Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта»

Дэвид Гросс Грядущие революции в фундаментальной физике

В мае Москву посетил Нобелевский лауреат по физике 2004 года Дэвид Гросс. Он приехал по приглашению фонда «Династия» и Международного центра фундаментальной физики, чтобы прочитать публичную лекцию о теории струн и грядущих революциях в теоретической физике. Перед лекцией Дэвид Гросс любезно согласился ответить на вопросы сайта «Элементы».

Вопросы Дэвиду Гроссу задавали:
Сергей Попов, астрофизик, научный сотрудник ГАИШ МГУ
Александр Сергеев, журналист, научный обозреватель радио «Свобода» и сайта «Элементы»

Слева направо: Сергей Попов, Александр Сергеев, Дэвид Гросс (фото Ольги Левиной)
Слева направо: Сергей Попов, Александр Сергеев, Дэвид Гросс (фото Ольги Левиной)

Математика и физика не такие уж разные науки

Сергей Попов: Профессор Гросс, в нашем разговоре мы, главным образом, хотели бы коснуться вопроса сложности современных теорий и используемых в них понятий. Поэтому первый вопрос будет от молодого ученого, физика-теоретика, который работает в области физики элементарных частиц. Скажите, пожалуйста, насколько важно для современного физика-теоретика знать новейшие исследования в области математики, читать оригинальные математические статьи, опубликованные в течение последних 10-20 лет? Или достаточно знакомиться с монографиями, опубликованными примерно в том же масштабе времени?

Дэвид Гросс: Это отчасти зависит от вопросов, которыми вы занимаетесь. В некоторых областях теории струн физики сами вынуждены изобретать новую математику. И они очень тесно сотрудничают с математиками. Некоторые встающие перед ними задачи (и совершаемые открытия) приводят к появлению новых математических структур, о которых математики прежде не знали. Так что в некоторых областях теории струн физики и математики работают совместно, открывая новую математику, о которой невозможно прочесть не только в книгах, но, порой, и в оригинальных статьях.

В физике элементарных частиц нужно много современной математики, но изобретать что-то новое не приходится. Однако современная физика — квантовая теория поля и теория струн — гораздо ближе к переднему краю математики, чем это было 50 или 100 лет назад.

Александр Сергеев: Это можно сравнить с эпохой Ньютона, когда физики изобретали математический анализ?

ДГ: Ну, времена меняются. Сейчас много людей занимается и математикой, и физикой. А Ньютону приходилось самому изобретать новую математику — математический анализ — чтобы понять движения планет. Но во многом сейчас довольно необычное время. Так уже было в XIX веке. Тогда рождалась теория дифференциальных уравнений в частных производных: она была необходима для построения первой теории поля, объясняющей распространение волн, перенос тепла. Такие математики, как Фурье, Лаплас, изобретали новую математику, чтобы понять физику...

Однако в конце XX века впервые возник новый тип очень тесной кооперации (между физиками и математиками. — АС). И, я думаю, у нее есть будущее. Скажем так, я не считаю математику и фундаментальную теоретическую физику такими уж разными науками. Математики ведь, подобно физикам, тоже открывают нечто реальное, что, в сущности, имеет место в природе.

Теория струн — это по-русски

Нобелевский лауреат Дэвид Гросс в Москве (фото Ольги Левиной)
Нобелевский лауреат Дэвид Гросс в Москве (фото Ольги Левиной)

СП: В таком случае, можно ли сказать, что именно теория струн на сегодня — самый вдохновляющий предмет для математиков? Или есть и другие столь же перспективные направления?

ДГ: Теория струн и квантовая теория поля очень тесно связаны. Первоначально математика получила мощнейший толчок от квантовой теории поля, и его действие продолжается в теории струн. Конечно, есть и другие области, где физика и математика успешно взаимодействуют, но нет ничего хотя бы отдаленно похожего на то, что происходит в теории струн.

Как вы знаете, я руковожу Институтом теоретической физики в Калифорнии. Сотни физиков собираются там ежегодно, чтобы вместе поработать над общими темами. А прошлой осенью у нас как раз была программа, посвященная математическим структурам в теории струн, и половину участников составляли ведущие математики мира. Струнные теоретики и математики действительно очень тесно сотрудничают. Это поистине удивительно. И это очень по-русски — напоминает традицию российских математиков держаться ближе к физике. Вспоминается Гельфанд...

СП: И Арнольд...

ДГ: Да, это хорошие примеры. Хотя работы Арнольда связаны в основном с классической физикой, например с динамическими системами.

Квантовую механику будут учить в школе

СП: И, насколько можно судить, математика теории струн весьма сложная...

ДГ: Она сложная исключительно в силу своей новизны. Математический анализ был чрезвычайно сложным для Ньютона. И, как вы знаете, когда Гейзенберг открыл квантовую механику — матричную механику, как ее еще называют, — он ничего не слыхал о матрицах. Но он сумел записать свои соотношения. А потом ему стали говорить: «Это похоже на матрицы!» А он в ответ: «Что такое матрица?» Так что для Гейзенберга матрицы были очень сложными. А сейчас их проходят в колледже.

СП: Вы считаете, что математический инструментарий теории струн со временем станет более доступным? Ведь, как ни крути, но интегралы по путям, к примеру, намного сложнее обычных интегралов.

ДГ: Всему свое время.

СП: Люди просто привыкают к этим сложным вещам или изобретают более понятные подходы?

ДГ: Когда идея возникает впервые, то даже сами первооткрыватели плохо ее понимают. Часто только через много лет изучения новую концепцию удается понять достаточно хорошо, чтобы обучать студентов. Иногда на это требуется несколько поколений. Например, многие физики до сих пор испытывают трудности с квантовой механикой. Мы до сих пор недостаточно хорошо ее понимаем, чтобы как следует преподавать. И это несмотря на то, что прошло уже 80 лет. А если вы заглянете в первые учебники по квантовой механике, написанные в 1930-е годы, — они просто ужасны! Со временем учебники становятся лучше. Они будут продолжать улучшаться, и, когда мы начнем учить квантовой механике старшеклассников, ее станут воспринимать естественнее и лучше ее понимать.

Посмотрите, ведь ровно то же самое происходит и в других областях. Первые статьи и учебники по механике или по электричеству и магнетизму были очень сложными. Когда Эйнштейн изучал электричество и магнетизм, ему было нелегко. Ведь тогда это преподавали только на старших курсах университетов, да и то это считалось очень сложным материалом. А сейчас мы проходим электричество и магнетизм в школе.

Как протекает процесс мышления?

АС: В теории струн само представление о струне — это хорошая модель реальности или только иллюстрация?

Примерно так протекает процесс мышления у Дэвида Гросса (фото Ольги Левиной)
Примерно так протекает процесс мышления у Дэвида Гросса (фото Ольги Левиной)

ДГ: Описание реальности в терминах струн аналогично описанию квантовой теории поля в терминах частиц. В квантовой хромодинамике — теории ядерных сил — у нас есть удобное описание в терминах кварков, глюонов и расстояний между ними. Но это лишь приближенное описание. Есть более удачное описание квантовой хромодинамики в терминах квантовых полей. В теории струн мы фактически располагаем только первым, но не вторым, более точным описанием. Есть множество описаний теории струн в частных аспектах, но единственное более или менее целостное описание — в терминах струн, движущихся в некотором пространстве-времени. В теории струн у нас пока нет аналога интегралов по путям в квантовой теории поля. У нас нет более фундаментальной формулировки. И это одна из актуальных проблем теории струн.

СП: Но это описание в виде струн, оно на практике помогает физической интуиции?

ДГ: Да, конечно.

АС: А на что вам лично приходится чаще опираться в работе — на физическую или на математическую интуицию?

ДГ: Их довольно трудно различить. Математика — это язык, очень развитая форма языка. Когда мы думаем, мы оперируем зрительными образами. Однако организуем мы наши мысли при помощи языка, и математика — это очень продвинутая форма языка. Поэтому физики-теоретики склонны мыслить в математических терминах. Но, конечно, я не могу описать, как в точности протекает процесс мышления. Я даже не всегда пытаюсь это осознать, очень многое происходит бессознательно.

Реальность математики докажут инопланетяне

СП: Вот вы говорите, что математика — это язык. А как вы считаете: описывая природу на некотором языке, мы изобретаем это описание или математические законы действительно лежат в основе природных явлений? Для Галилея, например, не было этого вопроса — он говорил, что книга Природы написана на языке математики и совершенно ясно Кем.

ДГ: Неправильно говорить, что мы изобретаем Природу или математику. Наоборот, это мы изобретены Природой. При этом, я думаю, мы появились не спонтанно. Нет, я не верю, что мы сотворены Богом. Мы эволюционировали, как часть Природы. И поэтому меня не удивляет, что наш разум, который эволюционировал так, чтобы мы выжили в естественной среде, развил способности, необходимые для адекватного понимания Природы. Было бы странно, если бы это сложилось иначе. Поэтому я считаю, что большинство математиков — в известной мере физики. Физики описывают реальный мир и открывают вещи, которые существуют в природе. И математики, вообще говоря, делают то же самое. Можно спросить, что считает по этому поводу академик Арнольд, но я думаю, что большинство математиков верят, что они не изобретают вещи, а открывают их.

Знаменитый физик Юджин Вигнер (Eugenе Wigner), мой коллега из Принстона, любил говорить о «непостижимой эффективности математики в естественных науках». Я не согласен с ним и не вижу тут совершенно ничего непостижимого. Математика выросла из языка, который мы создали (или который развился в результате естественной эволюции) как инструмент понимания Природы и оптимального выживания в ней. Так что я считаю математику, по сути, частью Природы, и мы ее открываем. Утверждение о том, что математика хорошо описывает Природу — это почти тавтология.

Это, кстати, можно проверить экспериментально. Я обсуждал это с математиками — одни соглашаются со мной, другие нет. Проверить это можно так. Допустим, когда-нибудь мы установим связь с другой цивилизацией, на другом краю Галактики. Все сходятся на том, что у них будет более или менее такая же физика, как у нас, ведь существует только один мир. (И, надеюсь, они будут лучше нас понимать теорию струн.) Но зададимся вопросом: будет ли у них такая же математика? Некоторые математики говорят: нет, они могут изобрести совершенно другую математику. Но я так не считаю. Я думаю, их математика будет очень похожа на нашу. На самом деле, я даже думаю, что история развития их математики будет примерно изоморфна нашей. Конечно, возможны небольшие внешние отличия. Но если смотреть в масштабах столетий, их математика будет развиваться по похожему пути. Надеюсь, мы когда-нибудь сможем проверить эту гипотезу.

Гносеологический пессимизм антропного принципа

СП: Это довольно оптимистичная точка зрения, поскольку еще неизвестно, какое будущее ожидает человечество.

ДГ: Да, но мы всё же победим. Нет никаких признаков, что наши методы непригодны для тех задач, которые перед нами стоят. Они отлично работают и у нас уже есть замечательные результаты. Зачем же быть пессимистами? Хотя, я знаю, в России очень модно быть пессимистом. И не только в среде ученых. Я наблюдал это и в среде бизнесменов.

СП: В своей лекции вы очень критически отзываетесь об антропном принципе. Но сказанное вами сейчас если не совпадает, то, по крайней мере, очень похоже на рассуждения в духе антропного принципа.

ДГ: Нет, не совсем так. Определенная логика в антропном принципе, конечно, есть. Раз мы с вами здесь сидим, раз мы живы, значит наш мир обладает определенным свойствами, необходимыми для нашего существования. Однако я верю, я убежден — об этом говорит моя интуиция, об этом говорит история, — что вещи, которые кажутся специально созданными для нашего существования, со временем получат естественное объяснение.

Возьмем, например, тот факт, что лед легче воды и плавает на ее поверхности. Это очень важно для нас. Если бы лед не плавал, океаны не оттаивали бы летом, и жизнь не смогла бы развиться. Вы можете сказать: это объясняется антропным принципом. Вода действительно очень необычная жидкость, однако сегодня мы понимаем ее свойства благодаря химии. В действительности атомная физика, опирающаяся на нее химия, биохимия, биология и, наконец, жизнь и даже наш разум описываются, как вы знаете, квантовой механикой, электричеством и магнетизмом. Это пример невероятно мощной теории, которая в принципе — конечно, не на практике, но в принципе — не содержит произвольных допущений и свободных параметров за исключением одного — силы электрического взаимодействия. Всё остальное можно вычислить. По крайней мере, в принципе. Таким образом, имея очень простую теорию и одно число, вы можете вычислить все свойства воды, органического вещества, жизни... Это настоящий триумф антиантропного принципа.

Нобелевским лауреатам ничто человеческое тоже не чуждо (фото фонда «Династия»)
Нобелевским лауреатам ничто человеческое тоже не чуждо (фото фонда «Династия»)

Сто лет назад многие люди считали, что наука никогда не сможет объяснить жизнь. Сейчас мы думаем, что понимаем жизнь на базовом уровне, у нас есть адекватная теория. Конечно, она не позволяет, начав с атомов, сконструировать и понять мозг. И, конечно, потребуется много времени, чтобы разработать методы, необходимые для понимания того, как всё это работает. Но это понимание, в конечном счете, будет опираться на теорию, в которой нет произвольных элементов. По-моему, люди в поиске аргументов часто обращаются к антропному принципу из-за неверия в свои силы, из-за нашего неумения ответить на очень сложные вопросы. Однако история показывает, что даже те вопросы, которые кажутся неразрешимыми, в конце концов всё равно получают ответы.

Конечно, кое в чем они правы — на некоторые вопросы не получается найти ответ. В развитии Вселенной есть масса случайностей, и бывают так, что наука безуспешно пытается их объяснить. Например, Кеплер, верил, что он может вычислить радиусы планетных орбит в Солнечной системе. Он построил красивую систему из платоновых тел (правильных многогранников. — АС) и получил из нее набор радиусов. И хотя они были похожи на размеры орбит в Солнечной системе, теперь мы понимаем, что предсказание радиусов орбит сродни попытке предсказать погоду в Москве через год — в 11 утра 13 мая 2007 года. Это не то, что можно вычислить, да это и неинтересно вычислять.

Конечно, может оказаться, что такую же случайную природу имеют параметры нашего мира, которые входят в качестве фундаментальных величин в физические законы. Именно это утверждают люди, следующие антропному принципу. Такую возможность нельзя отбрасывать. Просто я подозреваю, что люди приходят к этим мыслям от чувства беспомощности, а история потом покажет, что они ошибались. Но единственный способ доказать, что он не правы, — предложить работающую теорию, обладающую предсказательной силой, как это и случалось в прошлом. Так, например, единственным способом доказать, что наука, что физика способна объяснить жизнь, было открытие структуры ДНК, понимание квантовой механики, атомной физики, биохимии и т. д. и т. п.

СП: То есть вы советуете запастись терпением?

ДГ: Я советую много работать.

Размерность пространства — вопрос экспериментальный

Дэвид Гросс со своим тезкой в Музее изобразительных искусств им. Пушкина (фото Ольги Левиной)
Дэвид Гросс со своим тезкой в Музее изобразительных искусств им. Пушкина (фото Ольги Левиной)

АС: Многие физики и астрономы, работающие преимущественно с экспериментальным материалом, считают, что эти многомерные теории слишком далеки от физической реальности, что это скорее математическая игра, чем наука о реальном мире.

ДГ: Возможно, и так. Кто знает? Наука тем и интересна, что никто не знает ответа, пока вы не сделаете открытие, обладающее предсказательной силой. Так что это вопрос эксперимента — является ли пространство-время многомерным. Многие модели, и в особенности теория струн, предполагают, что это так. Считается, что это, скорее всего, очень маленькие измерения, которые трудно рассмотреть. Однако мы теперь не исключаем, что они могут быть достаточно велики и доступны для наблюдения. Это сугубо научный вопрос.

В наше время астрономы и астрофизики в большинстве своем признают безумную математическую теорию, разработанную Эйнштейном. И если вы ее признаете, то понимаете, что пространство-время — это динамический объект, а вопрос о числе измерений — это научный вопрос. Да, некоторые из этих измерений могут быть очень маленькими и труднообнаружимыми, но единственный честный путь — проверить их существование.

Корректный научный подход состоит в следующем. Если более глубокое понимание вещей ставит перед вами новые вопросы и открывает новые возможности (как сделала, например, общая теория относительности), то вы должны исследовать эти новые вопросы и возможности. В случае теории струн у нас есть очень серьезные основания, которые приводят к необходимости дополнительных измерений. Но это открытый научный вопрос. Я согласен: в настоящий момент нет твердых доказательств их существования. Но это ведь так всегда — нелегко иметь дело с новыми идеями.

Чем хорош Большой адронный коллайдер

СП: В вашей лекции говорится, что строящийся в ЦЕРНе Большой адронный коллайдер (Large Hadronic Collider, LHC) — самая перспективная установка для проверки теории струн. Однако его энергия всего на порядок выше, чем у ныне действующих ускорителей, например американского Теватрона (Tevatron). Почему вы думаете, что шаг всего на порядок величины поможет получить принципиально новые данные, при том что энергия Великого объединения по крайней мере на 10 порядков выше?

ДГ: Этот ускоритель критически важен потому, что он впервые обеспечит выход на масштаб энергий, необходимых для полного охвата предсказаний Стандартной модели.

Другая важная причина состоит в том, что есть ряд очень убедительных экспериментальных результатов, указывающих, что именно в этом масштабе энергий могут начать проявляться эффекты, связанные с новой физикой, новой фундаментальной физикой. В своей лекции я объясняю, почему мы ожидаем, что при этих энергиях могут быть открыты новые квантовые (суперсимметричные) измерения пространства-времени, которые являются важным ингредиентом теории струн. Имеется три независимых аргумента в пользу того, что новые симметрии, новые квантовые измерения пространства-времени можно впервые обнаружить при энергиях в тераэлектронвольты, достижимых на LHC.

Один из этих аргументов вытекает из объединения взаимодействий. Простая картина объединения сил требует существования суперсимметрии, которая будет заметна при энергиях порядка тех, что доступны на LHC, хотя точно мы это предсказать не можем.

Второй аргумент связан с попыткой понять колоссальную несоразмерность между масштабом, в котором гравитация сильна, и ядерным масштабом, в котором она очень слаба. И вновь суперсимметрия дает естественное и красивое объяснение этой громадной разницы в масштабах.

И, наконец, факт, который мы узнали из астрофизики — то, что большая часть материи во Вселенной относится к некому неизвестному типу — темной материи, которую мы не видим, но ощущаем гравитационно. Мы можем изобрести множество частиц, из которых могла бы состоять темная материя, однако суперсимметричная версия Стандартной модели автоматически обеспечивает наличие частиц — кандидатов в темную материю. Если эти частицы имеют массу, доступную для наблюдения на LHC, то мы сразу узнаем, из чего состоит 90% материи во Вселенной.

Это три очень серьезных аргумента. У нас нет доказательств и нет точных предсказаний, где и как можно наблюдать проявления суперсимметрии, однако на качественном уровне мы имеем очень убедительные аргументы в пользу того, что суперсимметрия будет открыта. Так что я готов с любым человеком заключить об этом пари на условиях 50 на 50. И если суперсимметрия не будет открыта, мне придется выплатить много денег!

Природа туманных вопросов

АС: Один мой друг спрашивает, можно ли сравнить нынешнее состояние фундаментальной физики с временами перед появлением теории Коперника. Тогда уже была система Птолемея, которая позволяла предвычислять движения планет, но за ней не стояло понимания физики явлений. Можно ли сказать, что и сейчас мы ждем появления физического смысла за уравнениями?

ДГ: Чего-то мы, конечно, ждем. Наверное, Хокинг мог бы сказать, чего именно мы ждем. Но, как вы знаете, история никогда не повторяется в точности. Очень трудно сравнивать наше время с тем, что было когда-то в прошлом, поскольку мы не знаем, что представляет собой будущее.

АС: На новую фундаментальную теорию, которую вы сейчас строите, возлагается много надежд; предполагается, что она станет своего рода окончательной теорией всего. Но каковы основания думать, что новые понятия окажутся окончательными? Если сейчас мы спрашиваем, в чем природа гравитации, то почему не появится вопрос, в чем природа струн? И так далее...

ДГ: Природа! Вопросы в той форме, как вы их формулируете, крайне расплывчаты. Вопрос «в чем природа» — слишком неопределенный, почти философский. Многим из нас, например, хочется понять, почему постоянная тонкой структуры равна 1/137? Вот это хорошо поставленный вопрос. Но даже получив ответы на такие четкие вопросы, мы всё равно остаемся неудовлетворенными, потому что некоторые из расплывчатых вопросов находят более точную формулировку, которая требует более точного ответа. Даже если мы сможем ответить на все вопросы, на которые ищем ответы, появятся новые вопросы. Такова история науки. И так будет продолжаться до бесконечности. Но может быть, мы когда-то остановимся, найдя вполне удовлетворительные ответы. В этом вопросе я агностик. Возможно, окончательная теория, «теория всего», существует. А может быть, нет. Кто знает?

Мир, который сам себя вычисляет

СП: Вы сказали, что математика — это язык описания Природы, который должен обладать универсальностью. Как вы относитесь к недавно появившимся предложениям заменить применяемый в физике язык аналитических методов численными методами? Ведь за этим стоит совсем иная философия, поскольку мы лишаемся возможности записывать уравнения.

АС: Да-да, некоторые программисты настойчиво интересуются, является ли наш мир вычислимым?

ДГ: Компьютеры... Я считаю, что численные, вычислительные способности современных компьютеров поразительны. И, конечно, они оказали сильное влияние на то, как сейчас работают физики-теоретики. Многие уже не пытаются решать дифференциальные уравнения, а просто моделируют их численно. И поэтому некоторые специалисты по компьютерным методам доводят эту тенденцию до предела.

СП: Как Стивен Вольфрам, например?

ДГ: Совершенно верно. Вольфрам в действительности специалист по вычислительным методам, а не физик. Он мой друг и при встрече я привел ему очень сильные аргументы. Думаю, он был обескуражен.

СП: Было бы замечательно провести между вами публичный диспут...

ДГ: Мы тоже так думаем и в самом деле собираемся устроить дебаты, но просто пока не получается.

АС: Мои друзья-компьютерщики часто спрашивают: можно ли сказать, что квантовая теория в каком-то смысле эквивалента фундаментальной дискретности мира? Имеет ли классическая идея континуума отношение к реальному миру?

ДГ: Нет, квантовая механика не является дискретной теорией. Многие люди считают бесконечность очень сложной концепцией. Начиная с XIX века предпринимаются попытки показать, что всё в мире должно быть дискретным, конечным и вычислимым. Однако бесконечность — это невероятно мощная концепция. И я очень не хотел бы от нее отказываться. Она чрезвычайно полезна.

В действительности вычислительные методы по своему развитию переживают сейчас период раннего детства. То, что мы можем делать сейчас, кажется поразительным по сравнению с возможностями устройств 20-30-летней давности, но, по-видимому, это ничто в сравнении с будущими возможностями. Компьютеры пока не слишком умны.

И еще одна вещь, которая особенно интересна в контексте разговора о Вольфраме, — это характер мышления, который остается совершенно классическим. Все компьютеры, которые мы используем или о которых мы думаем, говоря о вычислительных алгоритмах, являются классическими. Но за последние 10 лет мы поняли, что, задействовав квантовую механику, мы получим невероятный потенциал для вычислений и даже для построения реальных компьютеров. В этом направлении уже есть замечательный прогресс. В моем институте сейчас реализуется программа по квантовым компьютерам и применению квантово-механических систем для вычислений. И уже доказано, что в некоторых случаях можно получить мощность, экспоненциально превосходящую классические компьютеры.

Так что, в некотором смысле, это совершенно верно, что мир вычисляет свое собственное состояние. Только это происходит под управлением квантовой механики. Это квантовый компьютер, а не классический. А большинство ваших друзей-компьютерщиков ничего не знает о квантовой механике. Поэтому они обсуждают всё это с точки зрения, которая устарела лет на 50. Мол, мощные компьютеры смогут решать сложные задачи. Это всё равно что рассуждать о преимуществах современного программирования, сидя перед абаком. Очень примитивно.

У теории струн нет реальных конкурентов

СП: Что вы можете сказать о теориях, которые конкурируют с теорией струн?

ДГ: На самом деле у нее нет реальных конкурентов. Вот почему так много людей работает над теорией струн. Если бы были сильные конкуренты, то некоторые люди работали бы над другими вещами. Кое-что есть в петлевой теории гравитации, но, как мне кажется, она не слишком успешна даже в рамках ограниченных задач, например в понимании квантовой гравитации. У них не получается даже воспроизвести классическую гравитацию.

СП: Не слишком ли рискованно вкладывать так много сил в разработку одной-единственной теории?

Свою любимую теорию струн Дэвид Гросс никому в обиду не даст (фото фонда «Династия»)
Свою любимую теорию струн Дэвид Гросс никому в обиду не даст (фото фонда «Династия»)

ДГ: Я полагаю, что теория струн в действительности скорее парадигма, чем конкретная теория. Кроме того, мы убедились в очень тесной связи теории струн с квантовой теорией поля. На самом деле между ними даже трудно провести различие. Квантовая теория поля — это инструмент, который используется для описания сильного взаимодействия, слабого взаимодействия — всех сил природы. Поэтому у теории струн нет ни одного сильного конкурента, который имел бы дело со столь широким кругом задач. И, в некотором смысле, теорию струн невозможно уничтожить, поскольку она не является альтернативой, а, наоборот, тесно связана с квантовой теорией поля, которая, как вы знаете, служит общепринятым теоретическим фундаментом физики.

Когда я говорю о грядущей революции в физике, я не думаю о теории струн как о завершенной теории. Мы еще пытаемся понять, что она собой представляет. И я не думаю, что мы уже преуспели в этом. Но я считаю, как я уже говорил, что революция на подходе. При этом теория струн — это не что-то радикально новое, она на самом деле тесно связана с прежней физикой. И фактически, мы уже используем для лучшего понимания ядерных сил один из крупных разделов того, что называется теорией струн и что претендует на статус фундаментальной теории всего. Так что теорию струн нельзя опровергнуть, поскольку она связана с нашими наблюдениями.

СП: Значит, имеется прямая наблюдательная мотивация для исследований в области теории струн, а не только теоретические основания?

ДГ: Дело как раз в теоретических связях. Теория струн очень полезна для множества вещей, которыми приходится заниматься. Можно попробовать применить ее для исследований в области космологии, можно — для попыток лучше понять ядерную физику. Вы можете исследовать ее связи с математикой или с калибровочными теориями. Огромное количество разных вещей, которыми могут заниматься молодые исследователи.

Если говорить о том, что определяет направление работы людей в фундаментальной физике, то это либо важные экспериментальные результаты, которых у нас пока мало (надеюсь, они появятся, давайте немного подождем), либо захватывающая сфера исследований. У теории струн нет сильных конкурирующих концепций, и в то же время она предлагает хорошие задачи, над которыми люди могут работать. Это действительно так.

Кванты против относительности

АС: Из научно-популярных книг — таких как «Краткая история времени» Стивена Хокинга (Stephen Hawking), «Новый ум короля» Роджера Пенроуза (Roger Penrose), «Элегантная Вселенная» Брайана Грина (Brian Greene) — можно сделать вывод о том, что теория струн — это попытка разрешить противоречие между общей теорией относительности и квантовой теорией. Верно ли это впечатление?

ДГ: Очень разные книги... На самом деле, это просто одна из проблем, для которых теория струн оказалась полезной, хотя ее решение не было первоначальной целью. Теория струн начиналась как теория ядерного взаимодействия, но это (устранение противоречий между кантовой механикой и теорией относительности. — АС) один из ее самых значительных успехов. И не подлежит никакому сомнению, что она достигла успеха благодаря тому, что является квантово-механической релятивистски инвариантной теорией, не содержащей противоречий. Черные дыры в теории струн — это не сумасшедшие объекты, нарушающие принципы квантовой механики, а нормальные объекты — это огромный успех теории струн. Даже такому человеку, как Хокинг, пришлось это признать. Хокинга я убеждал на протяжении очень многих лет, но он не соглашался. Он был твердо убежден, что квантовая механика в общей теорией относительности сталкивается с серьезными проблемами, и нам придется изменить квантовую механику...

АС: А Пенроуз хочет изменить общую теорию относительности...

ДГ: Пенроуз — математик, а не физик. Не принимайте это всерьез. А Хокинг теперь признает, что был не прав. Благодаря теории струн мы узнали, что не обязательно менять квантовую механику. Это огромный успех теории струн. И одна из причин, один из теоретических мотивов (не экспериментальных доказательств, а именно теоретических мотивов!), удерживающих людей в орбите теории струн несмотря на то, что мы пока не можем дать точных предсказаний, — это тот факт, что мы можем разрешить концептуальные парадоксы. Это чрезвычайно важно для развития физики. Квантовая механика тоже зарождалась на фоне парадоксов — классическая физика, с одной стороны, и модель атома Бора, с другой, были несовместимы. Это была теоретическая проблема, и квантовая механика позволила ее разрешить.

А что мы с этого будем иметь?

АС: Новая революция в фундаментальной физике, о которой вы говорите, приведет ли она к каким-то значимым социальным изменениям, к чему-то вроде открытия атомной энергии или полупроводников, к чему-то, что изменит наш мир?

ДГ: Кто знает... Я не знаю. Вообще-то я считаю, что предсказывать технологии и приложения намного труднее, чем развитие фундаментального научного знания. Предсказание технологий, предсказание того, как наука будет использоваться, даже если вы знаете науку, — это очень сложное дело, тут слишком много факторов.

АС: Но вы надеетесь на возможность таких изменений?

ДГ: На самом деле, вы с тем же успехом могли бы спросить о чем-то, что мы уже поняли и уже проверили в эксперименте и получили подтверждение — например, о Стандартной модели элементарных частиц или о понимании ядерного взаимодействия. Что можно сказать об их приложениях? Меня много раз спрашивали, например, о приложениях квантовой хромодинамики. Репортеры всегда пристают с этим вопросом: «Какая от этого будет польза?» И я не могу ничего придумать.

Но история показывает, что даже когда вы ничего не можете придумать... Да возьмите ту же квантовую механику — какая польза от квантовой механики? Если бы вы спросили у Гейзенберга, какая польза от квантовой механики, я сомневаюсь, что он сказал бы вам о транзисторе или лазере. Но они появились. Очень трудно предсказать приложения. Даже тот невероятный уровень понимания фундаментальных взаимодействий, которого мы достигли в XX веке, пока не выглядит полезным для чего-то или вредным. Он не позволил создать новое оружие, или новое лекарство, или новый инструмент. Но кто знает? Очень трудно предсказывать технологии. Никто не предсказал транзисторы. Когда в 1950-е годы в IBM думали о компьютерах, то представляли их зданиями размером с этот отель с вычислительной мощностью не больше вашего ноутбука. А ведь они уже знали всю необходимую физику — я имею в виду все основные физические принципы.

Большой взрыв как прикладная наука

СП: В вашей лекции есть утверждение о том, что теоретическая физика в целом и теория струн в частности развиваются «не только из любопытства, но и потому, что мы хотим знать, понимаем ли мы происхождение нашего мира». Для вас лично основной мотив исследования — это любопытство, или вы считаете вопрос о происхождении мира прагматическим?

ДГ: Главный мотив, конечно, любопытство. Это то, что движет вперед фундаментальную науку. Но любой ученый получает огромное моральное удовлетворение, когда ответы на вопросы, полученные благодаря любопытству, оказываются полезны в каком-либо смысле: непосредственно — для людей, для общества, или косвенно — для других наук. Так что я говорил о приложениях нового знания фундаментальных законов физики к другим областям науки.

Одним из самых замечательных приложений является космология — вот почему специалисты по теории струн так много общаются с космологами и астрофизиками. Космологи сейчас пытаются понять самые ранние этапы развития Вселенной после Большого взрыва и сам Большой взрыв. И в этой области наши сферы интересов перекрываются, причем очень сильно. Так что вы никогда не сможете построить исчерпывающую космологическую теорию или историю Вселенной без понимания вопросов, которыми мы задаемся в теории струн.

Но есть и другие приложения теории струн. Это очень радует физиков-струнщиков. В частности, тот факт, что мы открываем новую математику. Или возможность по-новому думать о ядерном взаимодействии, что позволяет улучшить наши расчеты. Всё это вызывает глубокое удовлетворение. Эта теория — существенный шаг в развитии науки, и у нее множество приложений, как и у квантовой механики.

Что почитать

АС: И последний вопрос. Что вы можете посоветовать тем, кто хотел бы получить популярное объяснение теории струн. В вашей лекции используется довольно сложная терминология — «дуальность», «квантовые измерения», «калибровочные теории». Для многих это звучит совершенно непонятно. Что вы можете порекомендовать для широкой публики?

ДГ: Не так уж много. Есть книга Брайана Грина...

СП: Вы имеете в виду «Элегантную Вселенную»?

ДГ: Да, и уже написана вторая книга — «Ткань космоса» ("The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality"). Есть хорошая новая книга о дополнительных измерениях, написанная Лизой Рэндалл (Lisa Randall) — "Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions". Я сам планирую написать небольшую книжку на основе таких моих публичных лекций. Но вы знаете, это очень трудно — написать хорошую научно-популярную книгу. А еще есть хороший учебник для студентов по теории струн, написанный Бартоном Цвайбахом (Barton Zwiebach). Это первый в своем роде учебник, рассчитанный на студентов-физиков, которые еще не изучали квантовую теорию поля. И это очень хорошая книга.


43
Показать комментарии (43)
Свернуть комментарии (43)

  • С.  | 09.06.2006 | 18:50 Ответить
    Жаль, что Дэвид, если я не ошибаюсь, не упоминает Хуана Малдасену, Гиа Двали, Мичио Каку. Интересно было бы знать и их мнение.
    Ответить
    • sergepolar > С. | 09.06.2006 | 20:53 Ответить
      Как-то неясно.
      Вы хотите, чтобы он ИХ мнение высказывал?????
      Ответить
  • abcuser  | 11.06.2006 | 08:40 Ответить
    Считайте, что Д.Гросс пари выиграл - развиваемое сегодня квантово-релятивистское обобщение классической термодинамики, действительно использует макроскопически минимальный термодинамический суперсимметричный цикл с бозонами и фермионами в одном 'флаконе'. Новое направление строится не на трех, а на четырех мировых постоянных, в качестве дополнительной фундаментальной константы используется квант энтропии, который принимается равным постоянной Больцмана (см. литературу в комментариях к докладу).
    Обобщенная термодинамика выводит физику на уровень нового (не ньютонова) дискретного понимания времени, легко справляется с такими проблемами как квантовая гравитация, темная материя, антигравитация, формирует термодинамическую космологию с переменным ламбда-членом и т.д.
    Однако за такое понимание проблемы приходится расплачиваться непомерно высокой, для большинства физиков, ценой - новая теория требует оставить математику для механики. Что же касается феноменологии обобщенной термодинамики, то здесь идея непрерывности не проходит и математический формализм заканчивается скупым языком дискретной термодинамики.
    Противоположная позиция о роли математики в физике пока очень сильна, особенно в России, ее придерживается и Д. Гросс. Это мешает продвижению теории. Тем не менее, соображения некоторых физиков 'о подозрительной эффективности математики' в новой парадигме оправдываются полностью. Язык Природы это язык обобщенной термодинамики, а не обобщенной механики.
    Что же касается проблемы понимания физики жизни, то она, как мне кажется, связана исключительно с внедрением в физику новой трактовки времени и дальнейшим обобщением термодинамики на этой основе до неравновесной области.
    Теория струн, сменившая лишь основной элемент исследования физики, оставив прежний ее фундаментальный базис, не может считаться основанием для прогноза 'грядущих революций'.
    Ответить
    • barjer > abcuser | 04.04.2007 | 13:00 Ответить
      Пари Д.Гросса из серии: "или шах умрет, или ишак сдохнет". Конечно, это обычная рекламная акция, расчитанная на новые пожертвования спонсоров на продолжение маловразумительных исследований. Надо быть честными, уважаемые теоретики, и признать, что по всем признакам "суперструны" никак не тянут на статус теории. Это еще даже не гипотеза. Так некая идея. Гипотеза предполагает возможность построения какой-никакой модели, которую можно математически обсчитать. Сейчас в этой "теории" нет ни модели (попробуйте представить одиннацатимерный объект!), ни математики (это признают все "струнщики", читайте, например, "Элегантная Вселенная" Б. Грина или "Ткань космоса" его же).
      Ну, а о теории вообще не может быть речи, поскольку нет даже намека на возможность экспериментальной проверки.
      Что касается роли математики в физике. Хотим мы того или нет, но математика - это универсальный, компактный язык для количественного описания любых природных процессов. Если есть проблемы с математикой, дело, скорее всего, в модели, которую мы приняли для того или иного процесса или феномена. С другой стороны, "если,- как говорил Эренфест, - понятна только математика, это не значит, что понятна физическая проблема". Поэтому, чтобы не говорили чистые эмпирики или чистые физматематики, только вразумительный симбиоз физики и математики позволит построить приемлемую картину физического мира.
      Спасибо за внимание. Генналий Захарченко.
      Ответить
  • Аматор  | 13.06.2006 | 11:17 Ответить
    Жаль, что на интересные вопросы о природе струн Дэвид Гросс не дал прямого ответа.

    В частности, из чего сделаны струны; почему важны именно струны, а не другие протяженные объекты в теории струн - р-браны; почему не работают дуальности, если они такие хорошие, - вот те вопросы, на которые, с точки зрения методологии преподавания, должен был дать ответ Дэвид Гросс. Но не дал.

    Характерно, что Гросс не дал прямого ответа на вопрос о том, стоит ли молодому специалисту посвящать свою жизнь теории струн (вопрос о связанном с этим риском). Думаю, это связано с острой конкуренцией между дисциплинами за правительствинные и частные субсидии.

    Согласен с Гроссом, что наилучшей книгой по теории струн для начинающих есть книга Цвибаха A First Course in String Theory:не требует предварительных знаний по КТП. Очень мотивированная, не аксиоматика.
    Ответить
    • abcuser > Аматор | 14.06.2006 | 19:32 Ответить
      'Жаль, что на интересные вопросы о природе струн Дэвид Гросс не дал прямого ответа'.

      На поставленные Вами вопросы теория струн и не может ответить. Теория с лишком механистична, так что прямые ответы выглядели бы достаточно примитивно, подобно тому, как в лекции Д.Гросс сравнивал взаимодействие струн с двумя штанинами. Для корректного ответа на эти вопросы необходимо было бы выйти из этой теории в другую более общую и взглянуть на теорию струн альтернативно, со стороны. Автор этих строк располагает такой теорией, имея на вооружении решенную 'вековую' проблему 'стрелы времени'. Если теория струн предлагает вместо абстрактной точки рассматривать абстрактную струну, то здесь основным элементом теории выступает вновь точка, но точка реальная, размытая в дискретном пространстве-времени.

      Можно согласиться с Д. Гроссом, что взаимная любовь математики и физики вполне - 'по-русски'. Однако именно в России развивается направление, которое уже сегодня способно вполне конструктивно ответить на часто задаваемый вопрос 'о подозрительно эффективной математике'. Все дело в том, что основы современной математики создавались совместно с механикой, и математика развивалась по мере обобщения механики. Сегодня, тем не менее, уже ясно, что в ближайшем будущем при смене научного поколения произойдет и смена акцентов в фундаментальной физике от обобщенной механики к обобщенной термодинамике с вполне дозированным объемом математики. Ждать текущего тысячелетия ( по Д. Гроссу) не придется.

      Что касается рисков в поддержке струнных теорий, то, конечно, они высоки. Особенно это относится к молодежи. От ошибок никто не застрахован. Но в выборе научной методологии можно ошибиться на всю жизнь.
      Ответить
  • abcuser  | 17.06.2006 | 09:48 Ответить
    'В развитии Вселенной есть масса случайностей, и бывают так, что наука безуспешно пытается их объяснить. Например, Кеплер, верил, что он может вычислить радиусы планетных орбит в Солнечной системе. Он построил красивую систему из платоновых тел (правильных многогранников. - АС) и получил из нее набор радиусов. И хотя они были похожи на размеры орбит в Солнечной системе, теперь мы понимаем, что предсказание радиусов орбит сродни попытке предсказать погоду в Москве через год - в 11 утра 13 мая 2007 года. Это не то, что можно вычислить, да это и неинтересно вычислять.'

    Очень точно замечено Д. Гроссом - 'да это и не интересно вычислять'. Подчеркнутое им случайное и преходящее лежит сегодня, например, в основании целого научного направления - современной космологии. Вычисляя сколько процентов в нашем окружении темной материи и энергии, мы не самом деле интересуемся лишь 'погодой' в дальнем космосе в нашу эпоху, неся при этом солидные затраты.

    И тем не менее, подлинная космология начинается не с теории струн, а с ее альтернативы - обобщенной (квантово-релятивистской) термодинамики с описанием глобальной эволюции мироздания с переменным ламбда-членом вне стандартных моделей, с пониманием темной материи и т. д. Сегодня такие альтернативные термодинамические описания вполне реальны.
    Ответить
    • sergepolar > abcuser | 17.06.2006 | 16:23 Ответить
      Думается, что вы путаете несколько разных вещей.

      1. "Проценты" в космологии не "высчитываются", а экспериментально определяются. И это очень важно7

      2. Речь шла о том, что не важно знать, какой ТОЧНО будет погода.
      А вот предсказать бурю очень даже важно.

      Поэтому не думаю, что ваш упрек современной космологии можно как-то увязать со словами Гросса (да и вообще, думаю, что он во многом неоправдан).
      Ответить
      • abcuser > sergepolar | 18.06.2006 | 09:50 Ответить
        '1."Проценты" в космологии не "высчитываются", а экспериментально определяются. И это очень важно7'

        Ничего не вижу некорректного в термине 'высчитываются'. Темную материю наблюдать нельзя, но ее действительно можно 'высчитать' по данным наблюдений за поведением галактик.

        '2. Речь шла о том, что не важно знать, какой ТОЧНО будет погода. А вот предсказать бурю очень даже важно'

        Внимательно прочтите пример Д.Гросса и вы увидите, что речь идет о бесполезности прогнозировать погоду на день, который отстоит от настоящего на целый год. 'Во Вселенной много случайностей:' Д. Гросс, насколько я понимаю, как бы предупреждает исследователей не путать случайное и преходящее с закономерным.

        Что касается современной космологии, то вряд ли Вы будете возражать, что в ней отсутствует широкая и надежная теоретическая база. Чего стоит только одно современное 'творение' Мира!
        Ответить
  • TiRat  | 19.06.2006 | 17:54 Ответить
    Жаль только то, что Д.Гросс недооценивает мощь и полезность так называемых "классических" компьютеров. Я бы даже сказал, что он не сильно разбирается в этой теме... Чего только стоит фраза: "Когда в 1950-е годы в IBM думали о компьютерах, то представляли их зданиями размером с этот отель с вычислительной мощностью не больше вашего ноутбука". Мощность такого компьютера в 50-е годы можно сравнить лишь с мощностью современного калькулятора на наручных часах (я не думаю, что при встрече на столе стоял ноутбук с тактовой частотой процессора 32КГц и памятью в 16Кб :) ). Он рассказывает про квантовые вычисления, всё верно, они очень полезны, однако только там, где не требуется высокая точность. А мир физики - это точный математический механизм, в котором необходимы идеальная точность вычисления (в принципе Д.Гросс это и сам подтвердил). "Классический" компьютер - это и есть решение всего, только нужно еще немного времени, чтобы накопить необходимую мощность... Чего только стоит модулирование синтеза молекулы белка и т.п. А представьте если бы мы имели компьютер с вычислительной мощностью в миллион раз больше, какие бы колоссальные расчеты можно бы было проводить! И с текущем молниеносным развитием вычислительной мощности это дело скорого времени. В скором времени всё будет решать точная модуляция именно на "классическом" компьютере... Только вот дело, как всегда, за временем ;)
    Ответить
    • Аматор > TiRat | 19.06.2006 | 18:56 Ответить
      Существуют ли фундаментальные ограничения на осуществление операций, накладываемые физическими законами: конечностью скорости взаимодействий, соотношениями неопределенностей, голографическим принципом?
      Ответить
    • abcuser > TiRat | 21.06.2006 | 01:12 Ответить
      Возможно, в приведенном конкретном примере Д. Гросс действительно ошибается, сравнивая вычислительные мощности старых и новых компьютеров. Однако с ним следует согласиться в главном аргументе, касающегося слабой онтологической составляющей компьютерных расчетов. Например, современная вычислительная техника может быстро и точно рассчитать птоломеевские астрономические циклы, но сможет ли компьютор на этой основе предсказать реальную систему Коперника - еще вопрос?
      Ответить
      • TiRat > abcuser | 21.06.2006 | 02:53 Ответить
        Хм.. Всё зависит от того, насколько хорошо подобраны входные параметры и данные. Любая вычислительная мощь (компьютер) без четкого алгоритма (программы) - это только "железяка". Я уверен, что если суперсимметрия будет открыта на экперементе, то точно такой же результат можно будет получить и на компьютере, при этом предоставив ему необходимые данные. То есть, пока мы сможем промодулирывать всю систему только от конца к началу. Тоесть зная исток реки мы можем прийти по ней в то место куда она впадает, но одновременно зная куда впадает река, мы можем прийти и к её истоку. Только этот путь будет намного сложнее и разветвлёнее.. Однако мы можем это делать! Здесь будет очень хорошо привести к примеру то, как человеческая мысль в самых "началах" своего развития, сначало проверяла (эксперементировала на практике), а потом делала выводы. Сейчас же наоборот, сначало идет теория, а потом (спустя может даже долгие годы) - практика. Точно такими же путями и идет развитие вычислительной техники, и я очень надеюсь, что в скорем времени мы увидем существенные результаты этого!
        Ответить
        • Аматор > TiRat | 21.06.2006 | 10:17 Ответить
          Мощь компьютеров не всесильна. Кроме фундаментальных пределов вычислений, накладываемых фундаментальными законами физики, существуют ограничения точности вычислений, связанные с нелинейностью уравнений(ситуация динамического хаоса), когда, например, долгосрочный прогноз погоды оказывается невозможным (Лорентц).
          Ответить
          • TiRat > Аматор | 21.06.2006 | 12:21 Ответить
            Опять же хм.. Никто не говорил, что они всесильны сейчас. Но, вы не сможете сказать, что динамический хаос нельзя промоделировать, точно так же, как это происходит в реальном мире. Я уже говорил, что для достаточной эффективности, нужно огромное количество входных параметров, настолько огромное, насколько это вообще возможно. И тогда сам динамический хаос окажется вычислимым. Однако опять же для обработки такого количества информации нужны гигантские мощности (и, кстати, гигантские теоретические сведения). Мы ведь все понимаем, что на нашу погоду влияет огромное количество событий (даже, например то, что я сейчас стучу пальцами по клавиатуре, или взрыв суперновой, находящейся за миллиарды световых лет). Если не учитывать даже такие мелкие события хаоса, то через неделю/месяц/год погрешность становиться очень велика, и расчеты просто-напросто не совпадают. Но если учесть все эти параметры, то ее всё-таки удастся предсказать! (правда, такими усилиями, проще предсказывать не погоду, а что-нибудь поинтересней ;)
            Ответить
            • Аматор > TiRat | 21.06.2006 | 16:36 Ответить
              "...нужно огромное количество входных параметров, настолько огромное, насколько это вообще возможно. И тогда сам динамический хаос окажется вычислимым".

              Динамический хаос невычислим в принципе из-за сильной нестабильности внутри самой системы (e.g., бильярд Крылова и Синая). Небольшая ошибка в начальных данных приводит к ошибке равной размеру фазового пространства системы.

              И, наконец, материальный носитель огромного количества информации неминуемо сколлапсирует в черную дыру (голографический принцип).

              "Мы ведь все понимаем, что на нашу погоду влияет огромное количество событий (даже, например то, что я сейчас стучу пальцами по клавиатуре, или взрыв суперновой, находящейся за миллиарды световых лет)...".

              Долгосрочная непредсказуемость динамических систем связана не с нашей невозможностью учесть влияние окружающей среды, а во внутренней нестабильности внутри самой (!) замкнутой системы, когда близкие траектории в фазовом пространстве системы с течением времени расходятся экспоненциально.
              Ответить
            • ae.ra > TiRat | 15.09.2010 | 17:55 Ответить
              "Но если учесть все эти параметры," и захотеть получить ТОЧНЫЙ результат, учитывая все влияния и взаимодействия, то придется построить компьютер очень большого размера (большего чем Мир, ибо он исключительно на полупроводниках работать будет), который в конце концов просто будет повторять (интерпретировать) то, что и так само по себе делается в природе, и следовательно, время вычислений (работы-жизни механизма) будет больше, чем время прямого наблюдения ситуации в "реальном мире (и времени)".
              Ответить
          • TiRat > Аматор | 21.06.2006 | 12:29 Ответить
            Кстати, Вы никогда не задумывались, что именно фундаментальность и точность нашего мира (или Вселенной, как кому удобней :)) и позволяет существовать такому термину, как "теория"? ;)
            Ответить
            • Аматор > TiRat | 21.06.2006 | 17:08 Ответить
              Уважаемый TiRat и другие участники дискуссии!
              Прошу меня извинить за многочисленный повтор сообщения. Это случилось не специально, а из-за технической неполадки.
              Ответить
  • TiRat  | 21.06.2006 | 18:20 Ответить
    Как видим и тут нам компьютеры преподносят сюрпризы :)

    Во-первых, насчет динамического хаоса: динамический хаос лишь КАЖЕТСЯ не вычисляемым (то есть, поведение всей системы кажется только для нас случайным и не вычисляемым введу большого количества событий или параметров, на самом же деле динамический хаос подчиняется всё тем же детерминистическим законам), само существование динамического хаоса прекрасное доказательство того, что его поведение можно было предвидеть (вычислить), точно так же, как это происходит в реальном нашем мире.

    Но также я прекрасно понимаю, что начальное состояние всей системы мы не сможем с точностью задать на компьютере.. По крайней мере, сейчас. Про сегодняшний день не я, ни Д.Гросс к сожалению (а может и к счастью, поскольку нам еще предстоит испытать радости открытий) не говорили ;) Всё дело будущего.

    Приведу конкретный пример (всё с той же погодой). Допустим, мы имеем огромные вычислительные мощности и можем заставить их "наблюдать" за всеми изменениями событий за определенный период времени. Далее компьютер будет вести себя так, как будто он синхронизируется с нашим миром (то есть он будет просто наблюдать). Он будет накапливать необходимые параметры и в какой-то момент времени мы нажмем на паузу. Это и будет снимок реального времени, со всеми событиями и координатами состояний! Далее мы просто ускорим процесс уже не наблюдая за нашим миром, тем самым модулируя погоду на неделю/месяц/год вперед, и так пока хватит мощности и объема хранимой информации. Вся проблема сейчас состоит в том, чтобы перенесли объект событие-координата-время в цифровой вид сразу и точно.

    Теперь насчет: "материальный носитель огромного количества информации неминуемо сколлапсирует в черную дыру". Я думаю лет так 50ть назад, все бы сказали точно такое же про существующий винчестер в 700Гб (который доступен сейчас по цене любому средне- обеспеченному человеку). Никто же не говорил, что информация должна быть бесконечной, мы же не собираемся модулировать погоду на бесконечность? Тогда бы этот носитель действительно превратился в черную дыру. Но мы собираемся предсказывать погоду на конечный период времени (причем используя конечное начало времени, пусть даже с момента Большого взрыва, но это ведь не бесконечность). Поэтому я не считаю, что носитель такого огромного количества информации сколлапсирует.

    Насчет последней Вашей фразы про окружающую среду, извините, если я не дал понять, что примеры, приведенные про взаимодействие событий нашей окружающей среды, были даны лишь для упрощения понимания сути дела вещей.

    А вообще довольно интересная дискуссия получается, рад встречи с такими людьми! :)
    Ответить
    • abcuser > TiRat | 22.06.2006 | 08:23 Ответить
      Короче говоря, Д.Гросс ,конечно, не принижает вычислительную мощь современной техники. Он как бы подчеркивает пока слабые ее стороны в роли искусственного интеллекта, функционирующего без простого перебора вариантов
      Ответить
    • Аматор > TiRat | 22.06.2006 | 12:22 Ответить
      Я думаю, что вы все-таки собираетесь построить парк Юрского периода! :)

      "...динамический хаос лишь КАЖЕТСЯ не вычисляемым (то есть, поведение всей системы кажется только для нас случайным и не вычисляемым введу большого количества событий или параметров, на самом же деле динамический хаос подчиняется всё тем же детерминистическим законам..."

      По-моему мнению, динамический хаос не кажется. И дело тут не в наличии больших времен возврата или каких-то скрытых закономерностях, которые наш разум пока не может уловить. Динамический хаос не вычислим по определению. Поведение системы является детерминистическим, когда его можно описать с любой (!) степенью точностью. Если поведение динамическиой системы, т.е. системы описываемой обратимыми (!) дифференциальными уравнениями, нельзя описать с любой (!) степенью точностью, то такое поведение называют хаотическим. Формально хаотическое поведеие проявляют системы, описываемые нелинейными уравнениями (даже с малым количесвтом параметров - степеней свободы). Физически причиной хаотичности есть внутрення локальная неустойчивость системы.

      "...начальное состояние всей системы мы не сможем с точностью задать на компьютере.. По крайней мере, сейчас".

      Мы не можем задать точно начальные положения тел из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга. Никогда. Во-вторых, мы не знаем точных уравнений движения. В-третьих, мы не сможем их никогда точно решить.
      В-четвертых, это практически бесполезно.

      "Поэтому я не считаю, что носитель такого огромного количества информации сколлапсирует".

      Возможно. Но будьте осторожны! Согласно голографическому принципу количество информации содержащееся в объеме радиуса R не может превосходить информации содержащейся в черной дыре того же радиуса.
      Под действием собственной гравитации ваше собрание дисков и микросхем сколлапсирует в черную дыру до того, как голографический предел будет превзойден.

      "А вообще довольно интересная дискуссия получается, рад встречи с такими людьми! :)"

      Я тоже так думаю. И рад взаимно. Может ради таких встреч, мы не будем пытаться подобно героям "Парка юрского периода" вычислить все точно и все проконтролировать?
      Ответить
    • soudfv > TiRat | 23.09.2006 | 20:03 Ответить
      Во-первых, "модЕлировать" а не "модУлировать". Во-вторых, что делать с принципом неопределенности? В-третьих, что делать с ограниченной точностью вычислений (количество знаков после запятой)?
      Ответить
  • rykov  | 11.09.2006 | 11:52 Ответить
    Мощная матричная математика.Тут же Гейзенберг, Дирак и другие отцы современной теоретической мысли.
    Извините, моё представление о соотношении ОПИСАТЕЛЬСТВА и реальной физики любая математическая теория не изменила. Описательство в начале понимания Природы просто необходимо как этап. Поиски единой теории поля можно преветствовать в начале пути, но не как самоцель. В природе все гораздо проще - существуют только силовые взаимодействия, поля - придуманы людьми-теоретиками для удобства математического описательства, проверяемого данными экспериментов.

    Но сущность всех явлений гравитации-инерции, электричества, магнетизма, ядерных сил, природы электрических зарядов и масс микро-частиц оказывается "за бортом". И это не смотря на успешное применение нелинейной (вращательной) теории поля...

    Меня поражает та степень симбиоза математики и физики, которая продолжается и в XXI веке. Это ужасно, что принципиально физика не отличается по методологии от Птолемея. К чему все это приведет?
    Грустно, что столь простые истины нам не доступны.

    С уважением rykov
    Ответить
    • soudfv > rykov | 24.09.2006 | 22:15 Ответить
      Наука это и есть описание. Просто описание может быть точным или неточным, общим или необщим, простым или сложным. Получить точное, общее и простое описание и есть цель науки. Вы хотите узнать "сущность" вещей, но что такое "сущность"? Вы хотите, чтобы элементарные частицы были шариками, которые вы знаете из повседневного опыта? Но ваш опыт это синтезированное отображение реальности. На самом деле "шарики" не существуют - существует совокупность элементарных частиц.
      Ответить
      • Логик > soudfv | 30.10.2006 | 21:25 Ответить
        "На самом деле "шарики" не существуют - существует совокупность элементарных частиц." - На самом деле?

        А чем же его "шарики" отличаются от ваших "элементарных частиц"? - Ничем. Буквы разные. А более - ничем.
        Ответить
  • brilliant  | 28.11.2006 | 14:05 Ответить
    Я считаю что, это очень сильная мафиозная группировка, и если что-то там "не будет открыто", то придется выплатить много денег. Это так. Я считаю, что самое ценное что у нас есть, это реальное оборудование, сложные ускорители, сложные информационные системы. Деятельность этих группировок способствует в некотором смысле развитию оборудования. Это это единственное им оправдание. Почему они существуют? Не налажено распределение денег в среде. Очень плохой первобытный менеджмент в науке.
    Ответить
  • y-a-arta  | 14.02.2007 | 14:02 Ответить
    Перевод второй книги Брайана Грина "Ткань космоса: пространство, время и структура реальности" (The Fabric of the Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality) здесь: http://zhurnal.lib.ru/a/artamonow_j_a/greene.shtml
    Ответить
  • Петрович  | 23.04.2007 | 13:05 Ответить
    Рассматриваемая теория всего лишь отражает две текущие (короткоживущие) тенденции:
    1. Стремление найти некое качество материи, недостающее в нашем её понимании.
    2. Наличие большого количества математиков, считающих себя физиками, и ищущих того же.

    Собственно теория и является сплавом означенных двух компонент. В данном случае, "новым качеством" призвана стать ... многомерность?
    По крайней мере, это круто.

    Ожидаемый популизм теории понятен даже по имеющим здесь место отзывам. - Заготовка сработала, так сказать.
    В то же время понятно, что таким образом новое качество природы не открывается. Как и понятна, в принципе, базовая мотивация. - "Должно что-то быть"!
    - Да уш, как пить дать.

    Самостоятельный интерес применительно к теории струн может представлять "анализ" - имеет ли смысл искать новое качество природы путем компилляции известных определеий с использованием вновь обретенных математизмов?
    В любем случае, теорема Геделя будет подтверждена!
    Ответить
  • rykov  | 16.09.2007 | 13:10 Ответить
    Очень любопытная терминалогия в современной физике. "Квантовая теория поля".
    А существуют ли в Природе "физические" поля вообще? А вдруг это избретение человека с целью понять явления Природы? Почему то никто таким вопросом не занимается. А что на самом деле?
    Везде и повсюду мы видим только силы взаимодействия между физическими объектами. Силы возникают от масс (гравитация, инерция, энергия движения), от электрических зарядов и их токов (атомы, ядра, свет, силы Кулона). Мы обнаруживает эти силы только с помощью вещества (массы, заряда, их тока).

    Придуманные поля передают эти силы через пустоту, образно говоря, до приёмников и индикаторов этих полей. И никто не сомневается в том, что здесь (в пустоте!) сохраняется логика Природы и человека. Кто ответит на этот вопрос-проблему? Теоретики, Малдасена, Гросс...Сергей Попов, Игорь Иванов?

    Почему произошла эдакая каша из материализма в форме масс, зарядов, токов и идеализма в форме пустоты, передающей на неограниченные расстояния физические поля?
    Ответить
    • shein > rykov | 19.10.2007 | 01:29 Ответить
      Такая каша вполне может стать тем первым кирпичём для создания летательных аппаратов ипользующих енергию неоднородности[в том числе и созданной человеком] времени и интерпретацию закона сохранения количества движения.
      Ответить
  • Patrice  | 15.10.2009 | 16:51 Ответить
    Экспериментальное обнаружение гравитационного кванта (Antigravity.ru)ставит под сомнение не только теорию струн, но и ОТО.
    Ответить
    • jarosh > Patrice | 18.02.2010 | 13:36 Ответить
      Уважаемый или Уважаемая Patrice !

      ОТО содердит в своей основе информацию о гравитационном эфире, о чём поведел своим слушателям сам Эйнштейн, выступая в 1920 году в Лейденском университете. В статье "Относительная форма уравнений ОТО снимает противоречия геометродинамики", опубликованной на сайте SciTecLibrary (статьи и публикации), автор В.С.Ярош,демонстрируются ранее неизвестные свойства этих уравнений,допускающих квантование гравитационного эфира.Более того,формула закона всемирного тяготения Ньютона содержит гравитационную постоянную,скрывающую в своей размерной структуре информацию о плотности гравитационного эфира,смотрите ссылку ?32 на http://yvsevold-26.narod.ru/index.html .
      Все это свидетельствует о том, что в Мироздании "бал правит" гравитация, а суперсимметрию в Мироздании формируют не три фундаментальные постоянные, и не четыре, а только две-гравитационная постоянная и скорость света в вакуумированном материальном пространстве, фоновая структура которого проявляется в фоновой структуре гравитационного эфира, в фоновой структуре космического микроволнового фонового излучения, в фоновой структуре космических лучей, в фоновой структуре света звёзд , в структуре магнитного поля Вселенной и т.д.
      Что касается понятия "физических полей" , то это понятие полезно интерпретировать как множество возбуждённых или невозбуждённых состояний упомянутых выше фоновых структур Мироздания.Все известные понятия физики и математики имеют прямые и обратные связи.Их надо видеть и не отвергать те или иные понятия и теории , не разобравшись в их сути. Даже КХД, оперирующая ненаблюдаемыми кварками,антикварками,глюонами,цветами и ароматами,имеет в свой основе безразмерную форму холодного фотона-адрона оптического излучения.Фотона-адрона, который ответственен за явление сильной гравитации, сжимающей излучаемый фотосферами звёзд СВЕТ до плотности ядерной материи.Откройте, пожалуйста, ссылки ?8 и ?30 на упомянутом выше сайте
      http://yvsevold-26.narod.ru/index.html и убедитесь в этом.

      С уважением - Всеволод Сергеевич Ярош,yvsevolod-26@yandex.ru
      Ответить
  • LyCon  | 06.06.2010 | 19:19 Ответить
    http://th1.ihep.su/soloviev/perevod/schroert.pdf
    Как-то грустно это все, порой даже начинаешь думать, что экономическая система в ее современном виде вполне реально может загубить систему фундаментальной науки в принципе...
    Ответить
  • gobova  | 21.09.2010 | 09:04 Ответить
    Думаю, что пишу эти строки в пустоту, но... пишу. Почему в пустоту? Да потому, что "Элементы", впрочем, как и каждое научное издание, настроены исключительно на подтверждение старых, конца ХІХ столетия научных и философских взглядов на мир и жизнь. Поражает не упорство, с которым подобные издания "впихивают" различные статьи и лекции на одну и ту же тему "Эволюция - наука. Все прочее - мракобесие!", поражает, что сами авторы действительно эпохальных публикаций начинают публично открещиваться от своих же открытий в пользу все того же заплесневелого эволюционизма. Что это - твердые и непоколебимые убеждения, или политическое "подстраивание"?

    В одном из своих комментариев я предлагал выбраться из уютного купе и взобраться на крышу поезда и оглядеться вокруг...

    Человек, как и любая сложная органическая система, - прямое подтверждение теории струн. Внутри система предполагает эволюционные изменения, но сама структура системы - никогда! Подвержена ли эволюции структура головного мозга?.. В беседе с биологом Днепропетровской аграрной академии была услышана интересная мысль:"Человек, в своей биологической сущности, - самопродуцируемый робот"...

    Сколько испорчено чернил и бумаги на еще одну тему (но она напрямую связана с эволюционизмом) - поиск "братьев по разуму" за пределами нашей планеты. Уставшие от безрезультатных трудов разводят руками, не видать, мол, инопланетных агрегатов и запчастей к ним. А существуют ли агрегаты из других звездных систем вообще? И это еще один парадокс, внутреннее противоречие, эволюционизма. Ведь мысль об этих самих агрегатах вспыхнула в середине ХХ столетия, но уже через несколько лет первые пессимисты высказали осторожное предположение, а возможно ли путешествие (технически) человека к звездам вообще?.. И тут же - ищем инопланетные агрегаты, ибо они развитее нас... Ищем агрегаты, но не ищем инопланетян. А они уже давно среди нас.
    Ответить
    • guryan > gobova | 22.10.2012 | 13:11 Ответить
      Теория струн- бред маразматиков.
      Здесь все.http://yadi.sk/d/MSViP5Jr01MAs
      Ответить
  • роткив  | 12.05.2013 | 15:53 Ответить
    интересный природный дар дан человеку-это способность видеть и жить в процессе. не изучать и мучиться,а быть слитно в нём. необратимое одиночество это знания несоответствующие требуемым. поэтому например оживить математику или физический предполагаемый монополь Дирака, соединив их в единый эволюционный процесс в построении,для кого-то абсурд. поэтому я думаю,тяжко мы будем выходить из механики из её фиксации положений в нечто постоянно движущее, изменяющее и главное живущее,к которым можно обращаться,где компьютер игрушечная электрическая вспомогалка. попытайтесь излагать базовыми составляющими,с начало надо здесь определиться,прежде чем,что-то натягивать.
    Ответить
  • теребл  | 26.03.2015 | 22:11 Ответить
    Мир материален. В познании мира Физические процессы - первичны,их
    математические обозначения - вторичны.Если выдвигаются любые теории,они
    должны базироваться на материальной основе их природы и источнике формирования и взаимодействия различных форм и видов материи и энергии.
    До сих пор,ни в одной из работ в области астрофизики, не раскрыта при- рода действующих сил, управляющих процессами мироздания во Вселенной.
    Огромная масса теорий строится на предположениях, вымыслах и фантазиях,
    долёких от логического восприятия понимания окружающей действительно-
    сти.Дэвид Гросс: -"Теория струн" тесно связана с "Квантовой теорией
    поля". Квантовая теория - это инструмент,который используется для
    описания сильного взаимодействия, слабого взаимодействия - всех сил
    природы."Квантовая теория поля", служит теоретическим фундаментом
    физики. Достойное "научное" обоснование значимости "Теории струн".А вот
    для объяснения природы и источника этих всех сил,скромное УМОЛЧАНИЕ.
    Ответить
    • Silnoy > теребл | 15.07.2015 | 16:13 Ответить
      сознание, материальная диалектика, технологии мне кажется это вы хотели сказать.
      Ответить
  • теребл  | 16.07.2015 | 05:19 Ответить
    Что подрузумевает Дэвид Гросс под суперсимметрией,о теории струн и о
    грядущих революциях в теоретической физике, если физические процессы
    формирования и взаимодействия всех форм и видов материи и энергии
    являются следствием действующих сил энергетической среды силового поля
    Вселенной.Революцию в теоретической физике нельзя построить без знания
    природы и источника сил,управляющих физическими процессами материального мира.Только знания природы и источника этих сил способно
    объяснить все физические явления в материальном мире Вселенной.
    Таоретическая физика это условная математическая форма обозначения
    физических процессов материального Мира.
    Ответить
  • теребл  | 18.07.2015 | 23:55 Ответить
    Вопрос Дэвиду Гроссу.Могут ли иметь право на существование, в большинстве своём, теоритические обоснования любых физических процессов, без знания природы и источника действующих сил единой энергетической среды Вселенной, управляющей процессами формировании и
    взамодействия различных форм и видов материи и энергии в микро- и
    макро-мире?Так что,грядущая революция в теоретической физике невозможна
    без знания фундаментальных законов материального мира. Желания должны
    соответствовать возможностям.
    Ответить
  • теребл  | 19.07.2015 | 22:05 Ответить
    фундаментальная физика описывает процессы реального материального мира,
    формирования и взаимодействия различных форм и видов материи и энергии-
    -цикличных физических процессов мироздания Вселенной.Любые раволюции в
    теоритической физике должны быть основаны на знании природы и источника
    действующих сил, управляющих этими процессами.Идеи,формулировки,домыслы
    и фантазии не учитывающии действующие силы энергетической среды в этих
    процессах не дают полного понимания фундаментальных принцепов динамики
    существования микро- и макро-мира Вселенной.
    Ответить
  • Севашко  | 11.10.2016 | 10:31 Ответить
    Не уверен в постулатах струнной теории. Насколько я понял из популярной версии, струнная теория основана на свойствах бета функции.

    Я же вижу решение в обратном явлении. Пространство и время возникают из строгой иррациональной математики. Но никак не из фильтрации из нее частного суперсимметричного решения. Есть ли суперсимметрии в самом решении? Если они могут быть у вас в частности, они должны быть как частный случай в общем решении.
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»