végeztem. És ahogy egyre mélyebbre hatolunk, a dolgok egyre kevésbé egyszerűek lesznek. Különösen erősen minden bonyolítja a gravitációs kölcsönhatást. Csak a geometria nem elég.
Green. A valóság leírásához a kvantummechanika ötleteivel kell kiegészíteni a geometriát. Ez az egyetlen módja annak, hogy átfogó leírást készítsünk. Semikhatov. De legalább akkor, ha nagymértékben leírjuk a világegyetemet, maradhatunk a geometriai nyelvben?
Gross. Nem tény. Például a fekete lyukak meglehetősen nagyok lehetnek, de pusztán geometriai nyelvükben, kvantum ingadozások nélkül, leírása lényegében hiányos. Talán könnyebben érthetőek lesznek, mivel a kvantum jelenségek sokkal fontosabbak, mint a geometria. Itt is, mint az áramlástan, amely tökéletesen leírja a víz a folyóba, de ez csak egy közelítő modellt eredő nukleáris fizika, amely leírja a folyó, mint egy gyűjtemény molekulák.
Semikhatov. Vagyis a fekete lyukak sértik az univerzum egyszerű szerkezetét? Lehet, hogy valahogy csavarják a triviális lapos térünket?
Green. Mindez lehetséges. És a fő fehér folt itt az, hogy nem értjük a szingularitások természetét. Ezek a kulcsok a kérdések megválaszolásához.
Semikhatov. A közönséges pontokban a tér sík, és szingularitásban nem világos, mi?
Green. A klasszikus szempontból ez a helyzet. Vannak azonban más leírások is, amelyek feltárják azokat a funkciókat, amelyek nem találhatók a klasszikus megoldásokban. Nem fogom fogadni, hogy hamarosan megértjük még a legegyszerűbb fekete lyukakat is, de ebben az irányban haladunk.
A legnagyobb tudományos kutatás
Semikhatov. A világban hány dimenziós élünk?
Green. Nem tudjuk. A hagyományos paradigma három térbeli dimenzióról és négydimenziós téridőről szól. De a húrelmélet azt sugallja, hogy a térbeli dimenzióknak nagyobbnak kell lenniük - 9 vagy 10.
Gross. Vagy sem. A lecke, amit megtudtunk, az, hogy nagyon gyanakodni kell a hagyományos geometriáról. Platonikus értelemben létezik, vagyis attól függ, hogyan formáljuk meg a fizikát. Használhat olyan paradigmát vagy számítási technikát, amelyben egyáltalán nincs térbeli dimenzió. És akkor olyan eredményeket hoznak, amelyek alkalmasak egy tízdimenziós tér nyelvének leírására. Vagy négydimenziós (3 + 1) elméletből indulhat ki, de a mikroszinten a jelenségek megjóslásához használjon tízdimenziós téridőt. A térbeli méretek könnyen átalakíthatók.
Semikhatov. Ez egyfajta extrém filozófiai relativizmus.
Green. Ugyanaz a fizikai rendszer más méréseket is tartalmaz, a leírás módjától függően. A dimenzió nem fontos kérdés.
Gross. Ne gondold, hogy a méretes tér a fizika leírásának alapvető módja. A geometriát csak eszközként használjuk.
Semikhatov. És mégis, hogyan határozzák meg a fizikusok, hogy hány mérést használjanak - 9 vagy 10?
Green. Még nem tudjuk. Egyes megközelítések, például a húrelmélet, kilenc térbeli dimenziót igényelnek, mások.
Semikhatov. De mi ezek a dimenziók? Mennyire nagyok?
Gross. Természetesen nagyon kicsiek. Nem láthatók a szemmel: különben át tudnánk mozogni rajta. Így a korlátokat mindennapi tapasztalatunk szabja meg. Ezért építi fel a gyermek a világ háromdimenziós modelljét. Semikhatov. Visszatérünk Kantba. Úgy gondolta, hogy a tér gondolata az emberi elme elidegeníthetetlen tulajdonsága.
Gross. A gyermek négy éves korában már tudja, hogy nincs több mérete, például több méter. De vannak szigorúbb korlátozások is. Például a gravitációs kísérletek azt mutatják, hogy a további mérések nem haladják meg a milliméter frakció méretét. De sokkal kevésbé vannak. Úgy gondolom, hogy a klasszikus geometria nem ideális nyelv az alapvető fizika számára. Ehhez sokkal absztraktabb nyelvre van szükségünk, de még nem ismerjük. Képzeld el, hogy beszélgetésünk 100 évvel később zajlik le. És azt kérdezi, „Hány méretei az űrben?” Azt hiszem, a válasz hangzott volna, valahogy így: „Bizonyos esetekben, jó közelítéssel egy kvantumtérelméletben, úgy a háttérben tíz-dimenziós térben-időben. De van egy ekvivalens kvantummechanikai leírás, mérés nélkül. "
Semikhatov. A modern fizikai elméletek nagyon matematizáltak. Miért vagyunk annyira biztosak abban, hogy a világegyetemet matematikailag le kell írni? Végtére is, az egyszerű megfigyelések nem tartalmaznak speciális matematikát.
Gross. Nincs olyan dolog, mint az "egyszerű megfigyelés". Gondolod, hogy ha megnézed a szobát és látod a szabad területet, ez egy egyszerű megfigyelés? El tudod képzelni, hogyan történik ez, hogyan határozza meg az agy? Tudod, milyen hihetetlen tudományos kutatások mindannyian négy évesen, egy egyszerű megfigyelési modellt építettünk a világon? Ebben nincs semmi egyszerű. Ez a legnagyobb szellemi áttörés az életben, csak a csökkenés tovább. És az a tény, hogy aztán hozzáadunk mindenféle csúcsfelületet és különböző topológiákat, azt hiszem, mind viszonylag triviális.
Semikhatov. Vagyis a matematika leírja világunkat, mert az agyunk terméke? Nos, visszaveszem az "egyszerű megfigyelés" szavakat.
Az az elegáns
Semikhatov. Felejtsük el a világegyetem alakját, a mérések számát. Mélyebben ásunk. Mi a világegyetem általában? Milyen állat ez, nem formált vagy olyan sok formában létezik, hogy bármi is lehet?
Gross. Nem szeretem ezt a kérdést, mert nem lehet érthetően válaszolni: sem kísérletileg, sem megfigyelõen, sem matematikailag. A metafizikába csúszunk. Számomra az univerzum olyan rendszerek gyűjteménye, amelyekre elméleti modellt építünk. És ez egy nagyon jó modell. Kvantitatív módon leírja mindazt, ami az elmúlt 13,7 milliárd év alatt történt.
Semikhatov. Az Univerzum vagy a Multiverse? Vannak más univerzumok?
Gross. Szinte biztosan léteznek.
Green. Nem tudom. Nem mondanám, hogy nem hiszek benne.
Semikhatov. Brian, nem akarsz beszélni arról, mi a világegyetem. Nos, itt van a "The Elegant Universe" nevű könyv. Itt van az, ami "elegáns", mi ez és hány dimenzió van benne?
Green. Szólva az elegancia a világegyetem, úgy értem, hogy mi tárgyalunk: a képesség, hogy leírja a jelenséget, hogy megfigyeljük és intézkedés segítségével nagyon erős matematikai eszköz gyártásakor felhasznált fizikai elmélet. Számomra ezek az egyenletek azok, amelyeket Einstein származtatott, és azokat, amelyeket Dávid és kollégái deduktálnak. Az egyszerű matematikai egyenletek leírják a legtöbbet, amit látunk. Ezt nevezem eleganciának.
Semikhatov. Ez elegancia - ez a jellemző nem maga az univerzum, és kapcsolata a matematika, amely leírja azt. És milyen sikereket az út mentén.
Gross. Viccelsz? Még csak 30 éves, mivel már megfogalmazta a legteljesebb elmélet minden anyag, és minden erőt, ami mindent megmagyaráz, hogy látjuk (ez körülbelül a Standard Modell az Univerzum fenntartásai voltak :. Nem működik a legszélsőségesebb körülmények között is, mint például a Big Bang See. az elrendezéshez - Ed.). És nagyon pontosan a mennyiségi tervben. Az emberek megkérdezik: miért úszik a jég? Végül is, ha el fog fulladni, az óceánok befagyasztják, és nem lesz élet. Most kiszámíthatjuk ezt. Ebben a koncepcióban, meg kell adnia csak egy állandó (finom szerkezetű állandó - .. a szerk.), És minden más - az atommagok, elektromágnesesség, kémia, biológia - származik, amelyek ezt az elméletet. Nincs olyan megfigyelhető jelenség, amelyet ezt az elméletet a legmagasabb pontosság nem alapoz meg. De vannak korlátozások. Arra vonatkoznak, hogy mi történik nagyon rövid távolságra és a világegyetem megszületésének idején.
Az univerzum jelentése
Semikhatov. És mégis az univerzum bonyolult. Még mindig elegánsnak hívod? Green. Nem értene egyet a "bonyolult" szóval. Különböző jelenségekben gazdag, de csak néhány matematikai egyenletet ír le.
Gross. Az egész Standard modell egy pólóra nyomtatható.
Green. Nos, ehhez még mindig rövidített jelölést kell használnunk.
Gross. Valójában miért nem lenne elegáns az univerzum? Ellenkező esetben valami értelmetlen mishmash lenne. Nagyon nehéz felépíteni valami ilyesmit. Egyszerű szabálycsomagra indulsz.
Semikhatov. De véletlenszerűen alakulhatott volna az univerzum?
Green. Nem hiszem, hogy minden létező mögött egy véletlenszám-generátor. Minden a legmagasabb szintű rendre mutat. Ez lehetővé teszi az adatok tömörítését olyan rövid matematikai egyenletekre, amelyek az összes folyamatot szimbólumokkal írják le.
Semikhatov. És ez a megnyilvánulása az elménk, ami minket szeretni, amit csinálunk a tudomány általában, és különösen a fizika.
Gross. És hogyan lehetne másként? Ez a világegyetem származott. Az agyunk fejlődött, és megpróbálta értelmet nyerni. És ez egy nagyon kellemes folyamat. Be van programozva, hogy szórakoztassuk a megértést. Értelmünk van nekik. És így az Univerzumnak van értelme!
Green. Talán, ez alkalmas a címe: „Az univerzum értelme!” Köszönöm szépen az interjút.