Matematyczny Wszechświat – notatki na marginesie I

matematyczny_1.jpg
Ponieważ zwrócono mi uwagę, że wstawiłem do mojego poprzedniego postu ilustrację bez podpisu, spieszę się poprawić i informuję, że powyżej znajduje się reprodukcja grafiki M.C. Eschera „Relativity”, którą znalazłem korzystając z Google’a. Ponieważ zamieszczam go do celów ilustracyjnych, mam nadzieję, że nikt mnie nie posądzi o łamanie praw autorskich.

Ale do rzeczy… Jak każdy fizyk zaczynam swój dzień od wejścia na stronę ArXiV.org (jak do sklepu po świeże bułeczki). Jest to strona, na którą codziennie fizycy i matematycy ładują swoje prace, tak aby każdy zainteresowany mógł przeczytać, co ostatnio wymyślono. ArXiV działa od początku lat dziewięćdziesiątych – napiszę jeszcze o tym przedsięwzięciu kiedyś – dość powiedzieć, że w moim najgłębszym przekonaniu nikt nie zasługuje bardziej na Nobla z fizyki niż jego twórcy.

tegmark_200.jpgNie o tym jednak chciałem… 25 września znalazłem krótką pracę Maxa Tegmarka (wybitnego fizyka z MIT, zdjęcie obok) „Shut up and calculate„, która na tyle mnie zainteresowała, że chciałbym się podzielić moimi przemyśleniami.

„Jaki jest sens życia, Wszechświata i wszystkiego?”, zaczyna – powtarzając pytanie Douglasa Adamsa – Tegmark. (Odpowiedź Adamsa brzmi „42” – oczywiście). I odpowiada: „Będę usiłował przedstawić argumenty, że Wszechświat nie tylko jest opisywany przez matematykę – Wszechświat jest matematyką.” (Pierwsza uwaga na marginesie: a kto powiedział, że Wszechświat JEST opisywany przez matematykę? Może to tylko przypadek, że nasze teorie budowane w oparciu o modele matematyczne nieźle się sprawdzają?)

Rozumowanie Tegmarka opiera się na fundamentalnym założeniu realizmu, głoszącego że „istnieje zewnętrzna rzeczywistość fizyczna, niezależna od nas, ludzi”. Z tym można się w zasadzie zgodzić, choć oczywiście jest to założenie absolutnie niesprawdzalne. Jeśli odrzucić posunięty do skrajności solipsyzm, to rzeczywiście poza nami coś istnieje i można wręcz przyjąć, że jest to wielki Wszechświat. (Jak pisał Adams – cytuję z pamięci, więc na pewno coś przekręcam: Wszechświat jest wielki, bardzo wielki. Wydawałoby ci się, że stąd do Księżyca jest daleko, ale w porównaniu z Wszechświatem to małe piwo.) Nie bardzo jest dla mnie jasne, co prawda, co to precyzyjnie znaczy „rzeczywistość fizyczna”, ale zostawmy to pytanie na boku zadawalając się potocznym znaczeniem tego terminu: jabłka spadają, planety krążą po orbitach, gwiazdy świecą, Wszechświat się rozszerza itp. Również zgoda, że jeśli świat zewnętrzny zredukować do tylko tej (wąskiej) klasy procesów fizycznych, to osiągnęliśmy wielkie sukcesy opisując je za pomocą metod ilościowych, matematycznych. Ale warto zwrócić uwagę, że wynika to przynajmniej częściowo z tego, że ten opis służy analizie bardzo specyficznego rodzaju obserwacji przyrody, obserwacji ilościowych, w przeciwieństwie do jakościowych: mierzymy stan początkowy jakiegoś układu, otrzymując w wyniku LICZBĘ (wskazanie przyrządu pomiarowego), a następnie stan końcowy, znowu dostając LICZBĘ. Nasz model procesu ma podać korelację między tymi LICZBAMI, więc naturalne jest przyjąć, że wygodnie jest zastosować model matematyczny procesu.

W następnym kroku Tegmark mówi: jeśli istnieje zewnętrzna rzeczywistość, to musi istnieć język pozwalający na jej opisanie w kategoriach niezależnych od obserwującego przyrodę podmiotu: człowieka, konia, UFOludka, superkomputera. Opis taki musi być wyrażalny w formie pozbawionej jakiegokolwiek ludzkiego bagażu, czyli słów ludzkiego języka, takich jak cząstka, kolor itd. Nie jest to specjalnie precyzyjne, ale znów możemy umówić się, że rozumiemy to zdroworozsądkowo.

Otóż z tym punktem mam już kłopot. Po pierwsze nie rozumiem, co to znaczy opis bez opisującego i czy w ogóle, coś takiego jest możliwe. Gdybyśmy przyjęli, że chodzi o to, by wszyscy opisujący mogli się zgodzić ze sobą, to jest to sensowne, acz również chyba mało realne (nie można wiedzieć, co myśli koń!). Potrzebny jest tłumacz doskonały (coś w rodzaju rybki Babel – też z Douglasa Adamsa). Poza tym, nie sądzę, by o to autorowi chodziło.

Jak słusznie zauważa Tegmark, nasze teorie składają się z dwóch segmentów: równań matematycznych i słów, które opisują obiekty w przyrodzie opisane za pomocą symboli matematycznych. Tegmark chciałby te słowa usunąć zostawiając tylko matematykę, która jego zdaniem byłaby izomorficzna (tożsama) z Wszechświatem. Ja nie sądzę, by taki program był możliwy (patrz rysunek poniżej – też znaleziony za pomocą Google’a), ale o tym w następnym poście.

matematyczny_2.gif

***

Dziękuję wszystkim, którzy skomentowali mój poprzedni wpis. Ponieważ w większości się z komentarzami zgadzam, pozwolicie Państwo, że nie będę tym razem komentował.

PS. Byłem na koncercie Dream Theater na Torwarze. Niestety rozczarowującym. Nie rozumiem, dlaczego tak mało jest dziś wokalistów rockowych potrafiących śpiewać, a nie zawodzić. Ale DT jest OK., kiedy wokalista schodzi ze sceny (szkoda, że tak rzadko!)

Jerzy Kowalski-Glikman