Главные идеи книги

Теория всего как предельный ансамбль. Почему могут существовать все математически возможные миры

Макс Тегмарк, 1998

Почему у мира именно такие законы, а не другие? Физик Макс Тегмарк предлагает дерзкую гипотезу: существуют все математически возможные миры, а наш — лишь один из них. Пересказ его статьи 1998 года обходится без формул и показывает, как такую гипотезу можно проверить и почему, по её логике, пространство у нас трёхмерное.

Кому подойдёт

Для тех, кому любопытно, откуда у мира именно такие законы и могли ли они быть другими. Формулы и физическое образование не понадобятся.

Мыслю, следовательно, пространство трёхмерно.

Что вдыхает огонь в уравнения

У физиков есть давняя мечта — теория всего: одна стройная теория, из которой следует всё, что можно знать об устройстве мира. Но даже если её найдут, останется вопрос, который однажды задал Стивен Хокинг. Что вдыхает огонь в уравнения и создаёт Вселенную, которую они описывают? Иначе говоря, почему существуют именно эти законы, а не какие-то другие?

В 1998 году физик Макс Тегмарк предложил неожиданный ответ: выбирать вообще не из чего. Существуют все математически возможные миры. Это его гипотеза, и сам он пишет, что пока далеко не ясно, опровергают ли её наблюдения.

Перед тобой пересказ научной статьи, а не книги. В ней много формул, а здесь их не будет — только ход мысли. Ты увидишь, как теория без единого подобранного числа может что-то предсказывать, как мир выглядит с высоты птицы и глазами лягушки и почему пространство у нас трёхмерное.

А в конце вернёмся к вопросу Хокинга. У Тегмарка на него есть ответ, и этот ответ касается тебя.

Если мир — математика, то почему именно эта

Тегмарк начинает с вопроса: мир целиком математический или математика — лишь удобный инструмент, который приблизительно его описывает? Если сказать строже: можно ли утверждать, что физический мир и есть некая математическая структура? Структурой он называет набор объектов и правил, которые их связывают, вроде натуральных чисел со сложением и умножением.

Из этого вопроса вырастают четыре варианта. Мир не целиком математический, и тогда теория всего в принципе не сможет предсказать всё. Мир математический, но физически существуют лишь некоторые структуры. Не существует ни одной: этот вариант явно опровергнут и нужен только для полноты. И последний вариант: существуют все.

Большинство физиков, по оценке Тегмарка, выбирают первый или второй. Второй уязвим: он не объясняет, почему существует именно эта структура, а соседние — нет. Почему протон тяжелее электрона примерно в 1836 раз, а не в 1996? Почему у пространства три измерения, а у времени одно, а не, скажем, семнадцать и пять?

Теория, которая не отвечает на такие вопросы, может оказаться верной. Но, по словам Тегмарка, она выглядит произвольной и может разочаровать тех, кто ждёт от теории всего ответа на все вопросы.

Читать в Livria

Об авторе

Макс Тегмарк — физик и космолог. Эту статью он написал в Институте перспективных исследований в Принстоне, а в 1998 году она вышла в журнале Annals of Physics.

Все книги автора: Макс Тегмарк

Тест по книге «Теория всего как предельный ансамбль. Почему могут существовать все математически возможные миры»

Понятия из книги

Эйнштейн
Хокинг
Бритва Оккама
Теория всего: Мечта физиков: одна непротиворечивая теория, которая включает и квантовую физику, и общую теорию относительности и описывает всё устройство физического мира.
Математическая структура: Набор объектов и правил, которые их связывают, например натуральные числа со сложением и умножением. В статье структура не зависит от того, какими значками её записать.
Предельный ансамбль: Термин Тегмарка: множество всех математических структур сразу, если каждая из них существует физически. В него входят даже миры с совсем другими уравнениями.
Гильберт: Давид Гильберт — немецкий математик. По его определению, которое берёт Тегмарк, математически существует то, что свободно от противоречий.
Взгляд птицы: Образ из статьи: так математическую структуру видит математик, снаружи и целиком.
Взгляд лягушки: Образ из статьи: так математическую структуру переживает тот, кто живёт внутри неё.
Самосознающая подструктура: Термин Тегмарка: любая часть математической структуры, способная мыслить и считающая себя мыслящей. Это может быть человек, сложная программа или что-то совсем иное.
Теория относительности: Теория Эйнштейна о пространстве, времени и тяготении. В ней пространство и время объединены в один четырёхмерный мир.
Эддингтон: Артур Эддингтон — британский астрофизик первой половины XX века. Тегмарк ссылается на его мысль о том, что мы видим как предмет то, что сохраняет форму.
Эренфест: Пауль Эренфест — физик, который в 1917 году заметил, что в пространстве с числом измерений больше трёх не бывает устойчивых атомов и орбит планет.
Сильное взаимодействие: Одна из четырёх основных сил природы. Она удерживает вместе протоны и нейтроны в атомном ядре.
Слабый антропный принцип: Мысль, что нельзя удивляться тем свойствам мира, без которых нас бы не было: в мире, где их нет, удивляться было бы некому.
Вигнер: Юджин Вигнер — физик, автор знаменитого эссе о «непостижимой эффективности» математики в естественных науках.

Все понятия