6. Max Tegmark. Our Mathematical Universe

[Pustomytnyk]

неповний перший розділ, ще перекладаю.

1

[img]images/Tegm_9780385350495_epub_L01_r1.jpg[/img]

Що таке реальність?

...дерева складаються, в основному, з повітря. Згорівши, вони знову стають повітрям, а тепло полум’я звільняє тепло від Сонця, яке помагало перетворити повітря в дерево. І от попіл, що лишився, це та мала частинка, яка походить не з повітря, а з твердої землі.
—Річард Фейнман

В землі та в небі більше тайн, Гораціо, ніж вашій вченості хоч би приснилось.
—Вільям Шекспір, Гамлет, дія 1, сцена 5

Не те, чим видається

Через секунду я помер. Я перестав крутити педалі і натиснув гальма, але було вже запізно. Фари. Ґратка радіатора. Сорок тон сталі навіжено сигналять, мов новочасний дракон. Я бачив паніку в очах водія. Відчув, як час уповільнився і моє життя пролетіло перед очима, а моєю останньою думкою було: "Сподіваюсь, це просто нічний кошмар". Гай-гай, своїми нутрощами я відчув, що це все насправді.

Та чи можу я бути цілковито впевнений, що не споглядаю сон? А якби перед самим зіткненням я побачив щось, що буває тільки у снах, наприклад, що мій вчитель Інгрід сидить живий-здоровий на моєму багажнику? Або якби за п’ять секунд до того у верхньому лівому куті мого поля зору матеріялізувалося віконце з текстом: "Чи ти впевнений, що це гарна ідея, to zoom out of this underpass не подивившись направо?" і ґудзиками "Продовжити" та "Скасувати"? Тоді, якби в житті я надивився достатньо фільмів на взір Матриця чи Тринадцятий поверх, я б замислився, чи все моє життя, бува, не комп’ютерна симуляція, піддавши сумніву свої фундаментальні припущення щодо природи реальности. Але я не спостеріг жодної такої дивини, і помер упевнений, що моя проблема реальна. Зрештою, що може бути реальніше й відчутніше за сорокатонну вантажівку?

Але ми знаємо, що не все є таким, яким видається, і це стосується навіть вантажівок і самої реальності. Такі висновки можна почути не лише від філософів і наукових фантастів, але й знайти в результатах наукових експериментів. Вже ціле століття фізики знають, що тверда сталь це, по суті, пустота: атомні ядра, ці маленькі кульки, які складають 99,95% маси, займають лише 0,0000000000001% об’єму. І весь цей майже-вакуум здається твердим завдяки дуже сильним електричним силам, які втримують ці ядра вкупі. Більше того, докладне вимірювання субатомних частинок показало, що вони можуть перебувати у різних місцях одночасно — широко відома головоломка з серця квантової фізики (ми розглянемо це у [url=Tegm_9780385350495_epub_c07_r1.htm]7 розділі[/url]). Однак я теж складаюся з таких частинок, і якщо вони можуть бути у двох місцях одночасно, то я, відповідно, теж? Справді, за три секунди перед аварією я підсвідомо вирішував, чи достатньо подивитися тільки наліво (бо туди я завжди повертав по дорозі до шведської вищої школи, Blackebergs Gymnasium, а на перехресті ніколи не було руху) чи також про всяк випадок подивитися направо. Насправді моє нещасливе моментальне рішення snap того ранку 1985 не призвело до трагедії. Усе звелося до того, чи один атом calcium вступить у певний синаптичний контакт у передньолобій корі головного мозку, змусивши певний нейрон випустити електричний сигнал, який запустив би каскадно активність инших нейронів мозку, які сукупно формували б думку „Не зважай“. Тож якби атом Кальцію був одночасно у двох різних місцях, то через пів секунди мої учні вказували б одночасно на два різні місця. Ще через дві секунди мій велосипед був би у одночасно у двох різних місцях, і, зрештою, я б був одночасно мертвий і живий. Найкращі фізики-квантовики пристрасно сперечаються, чи справді світ ділиться на паралельні всесвіти з різними історіями, чи може так званерівнняння Шредінгера, найважливіший закон квантового руху, потребує перегляду. То чи справді я помер? Це оминуло мене в нашому всесвіті, але чи міг я померти в иншому, так само реальному, всесвіті, де ця книга ніколи не була написаною? Якщо я буваю і живий, і мертвий, то, можливо, варто виправити наше уявлення, чим є реальність, щоб усе клеїлося купи?

Гадаєте, я пропоную якесь безглуздя, і фізики просто каламутять воду? Усе стає ще гірше, якщо уявити, як би я особисто це сприймав. Якщо я буду у цих двох різних місцях у двох різних всесвітах, то одна з моїх версій виживе. Застосувавши ту саму логіку до всіх инших способів, як я можу померти, випливає, що хоча б в одному з всесвітів я ніколи не помру. Оскільки моя свідомість існує тільки, коли я живий, чи означатиме це, що я відчую себе безсмертним? Відповідно, може ви також побачите себе безсмертними, настарішою людиною на Землі? Ми відповімо на це запитання у [url=Tegm_9780385350495_epub_c08_r1.htm]8 розділі[/url].

Ви здивовані, що фізика подає реальність набагато дивнішою, ніж ми уявляли? Нічого дивного, якщо ми згадаємо теорію еволюції Дарвіна! Еволюція наділила нас інтуїцією тільки щодо тих сторін фізики, які мали значення для виживання наших далеких предків, наприклад, параболічної орбіти літаючих каменів (це пояснює наший потяг бейзболу). Якби печерна людина засильно замислювалась над кінцевою будовою матерії, вона могла б не помітити тигра, що підкрався позаду, і зникла б із генофонду. Таким робом Теорія Дарвіна робить перевірне передбачення про те, що, задіявши технологію, щоб глянути на реальність понад людськими можливостями, наша інтуїція розсипеться. Ми неодноразово перевірили це передбачення, і результати переважно підтримують Дарвіна. Айнштайн зрозумів, що на високих швидкостях час уповільнюється, і це настільки спантеличило скнар зі шведський нобелівського комітету, що йому було відмовлено унобелівській премії за теорію відносности. При низьких температурах рідкий гелій починає текти по стінках вгору. При високих температурах зіштовхувані частинки міняють сутність; для мене ж, що електрон після зіткнення з позитроном перетворюється на Z-бозон є так само зрозумілим, як те, що дві машини після зіткнення перетворюються на купу брухту. На мікроскопічниш масштабах частинки навіжено переміщаються у два місця одночасно, що веде до вищезгаданої квантової загадки. На астрономічних масштабах — несподіванка! — теж відбуваються дива: якщо ви інтуїтивно розумієте всі аспекти чорних дірок, то, я думаю, ви такий один у світі, і вам треба негайно відкласти цю книжку, щоб опублікувати свої відкриття до того, як хтось загребе собі нобелівську премію за квантову гравітацію. Зробіть масшаб ще віддаленішим, і побачите нові дива, де реальність грандіозніша за все, що ми здатні побачити у найпотужніші телескопи. Як ми побачимо у [url=Tegm_9780385350495_epub_c05_r1.htm]5 розділі[/url], космологічна інфляція — панівна теорія про ранні події — каже, що простір є не дуже великим, а, власне, безкінечним, і містить нескінченно багато копій вас, і ще більше вже менш точних ваших копій, що проживають кожний можливий варіянт існування у двох різних типах паралельних всесвітів. Якщо ця теорія істинна, це означає, що навіть якщо квантова фізика не передбачає багато копій мене, який ніколи не дійде до школи, все-одно буде нескінченно багато Максів у віддалених сонячних системах, що прожили однакове зі мною життя до доленосного моменту, але вирішили не подивитися направо.

Иншими словами, відкриття у фізиці ставлять під сумнів деякі наші фундаментальні уявлення про реальність і на мікрорівні, і на макрорівні. В [url=Tegm_9780385350495_epub_c11_r1.htm]11 розділі[/url] ми з’ясуємо, що багато ідей про реальність стають під сумнів навіть на наших, людських, середніх масштабах, якщо використати нейронауку, щоб заглибитися у принципи роботи мозку.

Останнє, але істотне — ми знаємо математичні рівняння надають вікно до принципів природи, як це образно проілюстровано на [url=Tegm_9780385350495_epub_c01_r1.htm#c01-fig1]зображенні 1.1[/url]. Але чому наш фізичний світ проявляє настільки сильні математичні закономірності, що герой астрономії Галілео Галілей проголосив природу “книгою, написаною мовою математики”, а нобелівський лавреат Юджин Вігнер (Eugene Wigner) наголошував на “надмірній ефективності математики у фізичних науках” яко таємниці, що вимагає пояснення? Відповісти на це запитання є головною метою цієї книги, про що підказує її назва. У [url=Tegm_9780385350495_epub_c10_r1.htm]10[/url]–[url=Tegm_9780385350495_epub_c12_r1.htm]12[/url] розділах, ми розвідаємо захопливі зв’язки між обчислюванням, математичкою, фізикою і розумом, та пізнаємо мою, на перший погляд божевільну, думку про те, що наш фізичний світ не тільки описується математикою, але що він іє математикою, а ми є самоусвідомленими частинами гігантського математичного обє’кта. Ми побачимо, що це тягне за собою нову та остаточну збірку паралельних світів, настільки неосяжних і екзотичних , що згадані химерства бліднуть в поівнянні. Це змусить нас відкинути багато наших закоренілих уявлень про реальність.

[img]images/Tegm_9780385350495_epub_002_r1.jpg[/img]

Зображення 1.1: якщо поглянути на реальність крізь фізичні рівняння, ми побачимо, що вони описують шаблонами і закономірностями. Як на мене, математика це більше, ніж вікно у зовнішній світ: у книжці я спробую аргументувати, що наш фізичний світ не тільки описується математикою, але є математикою, а точніше математичною структорою.

Як звучить Остаточне запитання?
Відколи наші людські предки ходять землею, вони, без сумніву, пробували розібратися в реальності, обдумуючи глибокі питання буття. Звідки все пішло? Як все скінчиться? Наскільки це все велике? Ці запитання настільки чарівні, що фактично всі людські культури по всьому світу чіплялися за них і передавали відповіді з покоління в покоління у вигляді детальних мітів про творення, легенд і релігійних вчень. Як показує [url=Tegm_9780385350495_epub_c01_r1.htm#c01-fig2]зображення 1.2[/url], ці запитання настільки складні, що не виникло глобаної згоди щодо відповідей. Замість того, що усі культури збіглися в єдиному світогляді, який міг би потенційно бути остаточною правдою, їхні відповіді сильно різняться, і деякі з цих відмінностей відбивають різницю у способах життя. Наприклад, у всіх мітах про створення з Давнього Єгипту, де Ніл зберігав землю родючою, наш світ виник з води. А в моїй рідній Швеції, де вогонь і лід сильно впливали на виживання, скандинавська мітологія стверджувала, що життя пішло від (несподіванка!) вогню і льоду.

[img]images/Tegm_9780385350495_epub_003_r1.jpg[/img]

Зображення 1.2: багато з космологічних запитань, піднятих у цій книжці, віками захоплювали мислителів, однак глобально про них не досягнуто єдиної думки. Повища класифікація ґрунтується на презентації 2011 року студента МТІ (MIT) Девіда Ернандеза (David Hernandez) для мого класу космології. Такі спрощені таксономії насправді неможливі, і до них треба ставитися критично: багато релігій мають різні гілки й інтерпретації, а деякі потрапляють в різні категорії. Наприклад, індуїзм включає аспекти всіх трьох варіянтів творення: згідно з однією легендою, і бог-творець Брахма (зображений) і наш Всесвіт виникли з яйця, яке в свою чергу пішло з води.
Клацніть [url=Tegm_9780385350495_epub_bm1_r1.htm#bm1-003]сюди[/url], щоб побачити більше зображення.

Инші складні запитання, за які бралися давні культури, не менш корінні. Що реальне? Чи є в реальності щось, чого ми не бачимо? „Так!“ відповів Платон більше двох тисяч років тому. У його знаменитій аналогії з печерою, він порівнював нас із людьми, які все життя провели в печері, спостерігаючи лише голі стіни і тіні, які відкидаються речима ззовні. Ці люди хибно вважатимуть, що ці тіні повністю становлять собою реальність. Платон стверджував, що так само наша буденна реальність є лише врізаним і розмитим відобаженням істинної реальности, і щоб почати пізнавати її нам потрібно звільнити себе від розумових оков.

Якщо моє життя фізика мене хоч чогось навчило, то це того, що Платон мав рацію: сучасні фізики однозначно засвідчили, що остаточна природа реальности не така, якою здається. Але якою тоді вона є? Наскільки збігаються між собою наші уявлення із зовнішньою реальністю? З чого безпосередньо складається суще? Як все це працює? Чому? Чи має все який-небудь смисл, і якщо так, який? Як казавДуґлас Адамс (Douglas Adams) у своєму жартівливому науково-фантастичному Путівнику по Галактиці для космотуристів (The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy): “Яка відповідь на питання життя, Всесвіту і решти?”

За всі часи мислителі запропонували дивовижне різноманіття відповідей на запитання “Що таке реальність?” — від спроби відповісти на нього до спроб відкинути його. Ось деякі приклади (цей список не предендує на повноту, деякі альтернативи перетинаються між собою).

Ця книжка (як і моя наукова кар’єра) є моєю особистою спробою взятися за це запитання. Очевидно, що мислителі мали такий широкий спектр відповідей почасти тому, що вони по-різному розуміли це запитання, тож я винен вам пояснення, як я сам його розумію і підходжу до нього. Слово реальність може мати багато різних конотацій. Я ним позначаю остаточну природу зовнішнього фізичного світу, до якого ми відносимося. Я закоханий в пошуках зрозуміти її краще. Тож який мій підхід?

Одного вечора в середній школі я почав читати детективний роман Агати Крісті Смерть на Нілі (Death on the Nile). Незважаючи на болісний факт, що мій будильник розбушується о сьомій ранку, я не міг відірватися від неї, поки в четвертій ночі таємниця не була розкрита. Я був прикутий до детективнийх іторій з дитинства, і в десь у дванадцятирічному віці я започаткував детективний гурток з моїми однокласниками Andreas Bette, Matthias Bothner і Ola Hansson. Ми ніколи не схопили жодного злочинця, але ідея розкривати таємниці полонила мою уяву. Для мене питання “Що таке реальність?” було остаточною детективною історією, і я почувався щасливим, маючи змогу стільки часу переслідувати її. У наступних розділах я розповім про инші випадки, коли моя цікавість тримала мене до ранку, не в силі припинити читати, поки таємниця не була розгаданою. З тою різницею, що я не читав, а писав, і писав я нові стежки математичних рівнянь, які вкінці-кінців приводили мене до відповіди.

Деякі відповіді на “Що таке реальність?”

Запитання має однозначну відповідь.
Елементарні частинки в русі
Земля, вітер, вогонь, повітря і квінтесенція quintessence
Атоми в русі
Елементарні частинки в ручі
Струни в русі
Квантові поля у викривленому часопросторі
M-теорія (підставте свою улюблену велику літеру…)
Божественне творіння
Соціяльна структура
Нейрофізіологічна структура
Сон
Інформація
Симуляція (а-ля The Matrix)
Математична структура
Багатосвіття IV рівня

Запитання не має однозначної відповіди.
Реальність існує, але люди не в змозі пізнати її цілком: нам недоступно те, що Іманухл Кант назвав “das Ding an sich.”
Реальність принципно непізнанна.
Ми не тільки не знаємо її, але й не могли б описати її, якби знали..
Наука ніщо инакше, як розповідь (постмодерна відповідь від Жака Дерріда (Jacques Derrida) і инших).
Вся реальність у наших головах (відповідь конструктивіста).
Реальність не існує (соліпсизм).

[Andriy]

думаю, вам варто перевірити правопис (наприклад на http://r2u.org.ua/check)

[Кувалда]

прочитав. Загальне враження на 5. Але потрібно трохи поредагувати