Да, всичко във физиката е напълно измислено и това има смисъл

Ваня Милева Последна промяна на 06 март 2023 в 00:01 11264 0

всичко във физиката е напълно измислено и в това е целият смисъл

Кредит Wikimedia Commons

Всичко във физиката е измислено, за да се получи математически резултат.

Задачата на физика е постоянно да създава уравнения, които да са в крак с нашите наблюдения на физическите явления, обяснява д-р Кейти Мак (Katie Mack), теоретичен астрофизик от катедрата по космология и комуникация на науката в Института за теоретична физика "Периметър".

Изследването на космическа загадка като тъмната материя има своите недостатъци. От една страна, вълнуващо е да се върви към нещо, което може да се окаже фундаментално научно откритие. От друга страна, трудно е да убедиш хората, че си струва да се изследва нещо, което е невидимо, недосегаемо и очевидно е съставено от нещо напълно непознато.

Повечето от физиците смятат доказателствата за съществуването на тъмната материя за убедителни, други продължават да проучват алтернативи, а мненията сред обществеността са много по-разделени.

Когато става въпрос за тъмната материя, не рядко някой задава въпроса:

"Не е ли това просто нещо, което физиците са измислили, за да им се получат математическите изчисления?"

Може да е изненадващо, но д-р Кейти Мак потвърждава, че това е точно така:

"Всъщност всичко във физиката е измислено, за да се получи математически резултат".

На практика физиката не се основава на окончателна истина, а по-скоро на постоянното създаване и усъвършенстване на математически приближения. Не само защото няма как да се постигне съвършена точност в наблюденията никога. Става дума за това, че в основата си целият смисъл на физиката е да се създаде математически модел на вселената - набор от уравнения, които остават верни, когато в тях се заложат данни от наблюденията на физическите явления, обяснява д-р Кейти Мак.

Например вторият закон за движението на Нютон, който гласи, че силата е равна на масата, умножена по ускорението, е математически модел, който показва, че ако измерим силата, упражнявана върху даден обект, в подходящи единици, трябва да получим същата стойност като произведението от масата на обекта и ускорението, което изпитва, когато е подложен на тази сила.

Във версията на Айнщайн за гравитацията, Общата теория на относителността, уравненията са много по-сложни, но целта на упражнението е същата. В усилията винаги е вложено ниво на абстракция, защото това, което ни позволява да правим прогнози или да проектираме нови технологии, е набор от уравнения, които могат да бъдат записани и изчислени, а не философска дискусия за природата на реалността.

Това ниво на абстракция е особено очевидно във физиката на елементарните частици, тъй като съществуването или несъществуването на една частица в субатомни мащаби е доста размито понятие. Уравненията, описващи движението на електрона в пространството, всъщност изобщо не включват частица, а по-скоро абстрактен математически обект, наречен вълнова функция, която може да се разпространява и да интерферира сама със себе си.

Тогава вярно ли е да се каже, че електронът е "реален", когато е в движение? Ако вярваме, че електроните са реални неща, дали просто не сме си измислили вълновата функция, за да сработят математическите изчисления?

Абсолютно - всъщност това е целият смисъл. Уравненията не работят, ако електронът се приеме за твърда, изолирана частица, затова бе измислено нещо, което не е, и тогава ресултатите от математическите изчисления придобиват смисъл

Възможно е в бъдеще да се намери някакво решение, което да бъде предпочетено пред вълновата функция, и тогава физиците да се откажат напълно от тази концепция. Но ако това стане, то ще е, защото математиката е спряла да работи - ще има някакъв експериментален или наблюдателен резултат, който не съвпада, когато се поставят данните в сегашните уравнения.

"Тогава, ако си вършим работата както трябва, ще намерим нов набор от уравнения, които по-добре описват поведението на електрона, и ще дадем на тези уравнения имена и концептуални аналогии и ще бъдат написани учебници, в които ще се казва "това е, което наистина се случва"", разказва д-р Кейти Мак.

Представата на един учен за това какво наистина се случва винаги се определя от математиката. Преди да бъде прието, че Земята обикаля около Слънцето, астрономите са използвали епицикли - малки орбитални цикли - за да опишат движенията на планетите в система с център Земята. Тази конструкция често се използва, малко несправедливо, като нагледен пример за грешка в "измислянето на нещо, за да работи математиката".

Вярно е, че през XVII в. учените се отказват от епициклите, но математиката е тази, която ги кара да го направят.

"Уравненията на Нютон за универсалната гравитация и Общата теория на относителността на Айнщайн не са направени от по-здрави материали от старите уравнения за епицикличното движение - всички тези рамки са просто символи на една страница - но те отговарят по-добре на наблюденията и улесняват прогнозите, затова ги използваме като основа на нашия абстрактен модел на Вселената", отбелязва д-р Кейти Мак.

Тъмната материя, тъмната енергия, космическата инфлация, сингулярностите на черните дупки и всички останали хипотетични обитатели на настоящата ни космология може да изглеждат по-малко реални от падащите ябълки, електричеството или флуидните потоци, защото не ги виждаме в ежедневието си, но от гледна точка на физиката всички те са еднакво добри обекти за математически абстракции.

Макар че начинът, по който наблюдаваме нещо, определя вида на данните, които можем да използваме, в крайна сметка всичко, което правим, е да направим така, че математиката да работи. Разбира се, надяваме се, че цялото това пресмятане ни носи по-добро описание на реалността.

Стивън Хокинг описва космологията като опит да "разберем ума на Бога". Но въпреки че това звучи вдъхновяващо, умът на Бога е най-добре да се остави на философите - за това физиците нямат уравнение.

Д-р Кейти Мак (Katie Mack) е теоретичен астрофизик, който изследва редица въпроси в областта на космологията - изучаването на Вселената от началото до края. Понастоящем тя заема длъжността ръководител на катедра "Космология и комуникация на науката "Стивън Хокинг" в Института за теоретична физика "Периметър", където провежда изследвания върху тъмната материя и ранната Вселена и работи за това физиката да стане по-достъпна за широката общественост. Тя е автор на книгата The End of Everything (Astrophysically Speaking) и е писала за редица популярни издания, като Scientific American, Slate, Sky & Telescope, Time и Cosmos magazine.

Източник: Yes, everything in physics is completely made up – that’s the whole point, Dr Katie Mack, BBC Science Focus Magazine
 

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !