111
Возможно, пришло время признать, что вся наша фундаментальная физика — не более чем набор умных трюков, позволяющих нам делать смартфоны и ракеты, но имеющих к реальности такое же отношение, как карта местности к самой местности.
И ладно бы карта была точной — она искажена, упрощена и, возможно, рисует совершенно не ту территорию.
Посудите сами: за последние четыреста лет мы создали несколько сменяющих друг друга математических моделей, каждая из которых объявлялась истиной в последней инстанции, затем признавалась ограниченной, потом устаревшей, и, наконец, заменялась новой — более сложной, более абстрактной и все более оторванной от человеческой интуиции.
Физика постепенно превратилась из науки о природе в искусство создания элегантных уравнений.
Но коррелируют ли они с реальностью? Вот в чем вопрос.
Галилей и начало "математизации" природы.Всё началось с Галилея. Именно он заявил, что книга природы "написана на языке математики". Удобненько, правда? Особенно если ты сам — математик. Галилей изящно подменил реальность ее описанием, и мы до сих пор расхлебываем последствия.
Возьмем его знаменитые опыты с наклонной плоскостью. Идеально гладкая поверхность, идеально круглые шары, отсутствие сопротивления воздуха... Ничего из этого не существует в реальном мире! Галилей создал воображаемую вселенную, где действуют простые математические законы. А потом объявил, что реальный мир работает так же. Э-э, простите, но это как заявить, что футбольный матч идентичен цифрам на табло.
Конечно, это сработало — в определенных пределах. Можно рассчитать траекторию пушечного ядра с помощью простеньких формул, и ядро (примерно) полетит туда, куда предсказывает расчет. Но является ли это доказательством истинности? Отнюдь. Это доказательство того, что аппроксимация оказалась достаточно хорошей для практических целей. Совсем как пиксельная графика в старых видеоиграх — мы узнаём, что это человечек, но это не значит, что реальные люди состоят из квадратиков.
Галилей, сам того не подозревая, запустил эпидемию модельного мышления, от которой физика до сих пор не может излечиться. И хуже того — она не хочет признавать своё заболевание.
Ньютоновская механика: первая глобальная аппроксимация.А потом появился сэр Исаак, и дела пошли еще веселее. Ньютоновская механика стала первой по-настоящему глобальной физической аппроксимацией. Она описывала всё: от падающих яблок до движения планет. И это было потрясающе... пока кто-то не начал задавать неудобные вопросы.
Например, как работает гравитация? По Ньютону, два тела притягиваются силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Прекрасно! Но как именно это происходит? Как одно тело "узнаёт" о существовании другого через пустое пространство? Это то самое "действие на расстоянии", которое сам Ньютон считал "нелепым". Но формулы работали, и все дружно закрыли глаза на философскую несуразность.
А что насчет абсолютного пространства и времени? Ньютон постулировал их существование просто потому, что так было удобнее писать уравнения. Математическая конструкция, придуманная для упрощения расчетов, внезапно стала фундаментальным свойством вселенной. Это всё равно что объявить систему координат на карте мира реально существующей сеткой, натянутой на планету. Абсурд? Безусловно. Но физики триста лет верили в это.
И заметьте интересную тенденцию: с каждым новым переворотом в физике математический аппарат усложняется, а физическая интуиция отступает. Механика Ньютона еще была наглядной.
Но дальше начинается настоящий парад абстракций, всё менее связанных с нашим непосредственным опытом. И это не случайно.
Относительность, как заплатка на проблемах классической физики.Потом пришел Эйнштейн и перевернул все с ног на голову. Или с головы на ноги — как посмотреть. Теория относительности заменила ньютоновскую механику, и опять мы услышали ту же песню: "Теперь у нас есть истинная картина реальности!"
Только вот какая штука: Эйнштейн не опроверг Ньютона, он просто создал более сложную математическую конструкцию, которая включала в себя ньютоновскую механику как частный случай. И да, новая модель объясняла аномалии в движении Меркурия и предсказывала искривление света вблизи Солнца. Но стала ли она ближе к "истинной реальности"?
Судите сами: вместо таинственного "действия на расстоянии" у нас теперь искривление пространства-времени. Замечательно! Но что такое пространство-время? Это геометрический объект, существующий только в математике. Мы заменили одну абстракцию другой, более сложной. И при этом умудрились еще больше отдалиться от человеческой интуиции.
Попробуйте-ка представить четырехмерный континуум. Не получается? Неудивительно. Никто не может этого представить, включая самого Эйнштейна. Мы заменили наглядную, хоть и загадочную силу тяготения на чисто математическую конструкцию, которую невозможно визуализировать. И это называется приближением к истине? Скорее, это отдаление от нее.
А ведь теория относительности породила целый зоопарк парадоксов — от замедления времени до парадокса близнецов. Их математическое разрешение элегантно, но философски они остаются головоломками. Возможно, эти парадоксы — не просто странности нашего мышления, а сигналы о том, что сама модель фундаментально ошибочна?
Квантовая реальность: когда модель открыто признается моделью.С появлением квантовой механики физика совершила качественный скачок в своем отдалении от реальности. Впервые в истории науки ученые открыто признали, что их теория — всего лишь математический аппарат для расчета вероятностей, а не описание того, что "на самом деле" происходит в мире атомов.
Нильс Бор, один из отцов-основателей квантовой теории, прямо заявил: "Не дело физики говорить, что такое реальность". А его коллега Ричард Фейнман честно признавался: "Я смело могу сказать, что квантовую механику не понимает никто". И это говорят создатели теории!
Квантовая неопределенность, принцип дополнительности, коллапс волновой функции — все эти концепции не просто сложны для понимания, они принципиально не поддаются наглядному представлению. Мы имеем дело с математическим формализмом, который каким-то загадочным образом позволяет делать точные предсказания, но не дает никакой внятной картины происходящего.
Возьмем знаменитый эксперимент с двумя щелями. Электрон ведет себя одновременно и как частица, и как волна, проходя через обе щели сразу, но при попытке определить, через какую именно щель он прошел, интерференционная картина исчезает.
Что это значит? Никто не знает!
У нас есть десяток интерпретаций: от многомировой до копенгагенской, от теории скрытых параметров до квантовой декогеренции.
И все они математически эквивалентны, но дают совершенно разные философские картины мира.
Не странно ли? У нас есть теория, которая работает с фантастической точностью (квантовая электродинамика предсказывает результаты с точностью до десяти знаков после запятой), но при этом никто не понимает, что она говорит о реальности.
Может быть, это окончательное доказательство того, что физика не открывает истинную природу вещей, а лишь создает все более изощренные модели для предсказаний?
Темная материя и энергия: вымышленные сущности?А теперь мы подходим к самому веселому: темной материи и темной энергии. Звучит как названия для фильмов ужасов, не правда ли? И это неслучайно, потому что ситуация действительно пугающая.
Представьте: астрономы наблюдают за движением галактик и обнаруживают, что они вращаются "неправильно" — слишком быстро для той массы, которую мы видим. Что делать? Есть два варианта: 1) признать, что наши теории гравитации несовершенны, или 2) придумать невидимую субстанцию, которой никто никогда не видел, но которая каким-то образом составляет 85% всей материи во Вселенной.
Догадайтесь, какой вариант выбрали физики? Правильно, второй! Так родилась темная материя — гипотетическая субстанция, которую нельзя увидеть, потрогать или как-то иначе обнаружить, кроме как по гравитационному воздействию. Чем не современный аналог эфира, флогистона или жизненной силы?
А потом обнаружилось, что Вселенная расширяется с ускорением, что противоречит всем существующим моделям. И что мы сделали? Правильно, придумали еще одну невидимую сущность — темную энергию, которая составляет примерно 68% всей энергии во Вселенной. И опять никто не знает, что это такое.
Итак, подведем итог: 95% Вселенной состоит из субстанций, о природе которых мы не имеем ни малейшего представления. И это называется "научным пониманием космоса"? Может быть, пора признать, что наши модели фундаментально ошибочны?
Вспомните историю науки: сколько раз уже "невидимые сущности", придуманные для спасения теорий, оказывались фикцией. Эфир, в котором должны были распространяться электромагнитные волны, — исчез. Флогистон, отвечавший за горение, — испарился. Теплород, объяснявший передачу тепла, — растворился в воздухе. Не ждет ли та же судьба темную материю и темную энергию?
Теория струн и мультивселенные: наука или математическая фантазия?Современная теоретическая физика достигла апогея в своем отрыве от реальности с появлением теории струн и концепции мультивселенной. Это уже даже не аппроксимации — это чистая математическая фантазия, выдаваемая за науку.
Теория струн предполагает, что фундаментальными объектами являются не частицы, а одномерные "струны", вибрирующие в 10 или 11 измерениях. Большинство этих измерений "свернуты" до субатомных размеров, поэтому мы их не замечаем. Красиво? Несомненно. Проверяемо? Ни в коей мере.
За 40 лет существования теория струн не дала ни одного экспериментально проверяемого предсказания. Более того, существует около 10^500 (это единица с пятьюстами нулями!) различных вариантов теории, каждый со своим набором фундаментальных констант. И все они математически непротиворечивы! Какой из них соответствует нашей Вселенной? Никто не знает и не может узнать.
А теперь самое интересное: вместо того, чтобы признать провал, физики-теоретики придумали концепцию мультивселенной, согласно которой реально существуют все возможные варианты вселенных, описываемые всеми возможными теориями струн. Наша Вселенная — просто одна из бесконечного множества. Это уже не наука, а метафизика в чистом виде.
Современная физика превратилась в странную игру, где теоретики соревнуются в создании все более элегантных математических конструкций, все менее связанных с экспериментами. Мы потеряли важнейший критерий научности — фальсифицируемость. Если теория объясняет все возможные наблюдения (или, что еще хуже, не объясняет ничего конкретного), она перестает быть научной.
Наука превратилась в своеобразную религию, где роль священных текстов играют уравнения, а роль божеств — абстрактные концепции вроде суперсимметрии или М-теории. И как в любой религии, здесь есть свои еретики, осмеливающиеся сомневаться в догмах. Но голос разума тонет в хоре восторженных поклонников математической красоты.
Заключение: за пределами наших моделей.Так что же мы имеем в итоге? Физика, начиная с Галилея и до наших дней, создала серию все более сложных математических моделей, которые позволяют нам предсказывать результаты экспериментов с удивительной точностью. Но ни одна из этих моделей не дает нам уверенности, что мы действительно понимаем, как устроена реальность.
Возможно, истинная реальность принципиально непостижима для нас, как трехмерный мир непостижим для двумерных существ. Мы создаем модели, которые работают в определенных пределах, но любая модель — это лишь приближение, аппроксимация, упрощение.
Может быть, вся история физики — это история создания все более сложных карт несуществующей территории. Мы уточняем детали, добавляем новые слои, но сама территория остается за пределами нашего понимания.
И, возможно, в этом нет ничего страшного. Наука никогда не обещала нам абсолютную истину. Она лишь предлагает лучший из доступных способов описания мира. Если мы признаем, что все наши теории — лишь модели, а не истина в последней инстанции, мы сможем быть более открытыми к новым идеям и подходам.
Современная физика находится в кризисе именно потому, что запуталась в собственных абстракциях, потеряв связь с реальностью. Возможно, следующий революционный прорыв придет не от создания еще более сложной математической конструкции, а от принципиально нового взгляда на природу реальности.
Пока же мы можем лишь признать: то, что мы называем фундаментальной физикой, — это не описание мира "как он есть на самом деле", а лишь набор инструментов для предсказания результатов экспериментов. Очень успешных инструментов, надо признать. Но инструмент — это еще не реальность, как карта — это еще не территория.
И, возможно, истинная реальность гораздо более странная и удивительная, чем все наши модели вместе взятые.
Занимательная физика
yaplakal.com