Kapitel 1
Afsnit 4: Montering af brikkerne sammen
Dagens mest avancerede teorier (Superstrengteori, M-teori, loop kvantegravitation, supersymmetri, etc.) har alle tabt sagen ved samlende kvantemekanik og almen relativitet. Matematiske forsøg på at forene disse to beskrivelser - at nedbringe fire naturkræfter i en altomfattende ramme, har produceret ligninger så lange og komplekse, at ingen helt forstår dem. Som Brian Greene udtrykker det,
"Matematik af strengteori er så kompliceret, at der til dato ingen endnu kender de eksakte ligninger i teorien. I stedet, fysikere kender kun tilnærmelser til disse ligninger, og selv de omtrentlige ligninger er så komplicerede, at de, som endnu kun er blevet delvist løst. "(Greene 2003, 19)
Det er som at have en gigantisk sæt digital kode med ingen oplysninger om, hvordan man oversætte denne information til et billede. Hvad er endnu mere foruroligende (eller interessant), er det faktum, at de supercomputere vi har til opgave at analysere strukturen af disse koder har fastslået, at mønstre er kun tilgængelige for oversættelse i højere dimensioner. Dette antyder, at Naturens komplet billede kan i realiteten eksisterer inden for en ramme, der besidder mere end de velkendte dimensioner. Hvad kunne det muligvis betyde? Hvordan kan vi nogensinde forvente at forstå noget, der er beskrevet i mere end tre rumdimensioner?
Da vi overvejer dette spørgsmål lad os minde om, at Einsteins opfattelse af tyngdekraften kræver også (omend diskret) indførelse af flere dimensioner. (. Se kapitel 9) Den beskriver tyngdekraften som et geometrisk effekt - en konsekvens af den måde, massive objekter fordreje form af rumtiden. Forvrænget rumtiden hentyder til eksistensen af ekstra dimensioner, fordi disse forvridninger strække sig ind i noget andet end de velkendte tre rumlige dimensioner. Men disse ekstra dimensioner er ikke fysisk real - eller er de? Vi kan give dem mulighed for at eksistere i abstrakt matematisk forstand, men det er umuligt at visualisere mere end tre dimensioner. Er det ikke? De kan ikke fysisk eksisterer - kan de? Selv hvis de gør det eksisterer, hvordan kan vi nogensinde forstå dem? Selv Einstein var nødt til at undertrykke en velkendt dimension af plads med henblik på at visualisere dimension af krumning på et fly, så hvordan kan vi nogensinde håbe på at visualisere mange dimensioner på én gang?
Denne form for tænkning er nøjagtigt, hvad der holder os tilbage. Det er vores overbevisning, at vi samtidig kan visualisere kun tre rumlige dimensioner på én gang (længde, bredde og højde), der holder en intuitiv billede af virkeligheden skjult for os. Når vi krydse denne kløft, vil Atlantis ikke længere være i stand til at skjule. Og fra udsigtspunktet af Atlantis naturens mysterier vil blive afsløret.
I vores fire-dimensionelle (tre rum dimensioner og en tidsdimension) modeller af den fysiske virkelighed, der er rum og tid stadig blandet med forvirring. Vi kan ikke engang eksplicit definere dem. Men, som vi snart vil opdage, i et højere dimensioneret rige rum og tid mulighed for enkel og kraftfuld definitioner. Faktisk, med evnen til at transcendere dimensionelle barrieren bliver det let klart, at naturens rammer er elleve-dimensionel. Matter, energi og naturens kræfter (herunder tyngdekraften) bliver simple derivater af denne flerdimensionelle ballet.
"Alle de store imperier i fremtiden vil være imperier i sindet."
Winston Churchill, 1953
Siden 1905 har vi forsøgt at forklare naturens skønhed uden så meget som et billede. Ligesom jeg kan ikke meningsfuldt udtrykke skønhed springvand af Buckskin Gulch, uden at appellere til menneskets sanser og skildrede en slags billede, kan vi ikke forstå naturens dybeste skønhed uden at opdage sit billede. For at nå dette billede, denne altomfattende ramme, må vi lære at åbne vores øjne for helt nye dimensioner. Vi må tilbage til en konceptuel tilgang og endnu en gang, genoverveje selve parametre for tid og rum.
Lad os se, hvor det nysgerrige frihed kan bringe os.
Fra den kommende bog:
Einsteins Intuition
af Thad Roberts
Repræsenteret af
Sam Fleishman
Litterære Kunstnere Repræsentanter
New York, New York
BEMÆRKNINGER:
[1] Dette citat stammer oprindeligt fra en artikel skrevet af Einstein, der blev offentliggjort i Forum og Century Magazine i 1931.
[2] Einstein forklarede de vigtige forskelle mellem disse to tilgange i et 1919 essay skrev han kaldte "induktion og deduktion i fysik."
"Den enkleste billede kan man danne sig om skabelsen af en empirisk videnskab er i retning af en induktiv metode. Individuelle fakta er udvalgt og grupperet sammen, så at de love, der forbinder dem med at blive synlige ... Men de store fremskridt i den videnskabelige viden opstod på denne måde kun i ringe grad ... De virkelig store fremskridt i vores forståelse af naturen opstod på en måde næsten diametralt i modsætning til induktion. Den intuitive forståelse af det essentielle i et stort kompleks af kendsgerninger fører videnskabsmand til et postuleret af en hypotetisk grundloven eller lovgivningen. Fra disse love, stammer han sine konklusioner "Einstein", induktion og deduktion i fysik, "Berliner Tageblatt, December 25, 1919, CPAE 07:28". Einstein, "Walter Isaacson, s.. 118.
[3] Som et tidligt eksempel på dette, lad os overveje Pythagoræerne - en hemmelig gruppe, der fulgte en mystisk figur fra græsk matematik navngivne Pythagoras (ca. 475 f.Kr.). Pythagoræerne mente, at hele kosmos kan beskrives i forhold til de hele tal: 1, 2, 3 osv. Dette understøttes deres forståelse af den fysiske virkelighed og vejledt deres forespørgsler om den naturlige verden. Til sidst, men dette førte til problemer. Omkring 500 f.Kr. argumenter fulgte i pythagoræiske cirkel om et nummer, der er nu kendt som kvadratroden af to (). Pythagoræerne var berørt af dette antal på grund af dets geometriske betydning. De havde først antaget, at værdien af kan beskrives som et forhold mellem to hele tal, men en smart argument blev, at afviste denne mulighed. Ifølge legenden, blev dette argument bygget af Hippasus af Metapontum, der var blevet ordineret til inderkredsen af kulten. Hippasus 'argument betød, at Pythagoræerne måtte acceptere det faktum, at kvadratroden af to ikke kunne udtrykkes som en brøkdel af heltal.
Tragisk med fødslen af irrationelle tal kom død af deres opdageren. Til Pythagoræerne, repræsenterede irrationelle tal en idé så farlig, at det skabte en krise, der nåede til selve rødderne af deres kosmologi. I et forsøg på at en eller anden måde at gøre denne krise gå væk og at sikre, at Hippasus ville ikke være i stand til at videregive hemmeligheden til nogen uden for deres kreds, Pythagoræerne bortførte Hippasus og druknede ham på det åbne hav.
I dag er irrationelle tal og mange andre dybtgående ideer er så fuldstændigt integreret i vores formalisering af matematik, at det er let at overse hvor værdifuld den information, vi har arvet er. Mænd og kvinder har dedikeret deres liv, og nogle har mistet livet, forsøger at give os de ideer, der forklarer vores moderne verden - ideer som kvadratroden af to. Begrebet "nul" er en anden af disse ideer. I sin tidlige historie den katolske kirke forbudt hindu-arabiske tal - de 0 til 9, vi bruger i dag - i en stor del af Italien, indtil det fjortende århundrede, fordi det betragtes begrebet nul som farligt til dens teologi. Richard Elwes, "Fra e til Evigheden," New Scientist, juli 2007: 38. s.. 38, Stephen Hawking, Gud skabte de heltal, Jared Diamond, 'Guns, bakterier, og stål, s.. 235.
[4] Den blotte øje kan se op til 7000 stjerner i de mørkeste og klareste himmel.
[5] Ordet 'kosmos' stammer fra det græske ord Kosmos, som betyder "den bestilte hele ', eller' verden '.
[6] Uranus næsten ikke er synligt for det blotte øje. Normalt kun uddannet observatør kan finde det. Derfor er det ikke medtaget i denne liste. Neptun kan ikke adskilles uden forstørrelse.
[7] Som en afspejling af, hvordan betydelig disse kuriosa har været til menneskeheden, opmærksom på, at objekterne besætter deres egen himmelsk niveau i den ptolemæiske model stadig er afspejlet i vores moderne dage i ugen.
| Dag i ugen | Himmellegeme | ||
| Engelsk | Spansk | Engelsk | Spansk |
| Søn dag | Domingo | Sol | Sol |
| Man dag | Lun es | Moon | Luna |
| Tirsdag | Mar te s | Mars | Marte |
| Onsdag | M i ERCO les | Mercury | Mercurio |
| Torsdag | Ju Eves | Jupiter | Jupiter |
| Fredag | V i e r n e r | Venus | Venus |
| Satur dag | Sa dårlig o | Saturn | Saturno |
De dage i ugen blev oprindeligt opkaldt efter disse himmellegemer af babylonierne. Romerne vedtog denne repræsentation. Vi bogstaveligt talt har en 7-dages uge på grund af denne model. Ugen blev sat op, så hver dag blev brugt i tilbedelsen af et tilsvarende niveau af himlen - som hvert niveau var besat af en anden gud. Saturn besatte den højeste af disse niveauer, hvilket er grunden til Saturn-dag (lørdag) var den mest hellige dag - den dag, alle gik i kirke. I 321 e.Kr. kejser Konstantin skiftede sabbat til søndag i stedet for lørdag. Før alt dette romerne blev også ved hjælp af en otte-dages uge (de syv niveauer af himlen plus den ottende niveau af baggrund stjerner).
Engelsk fastholdt sin afspejling af syv niveauer af himlen, men nogle af guderne blev tændt for deres lokale kolleger - de angelsaksiske ord for guder germanske mytologi. Mars blev skiftet med TIU eller TiW, den angelsaksiske navn for Tyr, den nordiske gud for krig. Odin eller Woden erstattet Mercury og Woden Dag endte onsdag. Jupiter, også kaldet Zeus, blev skiftet ud med sit lyn smide counter del Thor. Så Jove Dag blev Thors dag (torsdag). Fredag blev afledt fra Friggs dag efter gudinden Frigg, der ligesom Venus repræsenterede kærlighed og skønhed i nordisk mytologi.
[8] religiøse tekster, der stammer fra denne tid, såsom Koranen, afspejler disse ændringer ved deres omtale af de 'syv niveauer af himlen. Ældre tekster stadig holde fast i de 'tre niveauer af himlen.
[9] Denne grundsætning hævder, at antagelserne i en forklaring ikke skal ganges ud nødvendighed. Dette er ofte angivet som: alt andet lige den simpleste forklaring er som regel den rigtige. Det er tilskrevet den 14 århundrede logiker og franciskanermunk William af Occam (Ockham var landsbyen i den engelske amt Surrey, hvor han blev født). Parsimoni er blevet et pålideligt redskab i moderne videnskab. Faktisk kan den moderne hypotese, i almindelighed, effektivt evalueres for merit baseret på deres elegance, enkelhed og skønhed. Vores erfaringer har lært os, at en teori, som med held efterligner Naturen er i det mindste i nogle matematiske, symmetrisk måde, enkel, elegant og smuk. I dette, har det vist sig at være en særdeles nyttig guide, men det er stadig ikke nogen erstatning for indsigt, logik og den videnskabelige metode. ". Som dommere i korrekthed eneste logiske konsekvens og empiriske beviser er absolut" Einstein kunstfærdigt udtalte sin version af Occam ragekniv som: "Alt bør gøres så enkel som mulig, men ikke simplere."
[10] Aristarkus af Samos første gang foreslog ideen om et heliocentrisk univers i det tredje århundrede f.Kr.
[11] For nemheds skyld har vi ignorerer luftmodstand og strømninger. Forsøget vil blive endnu mere præcis, hvis vi udfører det inden for et vakuum.
[12] For en grundig analyse af denne opdeling af tanke se: Thorlief Roman, hebraisk Tænkte Sammenlignet med græsk (New York: WW Norton & Company, 1970).
[13] I efteråret 1919 modtog Einstein en presserende telegram informerer ham om, at astronomerne havde set bevis for bøjning af lys fra Solens tyngdekraft, validere en vigtig forudsigelse af hans generelle relativitetsteori. Han rakte kablet til en studerende, der begyndte at lykønske ham. "Men jeg vidste, at teorien er korrekt," afbrød han, og hun spurgte, hvad nu hvis observationerne havde uenige med sine beregninger? "Så jeg ville have været ked af det kære Herre," Einstein svarede. "Teorien er korrekt." Richard Panek, 'E Factor, "Discover, marts 2008, s. 20-21.