Экзистенциальная физика. Руководство ученого по самым важным вопросам жизни. Сабина Хоссенфельдер. Саммари

Оригинальное название:

Existential Physics: A Scientist’s Guide to Life’s Biggest Questions

Автор:

Sabine Karin Doris Hossenfelder

www.smartreading.ru

Хорошее и плохое научное объяснение

«Экзистенциальная физика» Сабины Хоссенфельдер – не типичная научно-популярная книга. Это не учебник и не лекция о том, как Вселенная нас любит; здесь нет ни уравнений, ни абстрактной метафизики. Вместо этого Хоссенфельдер ставит нас лицом к лицу с вопросами, которыми задавался каждый, и отвечает на них.

И здесь, считает Сабина Хоссенфельдер, важно руководствоваться принципом хорошего научного объяснения. Наука – это поиск полезных объяснений, которые позволяют нам прогнозировать события или объяснять уже существующие наблюдения, пишет она. Хорошие научные объяснения, во-первых, упрощают понимание сложных явлений, во-вторых, позволяют делать поддающиеся проверке прогнозы с использованием минимальных исходных данных.

Ненаучные идеи, напротив, не обладают предсказательной силой и не поддаются проверке, что делает их бесполезными с научной точки зрения (но не обязательно ошибочными).

Вера в то, что всеведущее существо создало Землю, – не плохая или ошибочная теория. Она просто ненаучна, поскольку непроверяема и сложна: слишком много данных в начальном состоянии. Гораздо более простое и, следовательно, более достоверное с научной точки зрения объяснение состоит в том, что Земля образовалась более 4,6 млрд лет назад из смеси пыли и газа и постепенно менялась в процессе эволюции.

Сабина Хоссенфельдер не боится указывать на те предположения, где наука встречается с домыслами. Она бросает вызов общепринятым теориям о свободе воли, времени, сознании, начале (и конце) Вселенной. Прочитав эту книгу до конца, вы не только лучше поймете физику – вы яснее поймете себя и собственное место во Вселенной.

Вселенная помнит все?

До Эйнштейна время считалось универсальным, одинаковым для всех: то есть если двое людей взяли одинаковые часы, разошлись на любое расстояние, а потом встретились, их часы должны показывать одно и то же время.

Теперь мы знаем, что время на наших часах зависит от нашей скорости – время относительно. Чем больше мы ускоряемся, тем медленнее течет наше внутреннее – собственное – время. Этот эффект называется замедлением времени и подтверждается измерениями со спутников.

Разница во времени в обычной человеческой жизни незначительна.

Но теоретически, бегая по кругу, можно немного медленнее стареть.

Из-за небольших расстояний на Земле мы не замечаем и того, что свету требуется время, чтобы достичь нас.

На самом деле мы видим вещи такими, какими они были немного раньше: облака – долю секунды назад, Солнце – восемь минут назад, Полярную звезду – 434 года назад.

В специальной теории относительности утверждение, что два события произошли в одно и то же время, бессмысленно. Время зависит от системы отсчета наблюдателя – опять же, практически невозможно испытать это при ограниченных скоростях и расстояниях на Земле.

Допустим, одно событие – ваше рождение, другое – взрыв сверхновой. Свет от взрыва не достиг Земли в момент вашего рождения. Космическая путешественница видит два эти события сразу, поскольку для нее они произошли одновременно. Когда-нибудь вы умрете, но свет от сверхновой все еще не достигнет Земли. Другой космический путешественник в момент вашей смерти будет находиться между вами и сверхновой, поэтому он увидит вашу смерть и взрыв одновременно. Поскольку один наблюдатель видит ваше рождение и взрыв, а другой – вашу смерть и взрыв, ваша смерть существует при вашем рождении.

Это работает для любых двух событий в любой точке Вселенной в любое время.

В блок-вселенной, названной так физиками, будущее, настоящее и прошлое существуют всегда. И это согласуется с сегодняшним пониманием законов природы. Фундаментальные законы природы обратимы во времени и детерминированы.

▶ Обратимость во времени означает, что, имея всю информацию о моменте, мы можем рассчитать, что происходило в любой момент до этого и что произойдет в любой момент после. Нынешнее состояние Вселенной – это следствие ее предыдущего состояния и причина последующего.

▶ Детерминированность предполагает, что, если мы знаем начальное состояние системы, мы можем точно рассчитать, что произойдет в любой последующий момент.

Итак, Вселенная всегда содержит всю информацию обо всем, включая жизнь конкретного человека. Мы, люди, воспринимаем время по-другому, потому что у нас есть память, которая помогает нам различать прошлое, настоящее и будущее. Наше субъективное восприятие «сейчас» делает его особенным, но объективно все моменты одинаково реальны. Получить информацию о них пока невозможно, но, если верить математике, она хранится вечно. За исключением квантовых измерений и испарения черных дыр.

В квантовой механике мы описываем все (от протона до яблока и от яблока до Вселенной) с помощью волновых функций. Время от времени при проведении измерений происходят случайные недетерминированные скачки. Система переходит из состояния, описанного одной волновой функцией, в состояние, описанное другой волновой функцией.

Измерение – любое взаимодействие (например, с молекулами воздуха или светом), достаточно сильное или частое, чтобы нарушить квантовое поведение системы.

Квантовые скачки по своей сути случайны, что делает квантовую механику недетерминированной и необратимой во времени. Мы не можем предсказать результат измерения и не можем сделать вывод о том, какой была волновая функция до него. Кроме того, много начальных состояний волновой функции могут привести к одному результату, значит, измерение в квантовой механике навсегда уничтожает информацию. Впрочем, Хоссенфельдер считает, что мы еще недостаточно знаем об этом.

В черных дырах из-за гравитационного притяжения свет не может выйти наружу. Поскольку ничто не может двигаться быстрее света, черные дыры задерживают все, что пересекает горизонт – поверхность, внутри которой свет оказывается «в ловушке». Согласно классической теории гравитации, черные дыры неуничтожимы. Все, что попадает в черную дыру, исчезает из нашей Вселенной, но это не значит, что информация исчезает навсегда: она может продолжать существовать внутри черной дыры, просто будет ненаблюдаемой.

Однако в 1974 году Стивен Хокинг заявил, что черные дыры испускают излучение и в итоге испаряются.

«Из-за квантовых флуктуаций[1] пространство-время вокруг горизонта черной дыры становится нестабильным. Ранее пустое пространство распадается на частицы, в первую очередь на фотоны (частицы света) и частицы с крошечной массой – нейтрино. Это создает устойчивый поток (излучение Хокинга), который уносит энергию за горизонт», – пишет Сабина Хоссенфельдер.

Поскольку излучение Хокинга исходит не изнутри черной дыры, оно не может содержать информацию о том, что первоначально образовало черную дыру или что упало в нее позже. Значит, испарение черной дыры необратимо во времени – существует множество различных начальных состояний, которые приводят к одному и тому же конечному состоянию.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

1

Флуктуация – любое случайное отклонение какой-либо величины.

В современной физике вакуум рассматривается как пространство, заполненное квантовыми полями, которые могут проявлять активность. Даже космическое пространство, которое считается одним из самых совершенных вакуумов, содержит некоторые частицы.