С момента открытия человечеством фундаментальных сил, управляющих Вселенной, и реконструкции почти всей нашей космической истории, мы совершили огромные научные и технологические скачки. Фундаментальный факт, который мы обнаружили, заключается в том, что, независимо от того, куда мы смотрим — близко или далеко — Вселенная подчиняется одним и тем же законам, правилам и состоит из тех же ингредиентов, которые мы наблюдаем у себя. Этот принцип, развивающий идеи Коперника о том, что Земля не занимает особого, привилегированного положения, распространен на всю нашу космическую локацию, включая наше время после Большого Взрыва.
Содержание
Однако возникает ключевой вопрос, который физик Дэниел Уайтсон (Daniel Whiteson) и его соавтор Энди Уорнер исследуют в своей книге: если мы найдем разумную инопланетную цивилизацию, будут ли они «говорить на тех же законах физики», что и мы? С точки зрения физиков, может показаться, что обнаружение известных нам законов физики — лучшей и наиболее успешной основы для точного описания и предсказания наблюдаемых явлений — является неизбежным для любой цивилизации, достигшей нашего или более высокого уровня развития. Но не является ли это примером нашей человекоцентричной предвзятости, когда мы воспринимаем наши достижения как неизбежность для любого другого развитого вида во Вселенной?
Аргументы в пользу научной неизбежности
Многие исследователи, включая Итана Сигела (Ethan Siegel), склонны считать, что законы физики, установленные нами здесь и сейчас на Земле, по-видимому, одинаковы повсюду и во все времена во Вселенной, и поэтому продвинутые инопланетяне должны были прийти к тем же выводам.
Сигел утверждает, что, даже если инопланетяне сформулируют эти законы по-другому, они все равно обнаружат те же основные принципы. Например, они могли бы использовать матричную механику Гейзенберга вместо уравнения Шрёдингера, или формализмы Томонаги вместо формализмов Фейнмана или Швингера для квантовой теории поля, но результат будет эквивалентным. Подобно тому, как Ньютон признал, что закон гравитации, управляющий падением тел на Земле, идентичен закону, заставляющему планеты вращаться вокруг Солнца, инопланетяне также должны были бы заметить подобное объединение.
Дальнейшие успехи, такие как объединение электричества и магнетизма в электромагнетизм (Фарадей, Ампер, Максвелл) и последующее объединение электромагнитной и слабой ядерной силы в электрослабую силу, демонстрируют убедительную историю унификации, которая приводит к глубокой истине о Вселенной.
Для достижения технологического уровня, позволяющего осуществлять межзвездные путешествия или эффективную межзвездную связь, цивилизация, вероятно, должна обладать базовым пониманием физики, эквивалентным нашему, включая знание того, из чего состоит материя и как она высвобождает энергию.
Влияние восприятия и культурной траектории
Дэниел Уайтсон, напротив, подчеркивает, что наше описание Вселенной может быть не единственно возможным, и предполагает, что мы можем ошибочно путать наше описание Вселенной с самой Вселенной.
Один из основных контраргументов связан с восприятием. Физика, как объяснение незнакомого через знакомое, находится под сильным влиянием наших биологически развившихся чувств. Инопланетяне могли бы эволюционировать с совершенно иным набором чувств, например, развив способность ощущать магнитные или электрические поля, не доступные человеку.
Хотя мы расширили свои возможности взаимодействия со Вселенной с помощью технологий (таких как инфракрасные телескопы), мы часто переводим результаты этих «технологических глаз» обратно в наш родной сенсориум. Например, изображения телескопа Джеймса Уэбба сдвигаются по цвету из инфракрасного диапазона, а гравитационные волны воспроизводятся как звук, чтобы мы могли их воспринять. Таким образом, даже наше технологическое понимание ограничено или по крайней мере сильно определяется языком чувств, который мы изначально развили.
Кроме того, Уайтсон отмечает, что путь развития науки не является линейным или неизбежным. История показывает много случайных событий, когда математические инструменты (например, геометрия конца 1800-х годов) разрабатывались без связи с физикой, а затем использовались для решения фундаментальных физических проблем (например, Эйнштейном для общей теории относительности).
Даже при полном биологическом и философском совпадении с инопланетянами, их траектория открытий может быть совершенно иной. Инопланетяне, возможно, нашли возраст Вселенной раньше, чем возраст своей планеты, в отличие от землян, которые изначально пришли к парадоксу, когда возраст Земли казался вдвое больше возраста Вселенной.
Физика как «эффективные теории»
Ключевой элемент позиции Уайтсона заключается в том, что все наши физические теории, включая Стандартную модель, могут быть «эффективными теориями». Эффективная теория — это теория, которая отлично работает в определенных условиях и границах (например, уравнения Навье-Стокса для жидкостей), но становится неактуальной за пределами этих границ (например, при замерзании или испарении жидкости).
Уайтсон подозревает, что наше описание фундаментальной физики (электроны, нейтрино) также является эффективным, применимым в определенных границах, и, возможно, не является самым глубоким слоем реальности. Мы не можем предсказать погоду, исходя из Стандартной модели. Если наши знания представляют собой лишь «заплатки» объяснений, очень мощные в своих границах, мы не знаем, сможем ли мы в конечном итоге сшить их в единую великую истину.
Если инопланетяне сосредоточили свое внимание на другой «заплатке» Вселенной, основываясь на других предположениях или интересах (например, если они не любопытны в отношении динамики жидкостей, они не разработают уравнения Навье-Стокса), они могут прийти к совершенно иному набору эффективных теорий, которые также работают, но могут быть «несогласованными» с нашей физикой при попытке их объединить.
Философский спор: реальность или модель?
Дискуссия о единстве физики неизбежно переходит в философскую плоскость: описывает ли наша физика реальность, или это всего лишь наилучшая модель реальности?
Сигел придерживается точки зрения, что физика — это лучшая модель, которую мы разработали для интерпретации полного набора данных. Однако Уайтсон отмечает, что большинство физиков, в отличие от Сигела, не согласны с тем, что физика — это «просто модель». Если спросить физиков в ЦЕРНе, реален ли бозон Хиггса, они будут уверены, что он реален, а не просто часть модели. Этот скачок от «очень точная физика» к «описание реальности» отражает сильные философские убеждения, которые часто не осознаются или отвергаются в физическом сообществе как таковые.
Возможно ли существование другой теории физики, которая не является изоморфной (не может быть напрямую сопоставлена, как «поля» и «шмяды») нашей теории, но при этом столь же эффективна? Хотя это трудно вообразить, философски это возможно. Учитывая любой набор данных (например, траекторию летящего мяча), всегда можно использовать бесконечный набор других кривых для его описания, поскольку у нас нет бесконечных данных. Если инопланетяне предстанут с совершенно другой теорией, столь же эффективной, но не сопоставимой с нашей, это стало бы потрясающим открытием, которое показало бы, что наше описание Вселенной является одним из описаний, а не единственным.
Уайтсон также упоминает философа Нэнси Картрайт, которая утверждает, что у нас есть только лоскутные объяснения Вселенной, и мы не можем знать, существуют ли вообще законы, описывающие слишком сложные или хаотические уголки Вселенной (например, листья в торнадо), поскольку мы не можем проверить их. Это поднимает философский вопрос о том, должно ли вообще быть так, что Вселенная является логичной и подчиняется законам.
Заключение
История развития науки показывает, что наша интуиция часто нас подводила, и что предположения, которые казались очевидными (например, объекты всегда должны иметь местоположение и скорость), были опровергнуты экспериментами. Это требует сохранения скептицизма даже в отношении, казалось бы, самоочевидных утверждений.
Современная наука как процесс является относительно новой. Возможно, что через тысячу или миллион лет люди будут заниматься наукой совершенно по-другому. Если мы допустим, что инопланетяне научно развиты, их метод познания Вселенной также может быть культурно очень отличаться от нашего.
Вопрос о том, будут ли инопланетяне «говорить на физике» так же, как мы, в конечном итоге остается открытым. Неизвестно, существует ли уникальное описание Вселенной. Единственное, что нам остается, это поддерживать фантазию о том, что при встрече с инопланетянами они смогут «перенести нас в наше научное будущее», открыв фундаментальные истины, в отношении которых наши нынешние предположения, возможно, ошибочны.
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.