Формата и смисъла на Вселената, за да обсъдят по повод годишнината "Около света" Нобеловият лауреат Дейвид Грос, експерт по струнната теория Брайън Грийн и водещ изследовател Алексей LPI Semikhatov
Алекс Semikhatov. Ако се вгледате в Вселената отвън, какво ще прилича?
Дейвид Грос. Вселена - всичко съществуващо пространство. Както може да се види отвън?
Semikhatov. Моцарт каза, че възприема музиката, не я следи във времето и усети изцяло как Бог възприема история - всичко наведнъж, така да се каже, от погледа му.
Грос. Вселената също не се движи във времето, то тя съществува. Във физиката, няма такава точка, която може да се нарече "днес." Това е просто ни илюзия. И "тук" не са. Но това не е много сериозен проблем. Истинският мистерията не ми дава през нощта - това е проблем на начало и край на всички неща, въпросът за произхода на самата физика. Тук все още не сме успели. Въпреки, че се обсъждат няколко идеи.
скучен топология
Semikhatov. Аз ще попитам все пак: какво физика казва за топологията на вселената?
Грос. Топология - са въпроси за това поничка с дупка се различава от една сфера, без дупки. Така че, топологията на Вселената скучно, защото има вероятност да напълно тривиално. Защото Вселената - е плоска (тази идея е тривиален за Грос, но за повечето погледи изненадващо Вижте podverstki за показателите и топология -... Ed.) .. Това е заключението на космологичната теория на инфлацията. Това се потвърждава и от наблюдението, с много висока точност.
Брайън Грийн. По принцип на Вселената може да бъде hypersphere, но само много, много голям (близо до нас изглежда плоска). Може ли да бъде gipertorom, но отново много голям.
Semikhatov. Така че, на небето може да намери галактики, които могат да се видят в две диаметрално противоположни посоки?
Грийн. Просто зависи от размера. Ако това gipertor е достатъчно голям, ние няма да види нищо.
Semikhatov. Има ли някой се опита да се търси?
Грийн. Като цяло, това е да спечели отново историята.
Грос. Учените, разбира се, се проверяват всички идеи, но по-голямата част в този случай се отхвърля. В момента няма признаци, че Вселената е някакъв нетривиален топология.
Semikhatov. Не е много интересен живот в топологията.
Грос. Но пространството - това не е само топологията. Много по-интересно показател. Така че това не е правилно да се говори за топологията на вселената и нейната геометрия. Това го свързва космологията и историята на нашия свят, както това е възможно, и нейната вътрешна структура, която може да се определи глобалните физическите закони. Геометрия - е математически модел на реалността.
Грийн. Metric на физическото пространство описва общата теория на относителността. Но топология не играе голяма роля в него. Например същия показател може да се прилага в различни топологични пространства.
Грос. В един малък квартал на всяка точка от пространството, тя изглежда плоска. Това е много важно свойство на природата, един от тези, които го правят познаваеми: неща, поне на местно ниво, в непосредствена близост до нас, в първо приближение, изглежда проста. Но ние също така знаем, че това имущество може да бъде нарушено. Най-интересното за мен в областта на елементарни опити физиката на елементарните частици са били през последните 50 години в цялата намалява квартал. И тъй като ние проникне по-дълбоко, нещата стават по-малко прости. Особено силно усложнява гравитационно взаимодействие. Геометрия сам не е достатъчно.
Грийн. За описание на реалността е необходимо да се допълват геометрията на идеите на квантовата механика. Единственият начин да се изгради цялостна описание. Semikhatov. Но поне описанието на Вселената в голям мащаб ние оставаме в рамките на геометричен език?
Грос. Не е факта. Например, черните дупки могат да бъдат доста големи, но тяхното описание в чисто геометрично изражение, без квантовата колебания значително непълна. Може би те ще бъдат по-лесно да се разбере, като се има предвид квантовите явления като по-фундаментална от геометрията. Тук, както и в хидродинамиката, която перфектно описва водата в реката, но това е само приблизителна модел, произтичащи от ядрената физика, която описва реката като съвкупност от молекули.
Semikhatov. Това е, черни дупки нарушават проста структура на Вселената? Те могат по някакъв начин се обърне нашата тривиално плосък пространство?
Грийн. Всичко това е възможно. И най-важното бяло петно тук - нашата неспособността да се разбере характера на сингулярности. Именно те - ключът към отговорите на вашите въпроси.
Semikhatov. В конвенционалната точка на пространство равнина и в сингулярността - Не е ясно какво?
Грийн. От класическа гледна точка по този начин. Въпреки това, има и други описания, които разкриват характеристиките липсват в класическите решения. Аз не бих заложил, че скоро ще се разбере, че дори и най-простата черна дупка, но ние се движим в тази посока.
Най-голямото научно изследване
Semikhatov. Най-много измерения света, в който живеем?
Грийн. Ние не знаем. Традиционният парадигма предлага три пространствени измерения и четири пространство-време. Но струнната теория предполага, че пространствени измерения трябва да са по-големи от - 9 или 10.
Грос. Или няма. нашата поука е, че това е необходимо с голямо подозрение към традиционната геометрия. Тя съществува в Платоновия смисъл на думата, тоест, зависи от това как ние формулираме физика. Можете да използвате парадигма или метода на изчисление, при което не са пространствени измерения на всички. И тогава те правят резултатите от които са удобно описани, например, на езика на десет тримерното пространство. Или можете да започнете с четириизмерна (3 + 1) теория, но да се предскаже явленията на микро ниво да се използват десет пространство-време. Пространствено измерение сега лесно се преобразуват.
Semikhatov. Това е някаква крайност философски релативизъм.
Грийн. Една и съща физическа система има различен брой измервания в зависимост от това как сте го опиша. Измерението - не толкова важен въпрос.
Грос. Не мислете, че пространството с измерванията - това е основен начин за описване физика. Ние използваме само като геометрия инструмент.
Semikhatov. Независимо от това, физици определят как измервания се използва - 9 или 10?
Грийн. Ние все още не знаем. Някои подходи, като низ теория, изискват девет пространствени размери, др.
Semikhatov. Но какви са тези размери? Колко големи са те?
Грос. Разбира се, те са много малки. Те не виждат с очите: в противен случай бихме могли да ги преместите. Така че ограниченията, наложени от ежедневието ни опит. Ето защо детето изгражда триизмерен модел на света. Semikhatov. Връщаме се към Кант. Той вярвал, че идеята за пространство - неотменимото собственост на човешкото съзнание.
Грос. В продължение на четири години детето вече знае, че няма допълнителни измервания на, да речем, на няколко метра. Но също така има по-строги ограничения. Например, гравитационните експерименти казват, че допълнителните измерения не надвишават размера на милиметър. Но те са най-вероятно все още много по-малки. Аз вярвам, че класическата геометрия - това не е идеалният език за да говорим за фундаменталната физика. За тези цели, ние трябва много по-абстрактен език, но ние все още не знаем. Ние си представим, че нашият разговор се провежда 100 години по-късно. И вие питате: "Как много измерения в пространството?" Мисля, че отговорът ми ще звучи по следния начин: "В някои случаи добро приближение е квантовата теория на полето, се разглежда в фон десет пространство-времето. Но има и равностоен квантово-механичен описание дори и без измервания. "
Semikhatov. Съвременните физически теории много mathematize. Защо сме толкова сигурни, че Вселената трябва задължително да се опише математически? Наистина, просто наблюдение не съдържа специални математика.
Грос. Не съществува такова нещо като "просто наблюдение." Смятате ли, че когато търсите из стаята и да видим пространството - това е просто наблюдение? Можете ли да си представите как това се случва, как мозъкът определя това? Знаеш ли, какво невероятна сложност на научно изследване на всичко, което правим на възраст от четири години, изграждане на прост модел за наблюдение на света? Това не е проста. Това е най-голямото интелектуално пробив в живота, то тогава има само спад. И това, което след това се добавят всевъзможни superspace и различна топология, мисля, че това е относително тривиално.
Semikhatov. Т.е. математика описва нашия свят, защото тя е продукт на нашия мозък? Е, аз съм като обратно думата "просто наблюдение."
Едно, че е елегантен
Semikhatov. Забравете за формата на Вселената, за броя на измерения. Обстоен разбор. Какво обикновено е вселената? Що за животно е без форма, или има толкова много форми, които могат да бъдат нещо?
Грос. Не ми харесва този въпрос, тъй като не може да отговори разбираемо в него, експериментална цел, или чрез наблюдения или математически. Ние сме подхлъзване в метафизиката. За мен, Вселената - е съвкупност от системи, които строим теоретичен модел. И това е един много добър модел. Това количествено описано всичко, което се е случило през последните 13,7 милиарда години.
Semikhatov. Вселена или Мултивселена? Има ли други вселени?
Грос. Почти сигурно те съществуват.
Грийн. Не знам. Не бих казал, че аз не вярвам в тях.
Semikhatov. Брайън, който искате да се говори за това е нашата Вселена. Е, тук е вашата книга, наречена "The Elegant Universe". Ето един, който е "елегантен", тя е това, което той представлява и как се измерва?
Грийн. Говорейки за елегантността на вселената, искам да кажа, че ние обсъждаме: способността да се опишат явленията, които наблюдаваме и мярка, като се използва много мощен математически инструмент, използван за изграждане на физическа теория. За мен, това уравнение - тези, които Айнщайн получени, и тези дисплеи с колегите Дейвид. Простите математически уравнения описват повечето от това, което виждаме. Това е, което аз наричам елегантност.
Semikhatov. Това е елегантност - тази характеристика не е самата вселена, и връзката му с математиката, че тя описва. И какви са успехите по пътя.
Грос. Шегувате ли се? Това е било само на 30 години, тъй като това са формулирани най-пълната теория на цялата материя и всички сили, което обяснява всичко, което виждаме (тя е около Стандартния модел на Вселената е имал резерви :. Тя не работи в най-екстремни условия като Големия взрив видите. . при оформлението - Ред.) ... И изключителна прецизност в количествено отношение. Тук хората се питат защо лед плувки? В крайна сметка, ако той е удавяне, океаните ще замръзне и няма да има живот. Сега можем да го изчисли. В тази концепция, трябва да посочите само една константа (фина структура постоянно. - .. Ед), а след това всичко останало - атомните ядра, електромагнетизма, химия, биология - ще бъде получен от тази теория. Не наблюдава явление, което в общи линии не се описва с тази теория с най-висока точност. Но ограниченията са все още там. Те се отнасят до това, което се случва на много къси разстояния и в момента на раждането на Вселената.
Смисълът на Вселената
Semikhatov. И все пак Вселената е толкова сложна. Все пак ще го наричаме елегантен? Грийн. Не бих се съгласил с думата "комплекс". Той е богат на различни събития, но те са описани само с няколко математически уравнения.
Грос. Всички Стандартния модел могат да бъдат отпечатани върху тениска.
Грийн. Е, за това ние все още ще трябва да си служат със съкратената нотация.
Грос. Всъщност, защо трябва Вселената не бъде елегантна? В противен случай, това би било някаква безсмислена бъркотия. Много е трудно да се изработи нещо без чар. Започвате с един прост набор от правила.
Semikhatov. Но Вселената може да бъде формирана на случаен принцип?
Грийн. Аз не мисля, че си струва за всички съществуващи генератор на случайни числа. Всичко сочи към най-високото ниво на ред. Това ви позволява да компресирате данни с математически уравнения, които описват всички процеси с помощта на символи.
Semikhatov. И това е проява на нашия ум, че за да се обичаме това, което правим в областта на науката като цяло и по физика в частност.
Грос. И как иначе може да е? Ние излезе от тази вселена. Мозъците ни са еволюирали, иска да му се даде значение. И това е един много приятен процес. Ние сме програмирани да се насладят в разбирането неща. Ние отдаваме значение за тях. И така Вселената има смисъл!
Грийн. Може би, той е подходящ като заглавие: "Вселената има смисъл!" Благодаря ви много за това интервю.
Свързани статии