Нека си признаем: въпреки съблазнителната им привлекателност, ние нямаме пряко наблюдение нито за безкрайно голямото, нито за безкрайно малкото. Говорим за безкрайни обеми с безкрайно много планети, но нашата наблюдаема Вселена съдържа само около 1089 обекта (предимно фотони).
Ако пространството е истински пространствен-времеви континуум, тогава за да се опише нещо дори толкова просто, колкото разстоянието между две точки, се изисква безкрайно количество информация, посочена от число с безкрайно много знаци след десетичната запетая.
На практика ние, физиците, никога не сме успявали да измерим нещо с повече от около седемнадесет знака след десетичната запетая. И все пак реалните числа с техните безкрайно много десетични знаци са нападнали почти всяко кътче на физиката – от силните страни на електромагнитните полета до вълновите функции на квантовата механика. Описваме дори един бит квантова информация (кубит), използвайки две реални числа, включващи безкрайно много десетични знаци.
Не само че ни липсват доказателства за безкрайното, но и не ни е нужно безкрайното, за да се занимаваме с физика. Най-добрите ни компютърни симулации, точно описващи всичко – от образуването на галактики до утрешното време и до масите на елементарните частици, използват само крайни компютърни ресурси, като третират всичко като крайно. Така че, ако можем да се справим без безкрайност, за да разберем какво се случва по-нататък, със сигурност може, но по начин, който е по-дълбок и елегантен от хаковете, които използваме за нашите компютърни симулации.
Нашето предизвикателство като физици е да открием този елегантен начин и безкрайните уравнения, които го описват – истинските закони на физиката. За да започнем сериозно това търсене, трябва да поставим под въпрос безкрайността.
Бях съблазнен от безкрайността в ранна възраст. Доказателството за диагоналност на Георг Кантор, че някои безкрайности са по-големи от други, ме хипнотизира, неговата безкрайна йерархия от безкрайности ме взриви.
Предположението, че в природата съществува нещо наистина безкрайно, е в основата на всеки курс по физика, който някога съм преподавал в MIT (Massachusetts Institute of Technology), и всъщност на цялата съвременна физика. Но това е непроверено предположение, което поражда въпроса: Всъщност вярно ли е?
Криза във физиката
Всъщност има две отделни предположения: „безкрайно голямо“ и „безкрайно малко“. Под безкрайно голямо имам предвид, че пространството може да има безкраен обем, че времето може да продължи вечно и че може да има безкрайно много физически обекти.
Под безкрайно малък имам предвид континуума – идеята, че дори един литър пространство съдържа безкраен брой точки, че пространството може да се разтяга безкрайно, без да се случва нищо лошо, и че в природата има количества, които могат да варират непрекъснато.
Двете предположения са тясно свързани, защото инфлацията, най-популярното обяснение на нашия Голям взрив, може да създаде безкраен обем чрез разтягане на непрекъснато пространство за неопределено време. Теорията за инфлацията беше невероятно успешна и е водещ претендент за Нобелова награда. Обяснява как субатомно петънце от материя се трансформира в масивен Голям взрив, създавайки огромна, плоска, еднородна вселена с малки колебания на плътността, които в крайна сметка прерастват в днешните галактики и космическа мащабна структура – всичко това е в красиво съгласие с прецизни измервания от експерименти като експериментите Planck и BICEP2.
Но като прогнозира, че космосът не е просто голям, а наистина безкраен, инфлацията доведе и до така наречения проблем с мярката, който смятам за най-голямата криза, пред която е изправена съвременната физика. Физиката е свързана с предсказване на бъдещето от миналото, но инфлацията изглежда саботира това.
Когато се опитваме да предскажем вероятността да се случи нещо конкретно, инфлацията винаги дава един и същ безполезен отговор: безкрайност, разделена на безкрайност. Проблемът е, че какъвто и експеримент да направите, инфлацията предсказва, че ще има безкрайно много копия от вас, далеч в нашето безкрайно пространство, получаващи всеки физически възможен резултат; и въпреки години на остри спорове в космологичната общност, не се получи консенсус за това как да се извлекат разумни отговори от тези безкрайности. Така че, строго погледнато, ние, физиците, вече не можем изобщо да прогнозираме нищо!
Макс Тегмарк
Discover
