Pull to refresh

время, взаимодействие квантовые парадоксы и прочие занятные зверюшки

Reading time10 min
Views1.3K
Ок, раз почтенной публике (хотя, это пишется не для публики) так важно наличие краткого описания, то это будет сообщение с поиском ответа на вопросы: (1) есть ли в теоретико-физической картине мира время? (2) есть ли в ней место взаимодействию? (3) может ли вообще формальное описание схватить подобные явления? Текст будет скучным, невозможным для чтения, сложным для восприятия. Лучше не читайте. Потом не пишите в комментариях, что не предупреждал

ОК. Мои познания в физике ограничены. Так уж сложилось, что я в своё время не пошёл на физический факультет, а выбрал математику. Поэтому, я не могу утверждать, что следующие заявления верны вообще для всей физики, но с основопологающие книги я осилил. Это Пространство, время, материя' Г.Вейля — замечательная книжка, всем рекомендую. И 'Квантовая теория поля' С.Вайнберга.

Так вот, чем оперируют изложенные в этих книгах общая теория относительности и квантовая физика? Они описывают мир в терминах функций от времени. Нечто вроде x(t) = sin(t), и у нас есть колебание. Даже в страшной и ужасной (действительно страшной для мозгов, и те физики, которые это всё придумали — гении и заслуживают восхищения) квантовой теории поля, которая самозабвенно оперирует группами симметрий, пятимерными интегралами от операторных выражений, пространством Миньковского и прочими высокотехнологичными математическими инструментами, в основании лежит скромное понятие функции.

Потому что группы — это группы симметрий, в которых должны сохраняться свойства операторов, а операторы работают над пространством волновых функций. Интегралы считаются по путям в полях, а векторное поле это тоже нечто, имеющее вид A(t). Ну и что, что A — заглавная буква?

Кривизна пространства-времени? Так это тоже функция, в каждой точке (x, y, z, t) имеющая определённое значение.

Но тут возникает вопрос, а что из того, что это функция от времени от t? Ну, назван её аргумент этой замечательной буквой, но от этого функция не меняет свой математический смысл, который заключается в том, что функция f: M -> N, отображающая элементы множества M в элементы множества N, является 'всего лишь' множеством пар (m, n), таких что m из M, n из N, с тем свойством что, в этом множестве нет двух таких пар, у которых n-компоненты одинаковые, а m-компоненты разные.

Но… А где здесь время? Где динамика и изменение? Где вся замечательная подвижность? Не видно. Вообще, может быть подумано, что ну, и нормально, даже так жить можно, подвижность всего — это как в кино. Лента с кучей картинок протягивается через лампу, мы способны видеть только одну картинку, от сюда и эффект… Но кто протягивает вселенную для… для каждого живого существа персонально? Или для всех живых существ вместе взятых? Каков лентопротяжный механизм.

Кроме того, мы знаем, что теория информации работает в этом реальном мире. А, как известно мера информации требует наличия канала, состояние которого может меняться. Хм… Но такой канал сконструировать в многомерном и статичном множестве без лентопротяжного механизма опять же невозможно. Минимум, что нужно — это некая ползающая по этому множеству граница, описывающая то, что нужно считать каналом. Но по какой траектории это должно ползать? По заранее предопределённой и статичной?

Собственно, это причина для второй части моего персонального когнитивного диссонанса. Потому что, если эти описания верны, то можно запросто менять направление течения времени и верить в то, что возможны путешевствия во времени. А что? Ведь ничего не останавливает, кроме смутного интуитивного ощущения того, что решения с отрицательным t физически неверны.

Что же на самом деле исследуется в теоретической физике? Статичные множества подобные, мы можем видеть только лишь в истории процессов. В следах. Мы и сами физические законы воссоздаём по результатам экспериментов, по истрии произошедшего. Но сейчас самое время показать простой фокус.

Предположим, что мы наблюдаем за случайным процессом, который принимает значения 0 или 1. Предположим, что мы можем наблюдать только лишь за самим этим процессом, что мы увидим? Ничего, хаос и среднестатистическое непонятно, что. Но если мы видим не только голову процесса, но ещё и предыдущие два значения, не важно как, помним ли мы их, или не помним, а просто видим, за счёт своего особого восприятия времени, и что мы увидим?

Например, если мы помним 01, то набор следующих возможных воспринимаемах состояний для нас ограничен двумя значениями 10 и 11. То есть, имеет место присутствовать некая закономерность, наблюдаемая в случайном процессе, если мы решаемся запоминать его значения.

Хм. Занятно, да? Закон для случайного процесса. В том числе возникает и время, как определённая смена состояний.

Приближает ли это разум ещё ближе к восприятию концепции Дао, которая определялась, как нечто подвижное и неформальное, формы и предметы в котором определялись только через восприятие? На мой взгляд — определённо.

При этом, в квантовой физике есть нечто похожее на подобный процесс — это коллапс волновой функции. Когда система принимает одно из возможных состояний без каких-либо видимых причин, и без какого-либо видимого течения времени… Но, к сожалению, вместо построения теории вокруг того, что это означает и какое отношение имеет к понятию времени, физики, в основной массе своей пытаются выразить этот процесс через уже знакомый им инструмент функции и унитарной эволюции (ну, можно сказать, что через функцию от времени, значением своим имеющую волновую функцию, то же самое множество пар, только не численных). Хм… Вот. Это теория суперотбора. Насколько мне известно, пока она не общепринята, но тем не менее, работы усиленно ведутся.

ОК. Следующая проблема в том, что в физике нет никакой модели восприятия. Более того, лучшая модель наблюдателя в физике — это точечный наблюдатель в теории относительности. Мне очень интересно представить, как это так? Точечный наблюдатель, способный следить за путешевствием фотона в световых часах? Эйнштейн определённо был гением, раз додумался до такого мысленного эксперимента.

Восприятие легко бы удалось определить через взаимодействие, но со взаимодействием так же туго. Лучшее, что есть на сегодняшний день — это концепция обмена медиаторами между элементарными частицами (электроны воздействуют друг с другом через постоянный обмен фотонами). Хм… И ещё раз хм… Потому что, это действительно нетривиально: точечная частица, которая не имеет определённого местоположения в пространстве-времени, меняет своё состояние, когда к ней подходит другая точечная частица с неопределённым местом пребывания… При этом, изменение в принципе невозможно, или возможно, но заранее предопределено. Логический ужас, если попытаться это всё применять к подвижным и изменчивым системам… На мой взгляд.

При этом, с математической точки зрения всё очень просто: у фотона есть вероятности оказаться в некоторой области пространства-времени, у электрона тоже своя область со своими вероятностями, на пересечении этих областей с некоторой вероятностью возможно взаимодействие. И теория может в этих терминах предсказывать результаты экспериментов… Но. Но… И ещё раз но. Чтобы это всё сделать нужен математик. Что заставляет нас верить в то, что электроны действительно существуют?

OK. Хорошо… Теперь немного о квантовой механике. И небезизвестном (популяризованном, в частности, в Квантовой психологии) эксперименте с ERP-парами. Суть эксперимента (мысленного, предложенного Эйнштейном) вот в чём. Предположим у нас есть система из двух фотонов, находящаяся в одном квантовом состоянии. Теперь, не измеряя это квантовое состояние мы эти фотоны разносим на произвольное расстояние, измеряем один из фотонов в паре, получаем случайное значение (с некоторой вероятность то или иное), но что самое занятное, неизмеренный фотон при этом тоже займёт определённое состояние, такое, которое должен был бы занимать в общем квантовом состоянии, если бы другой фотон занимал то состояние, в которое его измеряли.

Множество копьев было сломано об интерпретацию этого эксперимента, который был реально проведён. Как это вдруг? Фотоны узнают друг о друге мгновенно? Так не бывает. Давайте, чтобы так не было, придумаем, что наше измерение меняет наше прошлое — говорят горячие головы. Давайте откажемся от здравого смысла — говорят они.

Хм. ОК. А теперь представим себе такой эксперимент: некто берёт, два шарика, один чёрный, другой белый, с закрытыми глазами перемешивает, и отправляет в два разных города. А потом сидит и ждёт звонка от своих друзей, чтобы те рассказали ему, какого же цвета они получили шарики. Из Екатеринбурга ему звонят и говорят: Марья Петровна (соблюдём равенство полов), а у нас тут чёрный шарик. Звонят из Зеленограда и говорят: а у нас белый. Хм… И Марья Петровна удивлена — как же это может быть так!? Как екатеринбуржский шарик узнал о шарике зеленоградском?

При этом, что занятно, для измерителей, в Зеленограде, Екатеринбурге и самой Марьи Ивановны из Днепропетровска, любой шарик посланный по почте имел неопределённое состояние до того, как его измеряли. В мире не существовало информации о том (ну, мы верим в честность почтовых работников), какой именно шарик куда летит, поэтому, о них можно было рассуждать только в терминах волновых функций. Но такое волновое поведение — плод условий проведения эксперимента.

Чем фотоны отличаются от шариков? Многие настаивают, что всем. Но лично я не понимаю. Этот эксперимент с ERP — просто изощрённый способ передать себе и так, наперёд известный факт: два фотона в спутанной ERP-паре будут в разных состояниях. Два шарика будут покрашены в разный цвет…

Риторический вопрос, если бы информация, полученная при измерении не попала бы потом в одно место, где бы её сравнили и удивились тому, как ведут себя фотоны, то кто бы этому эксперименту удивился бы? Поведение фотонов определяет не вариативное прошлое, и не какакая не контрфактуальность и антиинтуитивность (скорее это всё относиться к классическим описаниям физических систем в виде траекторий, материальных точек и комплексных векторных связок над комплексными же гладкими многообразиями), а не к очевидным фактам, что поведение вседенной в виде фотонов определяется нашим способом за ним наблюдать и обрабатывать информацию, то есть самим экспериментом.

При этом, эксперимент всегда конечен во времени и в пространстве, его история конечна, поэтому мы можем рассуждать о его симметриях, траекториях и прочих явлениях, на которых построена современная теоретическая физика. Но как устроена природа там, где нет синхрофазатрона?

Хм… Вот. То есть, вполне возможно, что электроны, фотоны, протоны и так далее — это действительно лишь модели. Термины, которые появляются при применении определённой конфигурации оборудования ко Вселенной, конфигурации которая ограничивает варианты поведения вселенной, которая позволяет кое-что запомнить, и таким образом сформулировать закон… Хм, наверное, я в этом всём не прав, но иное не приходит в голову.

И это не противоречит нашему успеху в инженерном искусстве. Пользуясь понятиями о симметричности различных конечных форм во Вселенной, полученное в экспериментальной установке поведение мы можем смасштабировать, развернуть, повернуть, растянуть, потрясти, покрутить и так далее, и получить транзистор. Но означает ли это, что в транзисторе существуют дырки? Вообще, означает ли наша возможность пронаблюдать существование наблюдаемого? Или это особенность нашего наблюдения?

И, напоследок, взаимодействие. В физике со взаимодействием туго. Для меня, по крайней мере. А есть ли формальная система, в которой взаимодействие очевидно? Не поленитесь, скачайте Game of Life Конвэя. Желательно, тот вариант, который укомплектован коллекцией различных конфигураций, в том числе и космическими кораблями. www.ibiblio.org/lifepatterns тут можно посмотреть, заветная кнопка enjoy life в верхнем левом углу.

Так вот. Что в ней занятного? При всей её отрешённости от мира комплексных чисел, при всей простоте правил в ней: (1) очевидно существуют структуры, которые сохраняя своё устройства могут перемещаться с определённой скоростью — космические корабли (spaceships). При этом, эта структура не состоит из строительных блоков, она не состоит за самих клеток, которые эволюционируют, она состоит из свойств этих клеток. Просто группка перекрашенных в чёрное элементов. (2) известна простейшая структура, способная двигаться — glider. Можете столкнуть два spaceship'а и посмотреть на возникающий взрыв.

Взаимодействие на лицо. И для этого взаимодействия не нужны пространства Калаби-Яу. Нужно лишь принять очень простую установку — существующее это лишь сохраняющийся признак эволюционирующей группы клеток (прямо как сохраняющееся свойство в аксиоматике натуральных чисел, в последней аксиоме индукции). Когда два свойства сблизятся, они начнут меняться и образовывать новые свойства. Потому что сами клеточки изменчивы, как изменчиво Дао.

Всё просто. Но опять же… Сложности с математикой. Эту игру математически так и не проанализировали, сам Конвэй пытался, и в процессе даже изобрёл замечательные сюрреалистичные числа, но… особых значимых выводов найдено не было. Ещё один гвоздь, приколачивающий к стене надпись о том, что математика в одиночку не способна справиться с подвижными системами. Для их анализа нужен человек, или компьютер. Соответственно, вполне возможно, это опровергает гипотезу Пенроуза о том, что для интеллекта нужны некие загадочные квантовые эффекты, путешевствующие из будущего в прошлое. Для существования интеллекта нужна динамика — вот альтернативный тезис. Естсественно, никакая машина Тьюринга динамикой не обладает. Это лишь последовательность состояний, всегда определённая начальнм состоянием ленты и самой машины… Но всё меняется, когда в процессе вычисления машина способна получать данные, независящие от её внутреннего состояния — машина с регистром ввода\вывода. Вот эта штука, вполне возможно, вполне динамична. Компьютер, естественно, является именно такой машиной.

Ладно. Ещё одно замечание. Если в Жизни взять пустое пространство без каких-либо отклонений от симметрии, а потом вокруг него построить некую установку, то вполне возможны ситуации, когда внутри этого пространства со временем возникнут, например, глайдеры (существует glidergun). Таким образом, можно говорить о том, что возникающий глайдер — это не элемент вселенной, а элемент эксперимента. Хотя, существовать и возникать эта структура может где угодно, но не обязательно, что она существует везде, например, между двумя электронами в молекуле. Не существует, пока мы не полезем туда со своим экспериментом, или со своим измерением.

Но почему только мы должны обладать этим правом? Вот ведь в чём проблема. А современная математическая картинка говорит именно об этом. Чтобы столкнуть два электрона, нужен человек, чтобы указать электронам, как фотоны поглащать, нужен человек. Сами они этого не умеют. Точнее, умеют, но качественного описания процесса у нас нет. Возможно, оно и не появиться никогда, потому что возможности математики ограничены, но существование формальной Game of Life даёт надежду на то, что это не так.

На самом деле, это всё тесно перекликается с квантовой теорией поля, которая работает в ускорителях.

Поэтому, на мой взгляд, физикам сейчас надо не LHC строить, не генерировать чёрные дыры и стрэйнджлеты, а попытаться понять, что же они такое делают в своих теориях. К чему идут. Ввести в них, наконец, аккуратно понятия взаимодействия и понятия времени. Или показать, что это невозможно сделать. Но из самой невозможности это сделать, тоже последуют интересные результаты, наверняка. Этому учит нас квантовая теория — результат эксперимента зависит от того, что можно измерять.

Возможно, вообще, нужно начать говорить на языке информации. Потому что в ERP-эксперименте поток информации имеет определённую структуру, и во всех других квантовых экспериментах, если принять частицу как то, что переносит информацию, которая разделённая на части не имеет смысла, то многие парадоксы перестают таковыми быть.

Да и в конце концов — общая теория всего, к которой стремяться физики — это чисто информационная теория. Когда, не нужно ничего, кроме символов, написанных ручкой, чтобы объяснить всё богатство вселенной. А только информация обладает тем свойством, что ей не важен носитель, важно лишь то свойство, что носитель способен принимать различные состояния. И информация может образовывать сущности, как показывает Game of Life и многие другие клеточные автоматы.

Возможно, это способно приблизить сознание к пониманию того, из чего же построена вселенная. И возможно, это способ приблизиться к пониманию того, что же такое Дао. Но скорее всего — это просто флуктуации, которое моё сознание выловило непонять от куда, и решило обнародовать. Обнародовало, успокоилось и теперь может спокойно вернуться к общественно полезной деятельности в виде программирования.

Вот, надеюсь, больше меня эта каша не будет беспокоить.

Tags:
Hubs:
Total votes 2: ↑2 and ↓0+2
Comments5

Articles