Роджер Пенроуз: Мода, вера, фантазия и новая физика Вселенной

Бегло просмотрел книгу Пенроуза Мода, вера, фантазия и новая физика Вселенной, которая была переведена на русский в прошлом году. Взгляды Пенроуза находятся в стороне от того, что можно услышать от большинства физиков. Поэтому книга построена таким образом — вначале разбираются общепринятые взгляды, при этом Пенроуз объясняет, что его в них не устраивает. В заключение он предлагает свое видение решения проблем в физике и космологии.

Книга написана в спокойном тоне и ее название никак не связано с иронией по поводу тех или иных идей в физике. Пенроуз во введении отмечает, что моду, веру и фантазии вполне можно связать с научной практикой. Из книги видно, что он относит сказанное также к своим взглядам. Несколько цитат, объясняющих название книги:

‘В конце концов, модная теория вряд ли приобрела бы свой статус по чисто социальным причинам. Она должна обладать множеством ценных качеств, чтобы столь многие исследователи продолжали работать в столь модной научной сфере.’

‘Когда дело доходит до исключительной веры в определенные научные догмы, которую зачастую демонстрируют ученые, то она также, вероятно, имеет право на существование, даже если эта вера подразумевает применимость такой догмы в обстоятельствах, выходящих далеко за рамки исходных ситуаций, где на базе убедительных результатов наблюдений были изначально заложены основы этой догмы.’

‘Однако мы увидим, что нашей реальной Вселенной присущи некоторые столь странные аспекты (хотя эта странность не всегда полностью осознается), что если не отдаться на волю самым, на первый взгляд, безудержным фантазиям, то мы никогда не сможем постичь фундаментальную истину, которая при этом покажется нам исключительно фантастичной.’

Тем не менее, достаточно занятно, что в главe Мода описывается теория струн, в главе Вера квантовая механика, а в главе Фантазии космология.

В самом начале Пенроуз считал, что теория струн поможет решить проблему расходимостей и связанной с этим перенормировок в теории квантового поля. К его разочарованию теория струн потребовала слишком много размерностей пространства и с этим он никак не мог согласиться. Пенроуз утверждает, что при возрастании числа размерностей сильно возрастает число число степений свободы (функциональная свобода) и это может привести к нежелательным перераспределениям энергии:

‘На мой взгляд, это глубоко ошибочная философия, поскольку, допуская свободное вовлечение дополнительных пространственных измерений в общую динамику, мы открываем ящик Пандоры с нежелательными степенями свободы и слабой надеждой на то, что нам удастся удержать их все под контролем.’

Видение Пенроуза связано с теорией твисторов (я услышал про нее в первый раз):

‘Центральная идея заключается в том, что пространство-время само по себе может трактоваться как вторичное понятие, построенное на основе более примитивного твисторного пространства, дополняемого квантовыми свойствами. Основной руководящий принцип в формализме этой теории таков: она объединяет элементарные понятия квантовой механики с (традиционной четырехмерной) релятивистской физикой пространства-времени, причем объединяющим звеном между двумя этими предметами оказываются магические свойства комплексных чисел.’

В главе про квантовую механику Пенроуз описывает странности квантового мира. Его не устраивают имеющиеся в наличии интерпретация квантовой механики. С его точки зрения в будущем квантовый формализм должен быть изменен, другими словами нельзя верить в непогрешимость уравнений квантовой механики. В книге есть интересная цитата Дирака (1963 год), который похоже также считал, что в квантовом королевстве все-таки что-то не так:

‘Все согласны относительно формализма. Он работает настолько хорошо, что никто не в состоянии позволить себе не соглашаться с ним. Однако картина, которую мы представляем себе, так сказать, «позади» этого формализма, все еще является предметом разногласий. Мне бы хотелось высказать мысль, что не следует особенно огорчаться по поводу этих разногласий. Я уверен, что та стадия физики, которая достигнута на сегодняшний день, не является окончательной. Она представляет собой именно одну из стадий в эволюции нашей картины природы, и нам следует ожидать, что этот процесс эволюции будет продолжаться и в будущем точно так же, как будет продолжаться процесс биологической эволюции. Современная стадия физической теории — это только переходная ступень к более совершенным стадиям, которых мы достигнем в будущем. Можно выразить уверенность в том, что более совершенные стадии появятся просто потому, что современная физика сталкивается с трудностями.’

Пенроуз продвигает объективную редукцию волновой функции, но он признает, что решение пока не найдено.

Глава про космологию посвящена Большому взрыву и связанному с ним вопросами. Пенроузу не нравится теория инфляции и антропный принцип, поэтому он их критикует. Предлагаемое решение — конформная циклическая космология — вечный цикл зарождения и смерти Вселенной. Много внимания уделено рассмотрению энтропии и согласованию космологии с вторым законом термодинамики. Вначале мне показалось, что Пенроуз в отношении энтропии занимает позицию компатибилизма, то есть, что можно согласовать между собой следующие утверждения:

  • уравнения физики обратимы по времени;
  • эволюция мира должна происходить в сторону увеличения энтропии.

Однако Пенроуз считает, что при испарении черных дыр информация разрушается. Насколько я понимаю, такое уже нельзя согласовать с обратимостью законов физики во времени.

В завершение отмечу, что Пенроуз старался популярно и доступно изложить свои взгляды, но в книге немало формул, а в конце книги даже есть математическое приложение, которое по всей видимости задает минимальный уровень математики, необходимый для понимания того, как устроен мир.

Информация

Роджер Пенроуз, Мода, вера, фантазия и новая физика Вселенной. СПб.: Питер, 2020.

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/257130.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/2288579804609759


Comments are closed.