Vesolje je narejeno iz matematike

Sam Woolfe pripoveduje o matematični metafiziki fizika Maxa Tegmarka.

Max Tegmark je švedsko-ameriški kozmolog, ki trenutno poučuje na MIT. Pomembno je prispeval k fiziki, kot je merjenje temne snovi in ​​razumevanje, kako svetloba iz zgodnjega vesolja obvešča model velikega poka o izvoru vesolja. Predlagal je tudi svojo lastno teorijo vsega. Njegova teorija vsega je znana kot Ultimate Ensemble ali pod bolj privlačnim imenom, hipoteza o matematičnem vesolju. To hipotezo lahko povzamemo z enim stavkom: Naša zunanja fizična realnost je matematična struktura. V tem primeru 'matematična struktura' pomeni nabor abstraktnih entitet, kot so števila, in matematičnih odnosov med njimi. Torej hipoteza o matematičnem vesolju pravi, da matematika ni samo uporabno orodje, ki smo ga izumili za opisovanje vesolja. Namesto tega matematika sama definira in strukturira vesolje. Z drugimi besedami, fizično vesolje je matematika. To je zelo nenavadna in drzna izjava in na prvi pogled si je ni lahko omisliti, a poskusimo. Šef je bil tako jezen, da je začel metati stvari po pisarni. Bilo me je tako strah, da sem se skrila pod mizo. Slišal sem ga vpiti in razbijati stvari. Bil sem prepričan, da bo nekoga ubil.

Oznaka in plošča

Hipoteza o matematičnem vesolju ima zelo filozofsko naravo. Lahko se šteje za obliko platonizma, Platonove filozofije, ki je trdil, da nekatere abstraktne ideje resnično neodvisno obstajajo onkraj našega uma. Podobno Tegmarkova hipoteza trdi, da matematične entitete, kot so števila, obstajajo neodvisno od nas – te abstraktne entitete niso le namišljene; obstajajo kot del od uma neodvisne realnosti. V nekem smislu Tegmarkova hipoteza precej presega platonizem, saj Tegmark trdi, da v končni fazi obstajajo le matematični objekti in nič drugega ne! Po lastnih besedah ​​obstaja le matematika; to je vse, kar obstaja (Revija Discover, julij 2008). To stališče je znano kot matematični monizem. Ne morem verjeti, da sem res tukaj. Zdi se mi, kot da sem bil šele včeraj le skromen pripravnik, ki se je prebijal po lestvici podjetja. In zdaj sem tukaj, direktor svojega podjetja. Če bi mi kdo rekel, da se bo to zgodilo, bi se mu nasmejal v obraz. A vse to je posledica trdega dela in odločnosti. Ne bom lagal, ni bilo lahko. Bilo je veliko poznih noči in zgodnjih juter. Ampak na koncu je bilo vse vredno. Videti, kako moje podjetje raste in uspeva, je najboljši občutek na svetu. In vem, da sem ga zgradil od začetka, je še slajši.

Nekateri morda vidijo Tegmarkov matematični monizem kot skrajno in nesmiselno stališče zaradi dejstva, da nikoli ne zaznamo teh matematičnih objektov, medtem ko zaznavamo fizični svet, poln fizičnih objektov. Na podlagi naših izkušenj se zdi, da ni dokazov za obstoj matematičnih objektov, medtem ko obstajajo neizogibni dokazi za fizični svet. Vendar pa je v svojem članku 'Matematično vesolje' v Osnove fizike (2007), Tegmark trdi, da se bodo v tistih [svetovih], ki so dovolj zapleteni, da vsebujejo samozavedajoče se podstrukture, subjektivno dojemali, da obstajajo v fizično 'resničnem' svetu. Zato ne bi smeli biti presenečeni, ko ugotovimo, da zaznavamo fizični svet, saj je to zaznavanje neizogiben rezultat matematičnega vesolja, ki je dovolj zapleteno. Navsezadnje je torej naše dojemanje fizičnega sveta posledica narave naše zavesti r in ne resnične narave vesolja samega.

Na nek način je to podobno Platonovemu prepričanju, da običajni umi ne morejo zaznati ali celo razumeti prave narave stvari. Pravo naravo stvari, trdi Platon, je mogoče izslediti temu, kar imenuje oblike ali ideje, ki so abstraktne, brezčasne, arhetipske, nefizične entitete. Da bi presegli iluzorni videz stvari, moramo uporabiti razlog odkriti njihovo pravo naravo, ne vizualno ali drugo zaznavo. Trdil je, da to lahko storijo le tisti, ki so izurjeni v filozofiji.

Podobno Tegmark trdi, da obstajata dva možna načina za ogled realnosti; od znotraj matematične strukture in od zunaj nje. Gledamo ga od znotraj in tako vidimo fizično realnost, ki obstaja v času. S (čisto hipotetičnega) zunanjega vidika pa Tegmark meni, da obstaja samo matematična struktura, ki obstaja zunaj časa. Nekateri bi na to lahko odgovorili z besedami, da je ideja 'zunaj časa' in 'brezčasnosti' na meji mističnega.

Svet matematike Ken Laidlaw 2016. Obiščite www.kenlaidlaw.com, če si želite ogledati več o Kenovi umetnosti

Matematično sklepanje in znanost

Dejansko Tegmark priznava, da je v manjšini znanstvenikov, ki verjamejo njegovi hipotezi o matematičnem vesolju. Trajalo je nekaj časa, preden je svoje ideje objavil v znanstveni reviji, in bil je opozorjen, da bo njegov MUH škodil njegovemu ugledu in karieri. Vendar obstaja nekaj razlogov, zakaj bi lahko verjeli. Fizik Eugene Wigner je napisal esej z naslovom 'Nerazumna učinkovitost matematike v naravoslovju' ( Komunikacije v čisti in uporabni matematiki , vol. 13, št. 1, 1960), sprašuje, zakaj je narava tako natančno opisana z matematiko. Tegmark odgovarja, da nerazumna učinkovitost matematike pri opisovanju resničnosti implicira, da je matematika v samem temelju resničnosti.

Tudi starogrški mislec Pitagora in njegovi privrženci so verjeli, da je vesolje zgrajeno na ali iz matematike; medtem ko je Galileo rekel, da je narava velika knjiga, napisana v jeziku matematike. Vendar se je prav tako vredno spomniti, da obstajajo tisti, ki mislijo, da je matematika izključno človeški izum, čeprav je zelo uporaben. Na primer v njihovi knjigi Od kod prihaja matematika (2001), George Lakoff in Rafael Nunez trdita, da matematika izhaja iz naših možganov, naših vsakdanjih izkušenj in iz potreb človeških družb ter da je matematika preprosto rezultat običajnih človeških kognitivnih sposobnosti, zlasti sposobnosti za konceptualno metaforo – razumevanje. ena ideja v smislu druge. Matematika je učinkovita, ker je rezultat evolucije, ne zato, ker ima osnovo v objektivni realnosti: števila ali matematična načela niso neodvisne resnice. (Vendar ti avtorji hvalijo izum matematike kot enega največjih in najbolj genialnih izumov, kar jih je bilo kdaj ustvarjenih.) Ekstremna različica te evolucijske ideje je matematični fikcionalizem ki ga je Hartry Field predstavil v svoji knjigi, Znanost brez številk (1980). Field je rekel, da matematika ne ustreza karkoli resnično. Namesto tega verjame, da je matematika neke vrste uporabna izmišljotina: da so izjave, kot je '2+2=4', prav tako izmišljene kot izjave, kot je 'Harry Potter živi v Hogwartsu'. Vemo, kaj mislijo, vendar njihove trditve ne ustrezajo ničemur resničnemu.

Tegmark v multiverzumu

Zanimivo je, da se Tegmarkova hipoteza o matematičnem vesolju prav tako nanaša na hipotezo o multiverzumu, saj trdi, da vse strukture, ki obstajajo matematično, obstajajo tudi fizično. To pomeni, da vse, kar je mogoče opisati z matematiko, dejansko obstaja. Iz tega torej sledi, da obstajajo druga vesolja, v katerih jaz ne obstajam, medtem ko me je neskončno veliko v drugih vesoljih.

Tegmark piše tudi v svojem članku 'Vzporedna vesolja' v Znanost in končna resničnost (J.D. Barrow, P.C.W. Davies in C.L. Harper, ur., 2003), da njegova hipoteza Ultimate Ensemble/Mathematical Universe Hipoteza zajema vse ravni multiverzuma, za katerega pravi, da obstajajo štiri vrste ali ravni. Prva vrsta multiverzuma je vesolje, ki je neskončno v prostoru, v katerem obstajajo območja, ki jih ne moremo opazovati, vendar so lahko podobna (ali celo enaka) našemu opazljivemu območju. Za to vrsto multiverzuma so fizične konstante in zakoni povsod enaki.

Druga vrsta je multiverzum, v katerem nekatera področja vesolja tvorijo ločena medsebojno delujoča mehurčkasta vesolja, kot so plinski žepi v štruci vzhajajočega kruha. Različni mehurčki imajo lahko različne osnovne fizikalne konstante, kot je moč gravitacije, teža elektrona itd.

Tretja vrsta ali raven multiverzuma je tista, v kateri se vsi možni poteki dejanj dejansko odvijajo v ločenih ali vzporednih vesoljih. Če se na primer odločim, da bom v službo šel z avtobusom namesto z vlakom, se bo realnost na točki moje odločitve razdelila tako, da bo obstajalo drugo vesolje, ki je prav tako resnično, v katerem se bom v službo peljal z vlakom in ne avtobus. Ta ideja je bila prvotno Hugh Everett razlaga mnogih svetov kvantne mehanike in je v fizikalni skupnosti precej razširjen. Multiverzum stopnje III si lahko predstavljamo kot drevo z neskončnim številom vej, kjer vsak možen kvantni dogodek ustvari novo vesolje in tako pomeni rast nove veje.

Tegmark piše: Edina razlika med stopnjo I in stopnjo III je, kje prebivajo vaši dvojniki. V konceptu multiverzuma I. stopnje moji dvojniki (kopije) živijo nekje drugje v istem vesolju kot jaz; medtem ko na stopnji III obstajajo v povsem drugem vesolju.

Vrsta multiverzuma stopnje IV je Ultimate Ensemble in vsebuje vse druge ravni multiverse ali opisuje vse druge ravni. Zato velja Ultimate Ensemble za teorijo vsega – ker naj bi lahko razložil vsako posamezno vesolje, ki morda obstaja. Za Tegmarka je vsako različno vesolje na koncu drugačna matematična struktura.

Sam Woolfe je diplomant filozofije na univerzi Durham, ki trenutno živi v Londonu in piše bloge www.samwoolfe.com .