Microcamtest

Лайфстайл портал

Бесконечная вложенность материи

Литература [ править

  • Сергей Хайтун «От эргодической гипотезы к фрактальной картине мира: рождение и осмысление новой парадигмы», КомКнига, 2007, ISBN 5-484-00565-5
  • Nottale, Laurent — The theory of Scale Relativity — Intl. Journal of Modern Physics A, Vol. 7, No. 20 (1992) 4899‒4936
  • Nottale, Laurent — Fractal Space-time and Microphysics. — World Scientific Press (1993)
  • Gefter, Amanda — Is the Universe a Fractal? — New Scientist — 10 марта, 2007: выпуск 2594
  • Chown, Marcus — Fractal Universe — New Scientist — 21 августа, 1999

Видео

Бесконечная рекурсия

Когда мы произносим словосочетание «математическая структура», в нашем воображении нам рисуется нечто статичное, нечто застывшее в вечности. Однако наш непосредственный опыт говорит нам, что наш мир не статичен, а изменяется и преображается с поразительной скоростью. Говоря об этом постоянном изменении, мы употребляем фразу «время течет». Что означает эта фраза?

Субъективно каждому из нас абсолютно очевидно, что такое течение времени. Однако, если попросить вас объяснить это своими словами, то ничего лучше фразы «постоянное изменение» вы не придумаете. Но сейчас я хочу поговорить не об этом, а об удивительнейшем из свойств времени — том факте, что оно течёт только в одном направлении.

Научным языком однонаправленность течения времени называют «ось времени«, но чаще можно также встретить кальку с английского «arrow of time» — стрела времени. Стрелой времени называют асимметричность физического явления относительно течения времени. Учеными и философами выделяется несколько стрел времени:

Описания первых двух из этих стрел могут показаться вам трюизмом или полной глупостью. Однако, если крепко задуматься над этими утверждениями, то вы поймете, что однонаправленное течение времени — это одно из самых удивительных свойств Вселенной. Но в чем причина этой однонаправленности?

Ответ на этот вопрос предложил американский математик и программист Стивен Вольфрам. Он предположил, что Вселенная — это не статичная структура, а непрерывно и рекурсивно вычисляемый граф или клеточный автомат. Рекурсивная функция — это функция, вычисление которой зависит от самой себя, и выходное значение одной итерации вычисления которой является входным значением для следующей итерации. Например, следующая функция рекурсивна:

С точки зрения Вольфрама, время есть ничто иное как сам процесс рекурсивного вычисления. Поэтически эту гипотезу можно описать так:

Время — это процесс рекурсивного вычисления формулы Вселенной

Подобный взгляд на природу времени дает ответы на все вопросы, связанные с его асимметрией. Из того, что выходные данные одной итерации вычисления рекурсивной функции являются входными данными для следующей итерации, прямо следует существование закона причин и следствий. Причины порождают следствия, но не наоборот. Результат предыдущей итерации рекурсивной формулы влияет на следующую, но не наоборот.

Кроме того, при рекурсивном вычислении информационная энтропия данных растет, а описывается эта информационная энтропия формулой, подобной формуле термодинамической энтропии.

Также «вычислительная» теория времени проливает свет на природу одного из удивительнейших явлений во всей Вселенной — замедление времени при приближении скорости движущегося объекта к скорости света. Теория относительности Альберта Эйнштейна предсказала, что при высоких скоростях время в космических аппаратах течет медленнее, чем на Земле. Этот факт был многократно проверен экспериментальным путем. Чаще всего замедление времени описывается на примере истории о двух близнецах:

Жили-были два брата-близнеца. Однажды один из них полетел в космос на сверхбыстрой ракете, а второй остался на Земле. Когда первый близнец вернулся обратно, он обнаружил, что сам еще молод, а его оставшийся на Земле брат — глубокий старик.

Но как такое может быть, что время для первого близнеца течет медленнее, чем для второго? Если рассматривать время как процесс вычисления, то получается, что для получения одного и того же изменения состояния в теле близнеца в ракете должно произойти больше итераций, чем для получения такого же изменения в теле близнеца на Земле. Это наводит на мысль о том, что причиной замедления времени при высокоскоростном движении служит алгоритмическая сложность этого вычисления. Сформулируем эту гипотезу:

Замедление времени является следствием нелинейной вычислительной сложности алгоритма расчета формулы Вселенной

С точки зрения моей интерпретации философии идеализма, считающей ум первоосновой Вселенной, скорость света представляет собой итерацию мысли мирового ума. Этот мировой ум «обдумывает» некую формулу, алгоритм рекурсивного вычисления которой имеет нелинейную алгоритмическую сложность. Из-за увеличения количества входных данных, зависящего от того, что мы воспринимаем как скорость движения этого объекта в пространстве, увеличивается время расчета изменения состояний.

Возможно, при увеличении скорости увеличивается количество объектов, с которыми нужно просчитать столкновение. Вероятно, Петр Ильич Чайковский догадывался о чем-то, когда вкладывал в уста одного из героев своей оперы «Пиковая дама» слова «Что наша жизнь? Игра!».

Кроме того, «вычислительная» природа времени может объяснить и другую великую загадку физики — корпускулярно-волновой дуализм. Возможно, что коллапс волновой функции происходит только при наблюдении, так как мировой ум обычно мыслит функциями (волнами), а точное значение (частицу) вычисляет только по необходимости. Этакие ленивые вычисление в уме Бога. Но какую формулу может вычислять этот мировой ум?

Согласно гипотезе Макса Тегмарка об онтологическом равноправии всех математических структур, мировой ум должен обдумывать все возможные формулы. По мнению Стивена Вольфрама, нахождение формулы нашей Вселенной станет концом поисков теории всего, а следовательно и концом физики как науки. Но не может ли быть такого, что мировой ум получит результат вычисления прежде, чем мы успеем вообще узнать формулу, лежащую в основе этого вычисления?

Чтобы понять, почему это невозможно, нужно познать бесконечность. Если мы начнем считать вслух числа от нуля до бесконечности: 1, 2, 3, 4, 5 и так далее, то мы никогда не достигнем конца — всегда будет число еще большее, чем то, что мы произнесли. Даже вечный Бог не сможет досчитать до бесконечности. А значит у Вселенной нету конца, она бесконечна во времени. Но при этом у неё обязано быть начало. Начало вычисления формулы нашей Вселенной мы называем Большим Взрывом.

Гипотеза симуляции

Идея о том, что наш мир — это вычислительный процесс, наводит на мысль — а не живем ли мы в компьютерной симуляции? Не подобны ли мы героям фильмов «13 этаж» или «Матрица»? Вдруг наша Вселенная — это школьный проект какого-нибудь третьеклассника из внешнего «настоящего» мира?

Постер фильма
Постер фильма «13 этаж»

Опровергнуть такую возможность принципиально невозможно. Однако, даже если весь наша вселенная «А» — это симуляция на компьютере программиста из «реальной» вселенной «B», это никак не влияет на верность гипотезы математической Вселенной.

Ведь для существования возможности построения компьютера во вселенной «B», эта вселенная тоже должна подчиняться математическим законам. А следовательно, программист из вселенной «B» не может быть точно уверен, что его вселенная не является симуляцией программиста из вселенной «С». Но в чем он может быть уверен — так это в том, что для существования возможности построения компьютера во вселенной «С», эта вселенная тоже должна подчиняться законам математики.

Этот логический ряд можно продолжать как угодно долго, но не до бесконечности. Будет существовать некая «реально реальная» вселенная «Z», и для существования возможности построения в ней компьютера она тоже должна быть математической, а следовательно все рассуждения Тегмарка и Вольфрама будут верны и для нее.

Теория в массовой культуре

  • Финальная сцена в фильме «Люди в черном» (1997) / Men In Black — одна из лучших экранизаций данной статьи.

() смотреть

  • Мультфильм «Хортон» (Horton Hears a Who!). Дата релиза также 14 марта 2008 года.
  • Концовка фильма Стивена Спилберга «Война миров» (War of the worlds, 2005) —
  • Песня Moby — We are all made of stars, 2002
  • «Тёмная Башня» — серия романов Стивена Кинга
  • YouTube: cNV9FEKi9FQ. ИнтрокмультсериалуЭпизод первый раз показан 14.03.2004 (к 125-летию со дня рождения Альберта Эйнштейна). (Это видео теперь недоступно на www.youtube.com из-за заявления о нарушении авторских прав со стороны Twentieth Century Fox Film Corporation.)

Литература

  • Л. И. Зальцман. Восхождение миров. — М: Европейский дом, 2003. — 384 с.
  • Чарльз Киттель. Статистическая термодинамика — М: Наука, 1977. — 336 с.
  • Сергей Хайтун. От эргодической гипотезы к фрактальной картине мира: рождение и осмысление новой парадигмы — М: КомКнига, 2007. — ISBN 5-484-00565-5.
  • L. Nottale. The theory of Scale Relativity // Intl. Journal of Modern Physics A, Vol. 7, № 20, 1992, 4899—4936.
  • L. Nottale. Fractal Space-time and Microphysics // World Scientific Press, 1993
  • Y. Baryshev, P. Teerikorpi. Discovery of Cosmic Fractals // World Scientific Press, 2002
  • A. Gefter. Is the Universe a Fractal? // New Scientist, 10 марта, 2007, выпуск 2594
  • M. Chown. Fractal Universe // New Scientist, 21 августа, 1999

Теги