Следват два откъса от книгата Тази идея трябва да умре , редактиран от Джон Брокман.
ВСЕЛЕНАТА
От Сет Лойд, професор по квантово механично инженерство, MIT; автор, Програмиране на Вселената
Знам. Вселената съществува от 13,8 милиарда години и е вероятно да оцелее още 100 милиарда години или повече. Плюс това, къде би се оттеглила Вселената? Флорида не е достатъчно голяма. Но е време да оттеглим 2500-годишната научна идея за Вселената като единен обем пространство и време, който съдържа всичко. Космологията от двадесет и първи век силно предполага, че това, което виждаме в космоса - звезди, галактики, пространство и време след Големия взрив - не обхваща цялата реалност. Космос, купи апартамента.
Какво всъщност е вселената? За да проверите знанията си за Вселената, моля, попълнете следното изречение. Вселената
(а) се състои от всички видими и невидими неща - това, което е, е било и ще бъде.
(b) започва преди 13,8 милиарда години в гигантска експлозия, наречена Големият взрив, и обхваща всички планети, звезди, галактики, пространство и време.
(c) беше излизан от соления ръб на първичната огнена яма от езика на гигантска крава.
(d) Всичко по-горе.
(Правилният отговор по-долу.)
Идеята за Вселената като наблюдавано и измерено нещо се е запазила в продължение на хиляди години. Тези наблюдения и измервания са толкова успешни, че днес знаем повече за произхода на Вселената, отколкото за произхода на живота на Земята. Но успехът на наблюдателната космология ни доведе до момент, в който вече не е възможно да идентифицираме Вселената — в смисъла на отговор (а) по-горе — с наблюдавания космос — отговор (б). Същите наблюдения, които установяват подробната история на Вселената, предполагат, че наблюдаваният космос е изчезващо малка част от една безкрайна вселена. Крайният период от време след Големия взрив означава, че нашите наблюдения се простират само на малко повече от 10 милиарда светлинни години от Земята. Отвъд хоризонта на нашето наблюдение лежи нещо повече от същото - пространство, изпълнено с галактики, простиращи се вечно. Без значение колко дълго съществува вселената, ние ще имаме достъп само до ограничена част, докато безкрайно количество вселена остава извън нашето разбиране. Всичко освен безкрайно малка част от Вселената е непознаваема.
Тази идея трябва да умре: Научни теории, които блокират прогреса
КупуваТова е удар. Научната концепция вселена = наблюдаема вселена е хвърлена в кърпата. Може би това е ОК. Какво не харесвате в една вселена, обхващаща безкрайно непознаваемо пространство? Но хитовете продължават. Докато космолозите навлизат по-дълбоко в миналото, те откриват все повече и повече улики, че за добро или лошо има нещо повече от просто безкрайното пространство отвъд нашия хоризонт. Екстраполирайки назад във времето до Големия взрив, космолозите са идентифицирали епоха, наречена инфлация, в която Вселената се е удвоила по размер много пъти за малка част от секундата. По-голямата част от пространство-времето се състои от тези бързо разширяващи се неща. Нашата собствена вселена, колкото и безкрайна да е, е просто „балон“, който се е зародил в това инфлационно море.
Влошава се. Инфлационното море съдържа безкрайност от други мехурчета, всеки от които е безкрайна вселена сам по себе си. В различните мехурчета законите на физиката могат да приемат различни форми. Някъде там, в друга балонна вселена, електронът има различна маса. В друг балон електроните не съществуват. Тъй като се състои не от един космос, а от много, многомехурната вселена често се нарича мултивселена. Безразборната природа на мултивселената може да е непривлекателна (Уилям Джеймс, който измисли думата, нарече мултивселената „блудница“), но е трудно да се елиминира. Като последна обида за единството, законите на квантовата механика показват, че Вселената непрекъснато се разделя на множество истории или „много светове“, от които светът, който преживяваме, е само един. Другите светове съдържат събития, които не са се случили в нашия свят.
След пробег от две хилядолетия, Вселената като видим космос е капут. Отвъд това, което можем да видим, съществува безкраен набор от галактики. Отвъд този безкраен масив, безкраен брой балонни вселени подскачат и изскачат в инфлационното море. По-близо, но напълно недостъпни, множеството светове на квантовата механика се разклоняват и разпространяват. Космологът от Масачузетския технологичен институт Макс Тегмарк нарича тези три вида пролифериращи реалности тип I, тип II и тип III мултивселени. Къде ще свърши всичко? По някакъв начин една единствена достъпна вселена изглеждаше по-достойна.
Има надежда обаче. Самата множественост представлява един вид единство. Сега знаем, че Вселената съдържа повече неща, отколкото можем да видим, чуем или докоснем. Вместо да разглеждаме множеството физически реалности като проблем, нека го приемем като възможност.
Да предположим, че всичко, което може да съществува, наистина съществува. Мултивселената не е грешка, а функция. Трябва да внимаваме: наборът от всичко, което би могло да съществува, принадлежи към царството на метафизиката, а не на физиката. Тегмарк и аз показахме, че с незначително ограничение обаче можем да се отдръпнем от метафизичния ръб. Да предположим, че физическата мултивселена съдържа всички неща, които са локално ограничени, в смисъл, че всяка крайна част от нещото може да бъде описана с ограничено количество информация. Наборът от локално крайни неща е математически добре дефиниран: Състои се от неща, чието поведение може да бъде симулирано на компютър (по-конкретно на квантов компютър). Тъй като те са локално ограничени, вселената, която наблюдаваме, и различните други вселени се съдържат в тази изчислителна вселена. Както е, така и някъде, гигантска крава.
Отговор на теста: (c)
Какво мислите: Трябва ли тази научна идея да бъде оттеглена?
ФАЛСИФИЦИРАНОСТ
От Шон Карол, теоретичен физик, Калтек; автор, Частицата в края на Вселената
В свят, в който научните теории често звучат странно и противоречат на ежедневната интуиция и голямо разнообразие от глупости се стреми да бъде признато за „научно“, важно е да можем да разделяме науката от ненауката – това, което философите наричат „проблемът на демаркацията“. ” Карл Попър прочуто предложи критерия за „фалшифициране“: Една теория е научна, ако прави ясни прогнози, които могат да бъдат недвусмислено фалшифицирани.
Това е добронамерена идея, но далеч от пълната история. Попър се интересуваше от теории като фройдистката психоанализа и марксистката икономика, които смяташе за ненаучни. Без значение какво всъщност се случва с хората или обществата, твърди Попър, теории като тези винаги ще могат да разкажат история, в която данните са съвместими с теоретичната рамка. Той противопостави това на теорията на относителността на Айнщайн, която направи конкретни количествени прогнози преди време. (Едно от предсказанията на общата теория на относителността беше, че Вселената трябва да се разширява или свива, което кара Айнщайн да модифицира теорията, защото смята, че Вселената всъщност е статична. Така че дори в този пример критерият за фалшивост не е толкова недвусмислен, колкото изглежда.)
Съвременната физика се простира в сфери, далеч от ежедневния опит, и понякога връзката с експеримента в най-добрия случай става слаба. Теорията на струните и други подходи към квантовата гравитация включват явления, които е вероятно да се проявят само при енергии, изключително по-високи от всичко, до което имаме достъп тук на Земята. Космологичната мултивселена и многосветовата интерпретация на квантовата механика поставят други сфери, до които не можем да достигнем директно. Някои учени, опирайки се на Попър, предполагат, че тези теории са ненаучни, защото не могат да се фалшифицират.
Истината е обратната. Независимо дали можем или не можем да ги наблюдаваме директно, субектите, включени в тези теории, са или реални, или не. Отказът да се обмисли тяхното възможно съществуване въз основа на някакъв априорен принцип, въпреки че те могат да играят решаваща роля в начина, по който светът работи, е толкова ненаучно, колкото може да се получи.
Критерият за фалшифициране насочва към нещо истинско и важно за науката, но това е тъп инструмент в ситуация, изискваща финес и прецизност. По-добре е да подчертаем две основни характеристики на добрите научни теории: те са категорични и те са емпирични. Под „категорично“ имаме предвид, че те казват нещо ясно и недвусмислено за това как функционира реалността. Теорията на струните казва, че в определени области на пространството на параметрите обикновените частици се държат като бримки или сегменти от едномерни струни. Съответното пространство на параметрите може да е недостъпно за нас, но това е част от теорията, която не може да бъде избегната. В космологичната мултивселена региони, различни от нашите, недвусмислено съществуват, дори и да не можем да ги достигнем. Това е, което отличава тези теории от подходите, които Попър се опитваше да класифицира като ненаучни. (Самият Попър разбираше, че теориите трябва да могат да се фалшифицират „по принцип“, но този модификатор често се забравя в съвременните дискусии.)
Това е „емпиричният“ критерий, който изисква известно внимание. На пръв поглед този критерий може да бъде сбъркан с „прави фалшиви прогнози“. Но в реалния свят взаимодействието между теория и експеримент не е толкова отсечено. Една научна теория в крайна сметка се оценява според способността й да отчита данните, но стъпките по пътя към това отчитане могат да бъдат косвени.
Помислете за мултивселената, често изтъквана като потенциално решение на някои от проблемите на фината настройка на съвременната космология. Например, ние вярваме, че има малка, но ненулева вакуумна енергия, присъща на празното пространство. Това е водещата теория за обяснение на наблюдаваното ускорение на Вселената, за която беше присъдена Нобеловата награда за физика през 2011 г. Проблемът за теоретиците не е, че енергията на вакуума е трудна за обяснение; това е, че прогнозираната стойност е изключително по-голяма от това, което наблюдаваме.
Ако вселената, която виждаме около нас, е единствената, вакуумната енергия е уникална константа на природата и ние сме изправени пред проблема да я обясним. Ако, от друга страна, живеем в мултивселена, енергията на вакуума може да бъде напълно различна в различните региони и веднага се налага обяснение: в региони, където енергията на вакуума е много по-голяма, условията са негостоприемни за съществуването на живот. Следователно има ефект на селекция и трябва да предвидим малка стойност на вакуумната енергия. Наистина, използвайки тези прецизни разсъждения, Стивън Уайнбърг наистина предсказа стойността на вакуумната енергия много преди да бъде открито ускоряването на Вселената.
Не можем (доколкото знаем) да наблюдаваме директно други части от мултивселената, но тяхното съществуване има драматичен ефект върху начина, по който отчитаме данните в частта от мултивселената, която наблюдаваме. В този смисъл успехът или неуспехът на идеята е в крайна сметка емпиричен: нейната добродетел не е, че е чиста идея или изпълнява някакъв мъгляв принцип на разсъждение, а че ни помага да отчетем данните. Дори ако никога няма да посетим тези други вселени.
Науката не е просто теоретизиране в креслото, а за обяснение на света, който виждаме, разработване на модели, които отговарят на данните. Но приспособяването на моделите към данните е сложен и многостранен процес, включващ даване и вземане между теорията и експеримента, както и постепенното развитие на теоретичното разбиране само по себе си. В сложни ситуации девизи с размер на бисквитка с късмети като „Теориите трябва да могат да се фалшифицират“ не са заместител на внимателното мислене за това как работи науката. За щастие науката върви напред, без да обръща внимание на аматьорското философстване. Ако теорията на струните и теориите за мултивселената ни помогнат да разберем света, приемането им ще расте. Ако в крайна сметка се окажат твърде неясни или се появят по-добри теории, те ще бъдат отхвърлени. Процесът може да е объркан, но природата е основният водач.
Какво мислите: Трябва ли тази научна идея да бъде оттеглена?
Адаптирано от Тази идея трябва да умре: Научни теории, които блокират прогреса . Авторско право © 2015 от Edge Foundation, Inc. Извлечено с разрешение на HarperPerennial, подразделение на HarperCollins Publishers. Никаква част от този откъс не може да бъде възпроизвеждана или препечатвана без писмено разрешение от издателя.
