« »

четверг, 23 мая 2013 г.

Мозги Больцмана, Теория Струн и мультивселенные




Крепко сидите на стуле? Уверены? В статье дальше пойдет речь о концепциях, которые неготового читателя могут просто так, на раз, выбить из седла!

Ну, если готовы, пожалуйста - 

22 мая 2013 года
(авторский перевод - т.е. очень близко к исходному тексту. но со своими эмоциональными вставками)
 
Нашей более-менее стройной, вроде как устоявшейся картине мира угрожают... (наберем воздуха в грудь) ЛЕГИОНЫ мозгов без тел, спокойно плавающих себе в глубоком космосе! Однако, новые математические модели на основе теорий струн и их следствия - теории мультивселенных - могут дать выход из этой ситуации и, заодно, приобрести этим противоречивым теориям новых сторонников.

Физики бывают одержимы различными причудливыми идеями годами, но в последнее десятилетие они, кажется, переплюнули сами себя, придумав концепцию т.н. "мозгов Больцмана" - а именно, полностью сформировавшихся в открытом космосе случайным образом сущностей  ...обладающих сознанием!

Может показаться немыслимым (еще бы!), но законы физики целиком такую возможность не исключают. Конечно, все это требует крайне продолжительного времени. Постепенно случайные комки материи и энергии могут образовать работающий разум - по той же логике, по которой миллион обезьян за миллион лет на миллионе пишущих машинок смогут сотворить Шекспира. (хм...я лично читал нечто прямо противоположное)

Большинство моделей предсказывают, что Вселенная будет расширяться экспоненциально до бесконечности, и это, по идее, должно привести к появлению бесчисленного количества мозгов Больцмана, значительно превышающего количество живших, живущих и тех, кто еще будет еще жить людей на планете Земля. 

И это значит, что для нашей Вселенной более типичен опыт как раз мозгов Больцмана, чем обычного земного наблюдателя (Васи Пупкина), на которого мы все так привыкли рассчитывать. Иначе все наши теории становятся ненадежными.

Клэр Жуковски (Claire Zukowski) из Университета Калифорнии в Беркли, говорит: "должен быть типичный земной наблюдатель, а не больцмановский мозг".

Отдельная проблема - то, что мозги Больцмана должны существовать и в далеком будущем Вселенной, когда она будет представлять собой однородную пустоту, и в которой прошлое будет таким же, как и будущее. И потому, получается, наш человеческий опыт становится просто пренебрежимо малым, совершенно не типичным для Вселенной.

Однако, если мы сможем продемонстрировать, что у Вселенной конечная жизнь, это уберет угрозу бесконечно большого числа мозгов Больцмана. Жуковски, вместе с коллегой Буссо считают, что в этом должна помочь теория струн.

Согласно теории струн, может существовать бесконечное множество Вселенных, которые создаются в процессе, который называется вечной инфляцией, когда одна постоянно расширяется в невероятных масштабах, а другие растут внутри нее в виде пузырей. Такое собрание вселенных называется мультивселенной. Многие из этих вселенных могут быть битком набиты мыслящими созданиями - в то время, когда прошлое сильно отличается от будущего, которые дают нам стандартного наблюдателя. Но постепенно, с ходом времени, баланс будет передвигаться в сторону вселенных, которые стали однородными, в них появляются мозги Больцмана, уводя баланс снова в сторону.

Последняя работа Жуковски и Буссо говорит о том, что это не так. От родительской вселенной постоянно отпочковываются все новые вселенные, поэтому ее характеристики определяют, какие именно вселенные рождаются в этот момент и смогут ли они прожить достаточно времени, чтобы их наполнили мозги Больцмана.

Буссо и Жуковски провели матанализ мультивселенных с двумя начальными условиями - старой моделью, впервые предложенной Стивеном Хоукингом и его коллегой Джеймсом Хартли (James Hartley), и новой моделью, выведенной из теории струн. Вселенная Хоукинга-Хартли со временем переполнилась мозгами Больцмана, а в новой продолжило свое господство обычное человеческое сознание, что делает наше восприятие текущей вселенной убедительно нормальным для мультивселенной.

Сама теория струн по-прежнему еще очень противоречива и атакуется со всех сторон за свою чрезмерную сложность и недоказуемость. Но если Буссо и Жуковски правы, она поможет разрешить проблему с мозгами Больцмана, и приобрести еще какое-то количество сторонников.

"Потенциально это добавило возможность экспериментального подтверждения теориям струн и вечного расширения" - говорит Дэниель Харлоу (Daniel Harlow) из Принстонского Университета " Мы должны лучше понять - и дело в том, что эта работа как раз и показывает наше желание понять это лучше."

Комментарий д-ра Майкла: у нас здесь отличный пример, когда ученые пытаются проверять одни концепции другими - иногда настолько призрачными и косвенными, что эти концепции, в свою очередь надо подтверждать еще новыми, еще более призрачными и неуловимыми. А как иначе - на этом рубеже знаний вокруг одна темнота и неизвестность. И тут в дело вступают мысленные эксперименты и зубодробительная математика. Здесь прослеживается цепочка Космология-Эволюция Вселенной-Теория Струн-Мультивселенная-Наблюдатели в ней-Мозги Больцмана. То есть отсутствие в наблюдаемой части нашей Вселенной подобных мозгов... должно ведь о чем-то говорить? Не о том ли, что эта шокирующая теория может быть просто очередным песчаным замком на фундаменте тензорного анализа и интегро-дифференциальных уравнений n-го порядка??

В научном мире достаточно много ученых-космологов, которые резко отрицательно относятся к теории (скорее, даже теориям - их несколько модификаций) струн. Они считают, что за пластами математики этих теорий теряется главное, что отличает науку от схоластики - возможность проверки и опровержения теории экспериментом или наблюдениями. Они считают, что теории струн уводят ученых в тупик, когда наука станет чем-то вроде богословия, где роль священного писания будут играть мат.модели - недоказуемые, непроверяемые в принципе... Манипулируй себе функциями, интегралами да тензорами, интерпретируй как душе угодно... Думаю, что рациональное зерно в этих возражениях есть.

Сама же концепция самопроизвольного зарождения мозгов как физического мыслящего тела в облаке межзвездной пыли выглядит не более фантастично, чем появление жизни на Земли из первичного бульона... В принципе, не исключено наукой, хотя на эту тему споры ведутся уже не первую сотню лет - цитировать не будем, мы не о том пишем здесь.

Но я бы все-таки избегал трактовать эту ситуацию слишком линейно, слишком математически, слишком статистически. Мне кажется, что мы упускаем из виду какую-то очень важную закономерность, которая выводит самозарождение жизни и разума из разряда простой статистики куда-то в более глубокую область, которую, возможно, мы еще даже не в состоянии осознать...

А вы как думаете?

7 комментариев:

neznaika комментирует...

Каким образом предполагается подтвердить наличие больцмановского мозга? Какие проявления мы можем искать на космических расстояниях.

DrMichael комментирует...

Признаться, я тоже немного озадачен.

Думаю, дело в том, что мы просто "не в теме" и нам требуется дополнительное чтение.

О концепте "мозг Больцмана" я лично прочитал в этой статье впервые, и сама она выглядит, как по мне, малость, искуственной, надуманной, что ли :-\

Но из песни слова не выкинешь.

Может, дальше стоит заняться поисками в этом направлении...

Alexey Klimkin комментирует...

Я читал книгу, написанную одним из широко известных струнных теоретиков, Брайаном Грином (Brian Greene) о различных теориях мультивселенных, наиболее распространенных в научном мире.
Согласно Грину, инфляционная мультивселенная не завязана на теории струн, она появляется из стандартной инфляционной космологии, предложенной изначально Георгием Гамовым и Ральфом Альфером. Скорее всего, это и есть та самая модель Хокинга-Хартли, о которой сказано в тексте.
Из теории струн же появляются некоторые другие мультивселенные, одна из которых, ландшафтная мультивселенная, формируется иначе, но результат получается похожим при взгляде на эту мультивселенную "со стороны". Здесь тоже присутствует материнская Вселенная, из которой образуется бесчисленное множество "пузырьков", каждый из которых представляет собой отдельную Вселенную, вроде нашей.

Вообще очень интересная тема конечно, буду ждать продолжения.

DrMichael комментирует...

Хороший комментарий, в тему.

Гринн - это Элегантная Вселенная, да?

Космология сама по себе дъявольски интересная тема :)

Alexey Klimkin комментирует...

Гринн - автор Элегантной Вселенной, совершенно верно.

Эта книга, о которой я написал в предыдущем комментарии называется "Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса" или в оригинале: "The Hidden Reality: Parallel Universes and the Deep Laws of the Cosmos".

neznaika комментирует...

Ну мне теория о наличии Больцмановского мозга не кажется надуманной, возможно, что они и существуют, но даже если их миллионы в видимой области галактики - как понять, что мы видим именно мозг, а не хаотичное движение ионизированного газа.

Анонимный комментирует...

а что если больцмановские мозги управляют нами, людьми?