Есть ли реальность за вашей спиной? О квантовой физике простым языком - Катрина Арье

Математика в основе нашего мира

Вселенная – это великая книга, написанная на языке математики.

Галилео Галилей, физик, астроном, математик

Когда на вечеринках меня спрашивают, чем я занимаюсь, я даю один из припасённых ответов. Могу сказать, что увлекаюсь психологией, воспитываю троих детей или танцую аргентинское танго, – и быть уверенной, что у нас получится длинная увлекательная беседа. Если же отвечу, что моя специальность – математика и ядерная физика, то обычно интерес собеседника сразу гаснет. Мне говорят: «Математика, физика – это самые скучные предметы, которые были у меня в школе», – и я остаюсь с бокалом шампанского в одиночестве [19].

Почему же математика и физика так всех пугают?

С детства мы знаем, что математика – это царица наук. Математика – один из основных способов описания нашего мира. Казалось бы, естественное любопытство, желание узнать, как устроен мир, должно быть свойственно людям. Но скучная школьная программа и незаинтересованность учителей делают своё дело – навсегда отбивают у многих детей интерес к математике и физике.

Есть что‑то очень математическое в нашей Вселенной, и чем внимательнее мы смотрим, тем больше математики находим. Математика везде! Так что же нам делать со всеми этими намёками на математику в нашем физическом мире?

Макс Тегмарк, космолог и астрофизик

Законы физики можно описать математическими уравнениями. Уравнения покажут траектории движения тел, их взаимодействия; опишут электричество, радиоактивность и другие явления и законы нашего мира. Математика – везде.

Не только уравнения, но и просто числа выражают фундаментальные свойства нашей реальности (например, фундаментальные константы). Природа описывается математикой. Как физические законы, так и красота! Вспомним, например, золотое сечение. Любой архитектор вам расскажет, какие параметры (математические) должны быть соблюдены, чтобы здание казалось гармоничным.

Существует даже гипотеза математической Вселенной, которая гласит: есть внешняя физическая реальность, как её называет Макс Тегмарк, которая является математической структурой. По мнению этого физика, всё в нашем мире – чисто математическое, включая нас самих.

Это, конечно, лишь одна из гипотез. Но то, что математика лежит в основе физических законов, которые описывают наш мир, – факт. И если мы живём в симуляции, то наш мир точно должен быть построен математически.

 Задание

Подумайте, в каких ещё категориях можно описать наш мир. Возможно, это Слово, если брать Библию?.. Поделитесь мыслями по хештегу #арьекнига.

Принцип наименьшего действия Гамильтона

Ещё Аристотель заметил:

«…природа ничего не делает напрасно и во всех своих проявлениях избирает кратчайший или легчайший путь».

Мы все знакомы с многочисленными проявлениями этой глубокой мысли на практике. Угол падения равен углу отражения именно потому, что тогда путь света из одной точки в другую является кратчайшим (двигается по сторонам равнобедренного треугольника).

Позднее принцип обрёл и точную математическую формулировку (для этого потребовались усилия Ферма, Лейбница, Ньютона, Мопертюи, Эйлера и Гамильтона): действие – это произведение массы тела на его скорость и пройденное расстояние.

Принцип наименьшего действия Гамильтона простыми словами звучит так: тело будет двигаться под воздействием сил по такой траектории, чтобы действие было минимальным.

Не правда ли, это существенно сужает возможное количество будущих сценариев поведения системы и вообще похоже на правило разработчика компьютерных игр, созданное для экономии мощности компьютера при развёртывании виртуальной реальности.

Возможно, принцип наименьшего действия – это один из фундаментальных принципов творения реальности высшего разума, принцип создания симуляции.

Самый важный вопрос: что есть реальность?

Удивительно, но на этот счёт нет единого мнения. Вот лишь некоторые из вариантов.

Реальность – это:

• движение элементарных частиц;

• колебания суперструн;

• взаимодействия квантованных полей;

• объединение четырёх стихий – земли, воды, воздуха и огня;

• Божественное творение;

• сон;

• симуляция;

• математический конструкт.

Иммануил Кант считал, что реальность существует, но мы не способны её познать, так как у нас нет доступа к «вещи в себе».

Другие уверены, что реальности вообще не существует. Есть мнение, что реальность субъективна и она у каждого из нас в голове.

Такие разные ответы… И все приемлет квантовая физика. И даже объясняет многие из них и даёт математические формулы для расчётов.

Каждый из нас понимает реальность по-своему. Но точно верно одно: реальность – не то, чем кажется на первый взгляд.

Вера в Бога

Человечество всегда верило в Бога как в некую высшую силу. Во многих религиях есть идея, что Бог также создатель нашего мира. В различных религиозных конфессиях Бог может выглядеть по-разному, но остаётся одно общее: мы склонны верить, что существует нечто Высшее.

Элемент Бога в гипотезе симуляции – это тот, кто знает всё о нашей Вселенной и может ей управлять.

Дэвид Чалмерс, философ

Даже те, кто