Один из недвижимых слонов, на которых покоится современная физика — принцип неразличимости частиц. Все электроны на одно лицо: неразличимы, тождественны и взаимозаменимы. Спорить с этим станет разве лишь безумец. Но мы зададим неприличный вопрос: а почему электроны, протоны, нейтроны неразличимы? Без метафизики на этот вопрос не ответить.
בס״ד
МЕТАФИЗИКА ИНФОРМАЦИОННОЙ ВСЕЛЕННОЙ
«Если бы, кроме доходящей до нас действительности, существовала еще одна, хаотическая и не знающая закона, она бы не могла быть предметом мышления».
A.A. Riehl.
В этой работе мы поставим вопросы, расположившиеся у края королевства физики, вопросы на которые физики не только не отвечает, но полагают непристойным задавать. Иными словами, мы займем по отношению к физике мета-позицию, попросту, займемся метафизикой. Метафизику в ХХ веке раскассировали. Один из лидеров Венского Кружка Рудольф Карнап писал следующее: «В области метафизики (включая всю аксиологию и учение о нормах) логический анализ приводит к негативному выводу, который состоит в том, что мнимые предложения этой области являются полностью бессмысленными. Тем самым достигается радикальное преодоление метафизики, которое с более ранних антиметафизических позиций было еще невозможным…. В строгом смысле бессмысленным является ряд слов, который внутри определенного языка совершенно не образует предложения. Бывает, что такой ряд слов на первый взгляд выглядит так, как будто бы он является предложением; в этом случае мы называем его псевдопредложением. Мы утверждаем, что мнимые предложения метафизики путем логического анализа языка разоблачаются как псевдопредложения» (Р. Карнап, «Преодоление метафизики логическим анализом языка»). Метафизику дружно изничтожали и физики и философы, полагая ее пустым слововерчением. Так что нам предстоит рискованное предприятие.
Какие же мы поставим вопросы? Мы более или менее твердо знаем, о том, что существуют законы физики, законы природы. Мы заинтересуемся вот чем: почему законы природы таковы, как они есть? И почему вообще существуют законы природы?
***
Один из недвижимых слонов, на которых покоится современная физика — принцип неразличимости частиц. Все электроны на одно лицо: неразличимы, тождественны и взаимозаменимы. Спорить с этим станет разве лишь безумец. Но мы зададим неприличный вопрос: а почему электроны, протоны, нейтроны неразличимы? Без метафизики на этот вопрос не ответить. Второй слон, на котором покоится классическая теоретическая физика (так как она представлена в слегка устаревшем, но полезном курсе Ландау и Лифшица) — представление об однородности и изотропии пространства. Свойства пространства предполагаются одинаковыми во всех точках и во всех направлениях (общую теорию относительности оставляем за скобками). Но и тут метафизика не оставляет нас в покое. А почему пространство и время однородны и изотропны? Представление об однородности времени прямо противоречит нашему повседневному опыту. Как говаривал Александр Воронель, полчаса в зубоврачебном кресле и полчаса, проведенные с любимой девушкой, тянутся, длятся, летят совершенно по-разному? Как же поверить в то, что время однородно?
Сразу договоримся о том, что мы будем говорить о пространстве-времени теоретической физики, о частицах теоретической физики, представляющих собою специально сконструированные математические конструкции, изъятые из повседневного опыта, и отличающиеся от хорошо знакомых нам по опыту пространству моей комнаты, биологического времени и биллиардных или стеклянных шариков. Так вот, почему же вот эти специально придуманные физиками электроны совершенно неразличимы? Без этой неразличимости попросту нет современной физики. Блестящий, глубокий ответ на этот вопрос предложил Джон Арчибальд Уилер (редкий представитель породы современных физиков, склонных к метафизике): все электроны неразличимы, потому что все они, на самом деле, и есть один и тот же электрон.
Мы предложим другую версию ответа: все электроны неразличимы, для того чтобы сократить объем информации, необходимый для описания их поведения. В самом деле, зная заряд одного электрона, мы знаем заряд всех электронов, зная массу одного электрона, мы знаем массу любого электрона, зная спин одного электрона, мы знаем спин всех электронов. Неразличимость электронов невероятно экономит количество информации необходимое для описания их физических чудачеств. Мир, в котором все элементарные частицы были бы различны, имели разные массы и заряд и пахли по-разному, был бы непостижим. В этом мире и правил бы его величество Хаос. И именно неразличимость частиц превращает Хаос в Космос, упорядоченный и умопостигаемый мир. При этом мы предполагаем, что научная истина не содержится ни в природе, ни в нашем разуме. Она возникает при попытке разума познать мир.
Способность нашего разума усваивать и перерабатывать информацию велика, но ограничена. И наше сознание всячески упрощает себе работу по пониманию мира, превращая окружающую действительность в упорядоченную картину, именно благодаря своей упорядоченности и экономности — понятную. Законы природы не только истинны, но, и что не менее важно — понятны. Энергетические возможности нашего мозга по переработке информации ограничены принципом Ландауэра. Для переработки одного бита информации, поступающего из внешнего мира, требуется, небольшое, но все же конечное количество энергии. И когда этой информации становится слишком много, не хватит никакой энергии для ее обработки, даже если от всего организма останется одна голова Профессора Доуэля, гигантский мозг, перерабатывающий поступающую извне энергию в биты информации о мире. И тогда на помощь приходят методы экономии информации, ее сжатие. Это сжатие осуществляется законами природами, делая мир соизмеримым человеческому сознанию.
Почему математика столь эффективна при описании реального мира? Юджин Вигнер изумлялся непостижимой эффективности математики в физических науках. По всей той же причине: математика обеспечивает поразительную экономию мышления. Единожды доказав, что сумма углов любого треугольника равна двум прямым, Вам нет надобности проверять это для всех наличных треугольников. Один лишь раз доказав, что среди простых чисел нет наибольшего, мы не должны себя проверять во всех последующих рассуждениях. Математический мир теоретической физики — алгоритмически эффективен, и потому понятен.
Единожды разобравшись с поведением электрона в заданных условиях, мы можем в точности описать поведение всех электронов в тех же предписанных условиях. Именно тождественность элементарных частиц позволяет применять к их ансамблям, системам, наборам методы статистической физики, обеспечивающие предсказательные умозаключения относительно поведения конденсированных фаз и газов. Итак, именно тождественность элементарных частиц делает мир понятным, удобным для осмысления.
***
«Теоретическое время «музыкально», в смысле, который придавал этому термину Томас Манн. Манн отметил, что «музыкальное время» — выемка в обычном времени, куда устремляется музыка, несказанно его возвышая. Вычлененное время воспроизводимо. Для него существует «в другой раз».
Г. Соколик, «Огненный Лед».
Продлим наше рассуждение и поговорим об изотропии и однородности пространства времени. Однородность и изотропия обеспечивают колоссальную экономию мышления. В самом деле, проведя опыт на своем лабораторном столе, я уверен в том, что этот же опыт доставит в точности такие же результаты в любой точке пространства; в том, разумеется, случае, если все условия, при которых проводился эксперимент будут идентичны тем, которые были обеспечены на моем лабораторном столе. Сделать это невозможно? В самом деле, как же я могу гарантировать, что все условия эксперимента будут идеально скопированы и перенесены в другое созвездие? Copy-paste действие здесь явно невозможно. Никак. Но законы физики работают именно в идеальном, научном, изъятом из реальности мире теоретической физики, в «музыкальной», воспроизводимой, гармоничной Вселенной, как сказал бы Генрих Соколик.1 В этом мире наблюдатель, единожды проведя опыт, в точности знает, что этот опыт нам принесет завтра, послезавтра, здесь и сейчас и в созвездии Альфа Центавра. Математику нет надобности всякий раз удостоверяться в том, что сумма углов треугольника равна двум прямым, а физику проводить идентичные опыты в различных точках пространства-времени. Именно этот экономный и экономичный, воспроизводимый мир мы называем понятным, умопостигаемым, разумным. Переиначивая Гегеля, скажем: все действительное — разумно, именно потому что информационно экономно.
Только такой, скупой на биты мир понятен нашему информационно ограниченному разуму. По вполне достоверным оценкам, головной мозг взрослого мужчины содержит в среднем 86.1 ± 8.1 миллиардов нейронов и 84.6 ± 9,8 миллиардов не-нейронных клеток. Вот этот дохленький компьютер умудрился понять и обустроить гармоничную, понятную Вселенную, втихую допустив процедуры, обеспечивающие экономию мышления. Одно из таких допущений — представление об изотропной и однородной Вселенной.
***
Вплотную примыкают к преставлениям об однородном и изотропном мире идеи симметрии. Именно на них покоится великое и ужасное знание теоретической физики. Именно симметрии запускают механизмы законов сохранения, столь ценимые физиками всех времен и народов. Но симметрии правят не только в физике, но и в биологии; нам уже приходилось задаваться вопросом: почему симметричны узоры раскраски птиц и бабочек, почему симметрично строение тел млекопитающих? И вообще, почему простейшие математические закономерности выявляются то тут, то там в биологии? Что семенам подсолнуха до чисел Фибоначчи? Непостижимое присутствие простых математических закономерностей в биологии можно объяснить так: симметрии, математические закономерности позволяют экономить генетическую память.2 Информация о развивающемся организме записана в его генокоде, его объем велик, но не бесконечен, и приходится экономить биты биологической информации, для того чтобы описать грядущую историю развития организма.2 Так вот, симметрия позволяет существенно экономить информацию, программы, описывающие симметричные объекты, проще и короче программ, задающих объекты случайные и асимметричные.
Вернемся к миру неживой природы. Почему природа выбирает симметрию? Если представить себе законы теоретической физики, в виде генокода, описывающего поведение неживой природы, то мы поймем роль симметрии в этих законах. Симметрия позволяет неслыханно экономить информацию о мире, объем памяти физического генокода. Симметричные объекты ведут себя одинаково в заданных условиях. Симметричный мир — понятен, умопостигаем.
Попытки отыскания экономного думания о мире, восходят к греческим философам досократикам, милетцам, искавшим «архэ», перво-исток, перво-кирпичик мироздания. «Вода» Фалеса, «воздух» Анаксимена, из которых построено мироздание, — предшественники электронов, протонов, и нейтронов. Сама идея, о том, что это перво-вещество существует, невероятно экономит мышление, сводя все разнообразие мира к «архэ»-элементам. Пример невероятной информационной эффективности, наследующий идеям греков, — таблица Менделеева, сводящая все бесчисленное множество химических соединений к набору элементов.
***
Предложенный подход позволяет переосмыслить представление и фундаментальности понятий натурфилософии. В самом деле, почему общая теория относительности — фундаментальна, а, скажем, фотоэффект — нет? Почему «стандартная модель» — фундаментальна, а остроумная и полезная JKR теория адгезии твердых тел, — нет? Фундаментальность теории, как кажется, определяется ее информационной эффективностью. Специальная теории относительности покончив с эфиром, вышвырнув из теории поля топорные эфирные подпорки, — информационно эффективна, более того, она обеспечивает удобную информационную рамку для других физических теорий. Квантовая механика — логически не замкнута, но продуктивна, доставляя вероятность нахождения квантовых частиц в заданном объеме пространства. Оказывается, возможно и необходимо пожертвовать логической безупречностью во имя информационной оправданности.
***
Заметим, что новая эпистемологическая, компьютерная парадигма, big data science, во многом отвергающая привычную рамку научного знания, отказавшись от редукционизма и причинности в пользу поиска корреляций между массивами данных, обречена, тем не менее, обеспечивать алгоритмическую эффективность своих программ; возможности компьютеров велики, но не безграничны. Возможно, информационная эффективность и будет швом, соединяющим научный метод Галилея-Декарта-Эйнштейна и новое знание компьютерной цивилизации.3 Алгоритмическая эффективность, доставляет информационные ножны для бритвы Оккама: никогда не делай более сложной программой, то что можно сделать простой. Так что мета-сшивка между big data science и наукой «пробирных дел мастера» вполне возможна.
***
От предложенной метафизики на версту несет антропоцентризмом, и вытекающим из него антропным принципом. Окружающий нас мир полон тождественных объектов и симметрий, потому что этот мир — наш, и предполагает наличие человека, которому предстоит этот мир познать, упорядочить. Математические закономерности, симметрии, тождественность элементарных частиц обеспечивают чудовищное сжатие информации о мире, экономию мышления. Именно такой мир, в котором расселись законы симметрии и тождества, мир управляемый не слишком сложными, информационно экономными, скупыми математическими закономерностями — понятен, познаваем, доступен нам, Homo Sapiens. А «если бы, кроме доходящей до нас действительности, существовала еще одна, хаотическая и не знающая закона, она бы не могла быть предметом мышления».
Литература
1Соколик Г. Огненный Лед, Иерусалим, 1984.
2Бормашенко Эд. Числа Фибоначчи, Симметрия, Принцип Ландауэра и Подсолнухи: О Непостижимой Эффективности Математики в Биологии, 7 Искусств, 7 (146), 2022.
3Носоновский М., Бормашенко Эд. Простое и сложное, 7 Искусств, 3-4 (154), 2023.
Большое спасибо! Особенно большое спасибо за вопросы! Ответы мне тоже нравятся. Но любые ответы, на то они и ответы, чтобы с ними соглашаться или нет. А вот вопрос — он или есть или нет!
Michael Nosonovsky
06.10.2023 в 21:04
Завидуем? Вообще-то, мой университет входит в список «R1: Doctoral Universities – Very high research activity» Я Виктору Блоху желею иметь теньюр в «заштатном американском университете». Зависть не ведает пределов, удивительно.
Сведения о вашем университете (рейтинги, исследовательские фонды, докторантура), встретившиеся мне в интернете, не привлекают — это по большей части для местных жителей, действительно заштатный (или внутриштатного уровня) университет.
Я давно уже никому и ничему не завидую — пережил-перерос этот период. А вам желаю успехов, может быть, еще классиком станете (чем черт не шутит).
А я бы с ним по поводу зависти не спорил — даже подтвердил бы, что завидую изо всех сил.
Пусть вуду-колдуну (и профессору по совместительству) Мише приятно будет 🙂
Григорий, мне безразлично, будет ему приятно или нет — он просто безразличен мне. А израильское виноделие, Господь, по-видимому, защитил на сей раз, — как говорят в Израиле, Бог не фраер.
Добавлю реплику для Эдуарда, по теме пространства. Меня-то больше волнует другой вопрос — парадокс вакуума по Аристотелю. Пустое пространство самопротиворечиво, поскольку его нечем измерить или увидеть (раз оно пустое, измерительных инструментов тоже нет). Это значит, что пространство вообще само-противоречивое понятие. Отсюда и вечные споры (Платон-Аристотель, Ньютон-Лейбниц) о том, есть ли пустое абсолютное пространство. Там парадокс самопротиворечия. Который решается введением не-консистентных (неаристотелевых) логик.
Поскольку речь о пространстве, то это тот же парадокс, что и другие парадоксы двойственности — разделение на измеримое и единицы измерения. То на чем пишут, и то, что пишут. И вот получается, что в этом месте возникновения дуальности субъекта и предиката (или имени и глагола) сидит неконсистентная логика. Я много обсуждал это тему последние время с логиком епископом Гр. Лурье, и мы, скорее всего, подготовим статью на английском о не-консистентности в парадоксах механики.
Лурье, еврей по отцу, философ (д.ф.н.) и глава одной из церквей РПЦ, крайне оппозиционной Московской Патриархии, специалист по патристике и по неаристотелевым логикам, вообще считает, что мир не-алетичен или диалетичен (что парадоксы сущестуют «на самом деле», а не в играх с понятиями). Но у него это идет от теологии (как я понимаю — Б-г одновременно трансцендентен и имманентен [об этом пишут и многие евреи, напр., Арье Каплан], отсюда и неустранимый логический парадокс, заложенный в структуре мироздания). И от идей Троицы. А вот последние мне не близки по понятным причинам, мне ближе двойственность/недвойственность. 🙂
Буду рад и с Вами обсудить эти темы, когда, надеюсь, в ближайшее время все же подъеду в Ариэль.
ПС. Единственное (это небольшой камешек в огород), тут нужно различать «пространство» и «положение в пространстве», «время» и «отличную от времени» (Ньютон) измеримую величину в секундах, и тому подобное. А то бывают кадры, которые даже массу от материи не отличают, и спрашивают, не измеряется ли материя в килограммах. 🙂 (Для количества вещества такой вопрос был бы гораздо более уместен — в молях). Это я к тому, что в битах измеряется все же не сама информация, а количество (объем) информации. Хотя мне Ваше определение очень понравилось: информация — то, что можно представить последовательностью нулей и единиц; то, количество чего можно измерить в битах.
Zvi Ben-Dov
— 2023-10-06 16:34:35(879)
Я в Гостевую «не ходю». 🙂
========================
Так сдерживаете себя там, куда ходите.
Вы могли бы заметить (если бы захотели, конечно), что я в большинстве случаев всего лишь отвечаю 🙂
Zvi Ben-Dov
— 2023-10-06 16:23:12(876)
и бесконечно другие неуместные постинги
===========================================
Может быть, будите помещать их только в Гостевой (хотя и там избыток зубоскальства не к месту).
Я в Гостевую «не ходю». 🙂
Бормашенко — Александр Никитин
Операциональное определение и в данном случае оказывается продуктивным. Мы определяем: информация — это то, что измеряется в битах. Теперь необходимо указать процедуру позволяющую записать/стереть один бит информации. Внимательное рассмотрение показыват что любая (!) подобная процедура потребует, как минимум, kT энергии. Еще более внимательное рассмотрение выявляет тонкую структуру работы с битами: оказывается, что запись и стирание одного бита информации требуют различного минимального количества энергии (эта асимметрия имеет огромное значение, ибо вплотную подоводит к новому пониманию Второго Начала Термодинамики), что в свою очередь ведет к принципу Ландаэура, и далее к приниципу эквивалентности массы-энергии-информации (его, разумеется, необходимо принимать cum grano salis); нет, что ни говори, операциональные определения продуктивны, плодотворны, ибо заставляют задуматься о реальной физической процедуре, позволяющей реализацию того, что мы решили определить.
В битах измеряется не информация, в битах измеряется объем данных в цифровом представлении, т.е. длина цепочки символов. На сегодняшний день мало кто не сталкивался с т.н. программами сжатия информации – такими как ZIP, ARJ и.п. Эти программы взаимно однозначно отображают длинные цепочки символов (битов) в короткие и обратно. Поскольку отображение взаимно однозначное, то в короткой цепочке символов (битов) содержится не меньше информации, чем в исходной, длинной, цепочке.
(Прим. На самом деле в полученной таким способом короткой цепочке, в дополнение к информации, содержащейся в исходной длинной цепочке, содержится еще информация, используемая для восстановления исходной длинной цепочки из короткой. Т.е. в полученной таким способом короткой цепочке содержится даже больше информации, чем в исходной длинной.)
Вопрос становится еще интересней при переходе от электронных носителей информации к традиционным – бумаге, глине, дереву и т.д. Видимо, не годится измерять информацию в битах.
Бормашенко-Александру Никитину
Винер — человек бесспорно выдающийся, но не Священное Писание. Я думаю, что определение: информация есть все то, что может быть измерено в битах/кубитах — недурно. Мне так кажется.
Эдуард Юрьевич, я о физическом смысле «информации». Получается, что, если информация это то, что можно измерить в битах, а материя — то, что можно измерить в кг?
Правильно! А пространство — это то, что можно измерить в метрах 🙂
А вообще хорошая идея…
Энергия — это то, что можно измерить в джоулях, а время то, что можно измерить в секундах. Вот мы и разобрались с тем, что такое время (секунды), пространство (метры), вещество (кг), энергия (джоули) и информация (биты) 🙂
Вспомнил одну античную то ли байку, то ли быль 🙂
«Платон дал определение, что человек есть двуногое беспёрое животное
Диоген принёс ощипанного петуха, объявив, что это и есть человек Платона.
После этого определение было дополнено — с широкими ногтями»
Вот написал и сразу почуЙствовал себя этаким Диогеном — юморной был, кстати, мужик 🙂
Интересно, а в чём Вы собрались измерять идеи, на создание которых, бесспорно, тратится энергия и они несут информацию?
В битах, конечно 🙂
Ошибся — в биткоинах 🙂
Да, а ветер в голове измерять шелестом листьев.
Пришлось опять обратиться за разъяснениями к ИИ. Понимаю, что лучшим представителям людского рода такое обращение кажется очень обидным 🙂
Я: Что такое операциональные определения?
ИИ: Операциональные определения — это способ описать явление или понятие в терминах действий или процедур, которые нужны для его измерения или проверки. Операциональные определения помогают устранить неоднозначность и разночтение в коммуникации, исследовании и практике. Они также способствуют повышению валидности и надежности измерений.
Например, если мы хотим определить, что такое “счастье”, мы можем использовать операциональное определение, которое говорит, что счастье — это средний балл по шкале субъективного благополучия, который человек ставит себе по результатам анкетирования. Такое определение позволяет нам измерять и сравнивать уровень счастья разных людей или групп.
Я: Получается, что: Вещество — это то, что может быть измерено в кг Энергия — это то, что может быть измерено в джоулях Информация — это то, что может быть измерено в битах Пространство — это то, что может быть измерено в метрах Время — это то, что может быть измерено в секундах Вроде всё — все базовые вещи операционно определили — не так ли? 🙂
ИИ: Вы правы, вы операционно определили некоторые базовые вещи, но это не значит, что они исчерпывают всю реальность. Есть еще много других аспектов, которые трудно или невозможно измерить или определить однозначно. Например, что такое красота, доброта, справедливость, свобода, любовь? Как мы можем измерить или проверить эти понятия? Они зависят от наших ценностей, взглядов, эмоций и опыта. Они также могут меняться в разных контекстах и культурах. Операционные определения полезны для науки и техники, но они не могут охватить всю сложность и многообразие жизни. 🙂
Видите — и у ИИ те же заморочки, правда, объясняют ИИ их (заморочки) понятнее. 🙂
Потом мы с ИИ поговорили об определении информации, как снятой неопределённости по Шеннону.
К полному согласию не пришли, но чмом меня ИИ не назвал. Наверное, поскольку я к нему (ИИ) со всем уважением — он ведь не Михаил Носоновский 🙂
Затем я попытался научить ИИ визуализации стихов путём использования его же графического инструмента. Т.е. ИИ должин был написать стих и создать картинку, не меняя ни одного слова. ИИ написал несколько стишков — о весне, о звёздах и о мечте. Темы он выбирал сам и сам же сразу создавал картинки.
Я получил массу удовольствия общаясь с этим ИИ — другой отказывался писать стихотворение и сразу его визуализировать. Отмазка — он сам не готов принимать решения.
ИИ — они разные, как люди…
Бормашенко-Носоновскому
Михаил, мне кажется, что Ваша идея о том, что начзначение пространства — отделение реальных сущностей от идеальных черезвычайно продуктивна. В сущности, она совпадает с подходом Мераба Мамардашвили, утверждавшего что в классической науке вещь полностью пространственно выражена. Но, как кажется, это верно только внутри классического идеала рациональности, в квантовой механике это, по-видимому, не так. Квантовый электрон не вещь, но математическая конструкция, то есть объект идеальный и не полностью и не однозначно пространственно выраженный.
«Ваша идея о том, что начзначение пространства — отделение реальных сущностей от идеальных черезвычайно продуктивна. »
Мне казалось, что это идея на моя, а Канта. Впрочем, точную ссылку на работы Канта дать не могу (это я представил, что сейчас у меня тут потребуют такую ссылку).
«электрон не вещь, но математическая конструкция, то есть объект идеальный и не полностью и не однозначно пространственно выраженный.»
Я все же смею настаивать на материальности электронов… Достаточно случайно сунуть палец в розетку, чтобы в полной мере почувствовать их материальность. Ионы H+ (то есть протоны) можно ощущать и на вкус. А глаз может видеть отдельные фотоны. Так что они вполне воспринимаются как «квалиа» как сказали бы современные аналитические философы.
Принцип тождественности неразличимого здесь несколько запутывает дело, но у тех же модных аналитических философов есть понятия тип и токен (type and token). Абстрактный математический электрон — это тип, а его конкретная реализация в пространстве — это токен.
Добавлю еще вот какую мысль (не про пространство). Принцип минимизации информации интересно протестировать на примере языка (а не только на примере физического мира). Применительно к физическому миру вы задались вопросом, «почему составляющие его кирпичики — элементарные частицы — одинаковы?». Аналогичным вопросом по отношению к языку будет «почему слова одинаковы?». Слова — элементарные частицы языка. (Впрочем, можно взять фонемы, а не слова.) Или иначе — почему в языке есть некий конечный набор повторяемых слов? А еще точнее — чем определяется количество и частота слов в языке.
Ответ вы, наверно, знаете лучше меня — про распределение Ципфа и минимизацию энтропии распределения (что обеспечивает наиболее эффективную передачу информации). Работает ли такой же принцип (распределение Ципфа) для элементарных частиц (или каких нибудь других физических «кирпичиков»)? Кажется, вы что-то писали об этом. Не припоминаю сейчас что (про респределение Ципфа у спектров?).
Обсуждения однородности пространства пока не получилось (возможно, из-за набега троллей, а возможно по совсем другим причинам)… Но это лишь один аспект из многих, в связи с идеей автора об информационной переформулировке физики.
Хотя по поводу связи принципа экономии информации с однородностью пространства и с идеей тождественности неразличимого есть вопросы (мне видится за этим — как я уже написал — совсем другой эпистемологический принцип, это больше про разделение на орудие и предмет, пространство и его содержимое, холст и картину), но сам по себе принцип экономии информации — очень мощный.
Я не знаю, можно ли им заменить другие экстремальные принципы физики, такие как принцип наименьшего действия. И нужно ли (зачем?). Но полагаю, принцип экономии информации должен работать прежде всего в неравновесной термодинамике — там, где мы сталкиваемся с необъяснимым из классических законов принципами наименьшего производства энтропии и принципом наибольшего производства энтропии (они применимык разным ситуациям). Вот в этом направлении я бы прежде всего направил внимание, если ставить целью информационную переформулировку физики.
«Обсуждения однородности пространства пока не получилось (возможно, из-за набега троллей, а возможно по совсем другим причинам)… »
___________________________________
Самокритично, но слишком амбициозно. 🙂
По-моему взгляд на метафизику очень зависит от философского мировоззрения.
Автор объяснил часть своих предпосылок:
1) «Мы более или менее твердо знаем, о том, что существуют законы физики, законы природы.»
2) законы природы постижимы Человеком: «мы предполагаем, что научная истина не содержится ни в природе, ни в нашем разуме. Она возникает при попытке разума познать мир.»
3) Математика очень эффективна при описании реального мира.
Для начала мне тут непонятно, что автор думает про взгляд на метафизику со стороны Логического Позитивизма с его необходимостью наблюдаемых подтверждений. Конкретно меня интересует, согласен ли автор со следующим: по-моему у нас разные подходы — оба верные, но до синтеза ещё далеко. Мне ближе экспериментальная физика и рационализм РАМБАМа, а по-моему в этой статье автору ближе теоретическая физика и подход Каббалы (логические модели скрытого от нас мира, который сильно влияет на наш мир).
Мне также непонятно, как «1» мирно уживается с «критикой чистого разума» Канта, где мы всего-лишь ПРЕДПОЛАГАЕМ существование законов природы и ограничения Человека в их познаваемости.
Это снова «разные подходы — оба верные, но до синтеза ещё далеко» ?
И ещё мне непонятно мнение автора о «другом 2», которое наиболее близко мне: «более универсальная часть научной истины (верная для всего человечества) содержится в природе и в биологии Человека, менее универсальная часть научной истины (эволюционный скачёк вперёд для отдельной человеческой цивилизации) создаётся людьми — эмпирически и при помощи разума (но гений должен быть понят современниками)».
Это очередное «разные подходы — оба верные, но до синтеза ещё далеко» ?
Бормашенко-Александру Никитину
Информация это что, что может быть измерено в битах. Базовым понятием классической теории информации является бит, принимающий значения 0 или 1. Квантовая информация представляется в кубитах. Кубиты могут находиться в состоянии, являющемся суперпозицией 0 и 1. Бит согласно принципу Ландауэра требует материального носителя. Для стирания одного бита требуется порядка kT энергии, таким образом возникает идея объединения информации-массы-энергии, см: Bormashenko Ed., The Landauer Principle: Re-Formulation of the Second Thermodynamics Law or a Step to Great Unification? Entropy 2019, 21(10), 918; https://doi.org/10.3390/e21100918
Эта статья есть в свободном доступе в сети. Таким образом при всей очевидной и заведомой дискуссионности подобного подхода намечается построение физики на информационных основаниях. Параллельно эти идеи развивает английский физик Melvin Vopson. Предложил этот подход много лет тому назад Джон Арчибальд Уилер.
Вроде, массу с энергией уже объединили. Согласно Ландау у информации должен быть материальный носитель. Следовательно, информация — это движение-изменение материи-энергии?
«Информация это что, что может быть измерено в битах.»
Информация — это не материя и не энергия, информация — это информация
Норберт Винер
Речь о переформулировки физики с позиции субъективного идеализма (это если говорить советским языком)… То есть с позиции наблюдателя, перед которым разворачиваются те или иные процессы, как фильм в кинотеатре. А не как объективные процессы, независимые от людей.
Когда вы смотрите фильм, пикселы на экране — это биты информации, а не материя и не энергия.
Есть и другие более тонкие способы говорить об этом (например, в буддизме есть понятие майи) как и более грубые (культовый фильм «Матрица» в поп-культуре). Но в советском дискурсе (основанном на европейской, неокантианской и гегельянской традиции) это называется «субъективный идеализм». Думаю, здешним читателям такое определение понятнее всего.
Мне определение К.Шеннона нравится больше:
«Информация – это снятая неопределенность.»
К. Шеннон
Разумеется, его (это определение) можно «расширить и углубить»
Например, в ешивах практикуются в анализе святого писания с помощью метода, которому ещё предстоит сказать своё (по-моему решающее) слово в развитии информационных систем. Дело в том, что факты, намёки, метафоры, коды — ПаРДеС (стоит добавить «данные» — Ц.Б.Д) , используемые при изучении той же Торы — это фактически уровни «снятия неопределённости». А «информация — это снятая неопределённость» согласно теории Шеннона — правда, он (Шеннон) такой разбивки информации по уровням не делал.
Когда это (решающее слово), наконец, будет сказано?
Who его знает — подождём. Пока же сами ешиботники о связи методов изучения Торы с будущим информационных систем ни сном, ни духом. 🙂
Уважаемый Эдуард Бормашенко!
Вы предлагаете информационную Вселенную. А что такое «информация»?
Zvi Ben-Dov 05.10.2023 в 08:51
Я: Пространство характеризует физическое тело или физическое тело характеризует пространство?
ИИ: Ваш вопрос очень интересный и философский. Я думаю, что нет однозначного ответа на него, так как разные физические теории и философские концепции могут давать разные толкования пространства и физического тела…
Что удивительно — ИИ при этом не пытается хамить 🙂
———————————————-
Ай да умница этот ИИ, я его ответом вполне удовлетворен! Характерно, что он не только не пытается хамить, но и, в отличии от людей считающих себя большими специалистами абсолютно во всем, отвечает на поставленные вопросы, а не начинает читать лекцию и не уводит обсуждение в сторону вместо того чтобы ответить на простой вопрос (можно ли утверждать что нечто целое (пространство) характеризует заключенные в нем отдельные элементы (всевозможные физические объекты?) 🙂
«уводит обсуждение в сторону вместо того чтобы ответить на простой вопрос (можно ли утверждать что нечто целое (пространство) характеризует заключенные в нем отдельные элементы (всевозможные физические объекты?)»
Владимир дорогой, я вас умоляю. В моей фразе, которая столь взбудоражила вас, было написано «характеризует положение физических тел», a не «характеризует физические объекты». Вы имеете полное право задать мне вопрос, поскольку мой коммент публичный. Я имею полное право ответить или не ответить, как пожелаю. И имею полное право обратить внимание на то, что вы не поняли прочитанное (в данном случае ключевое слово «положение»). Вы можете сказать спасибо (что было бы адекватно) или не говорить.
Это вообще-то довольно сложная тема, и комментарий мой был адресован не вам, и сформулирован в таких выражениях, в которых его может понять тот, кому он адресован.
О том, является ли пространство атрибутом физических тел и может ли быть атрибут без субстанции, сломано было немало копий (в частности, в известной переписке ученика Ньютона Кларка с Лейбницем). Естественно, я формулирую свои мысли с осторожностью и с учетом всего этого.
Еще раз отмечаю, что это разговор сложный для человека с улицы. Что не отменяет возможность искреннего желания разобраться. Вроде бы я максимально подробно пояснил, что имею в виду, в нескольких комментариях здесь. Если все равно не понятно, то я пасс. На этом сайте много людей с угасающими когнитивными способностями, почему такой подбор участников, я не знаю. 🙂
Ставить тут простыни из чат-бота (болталки) — это просто полухулиганская попытка заспамить чужую статью. Что странно, если автор сам пишет статьи.
Продолжает настаивать на своём — упорный 🙂
Не спорьте, Владимир, вы говорите о разных вещах: Вы говорите о реальном физическом пространстве, а ваш оппонент — о предельно идеализированной абстракции, коей в природе не существует и с абсолютной теоретической точностью рассматривать в которой можно лишь тоже предельно идеализированные физические объекты.
Спасибо за понимание ситуации. Странно что мой «оппонент» ещё не назвал вас «провинциалом», «человеком с улицы» и «троллем» 🙂
У меня нет уверенности в этом, но я думаю, что в данном случае «провинциал» вполне равнозначен профессору заштатного вмериканского университета.
Бери выше!
Он в этом университете не какой-то там associate professor или full professor, а целый Assistant Professor! 🙂
https://en.wikipedia.org/wiki/Assistant_professor
Это вам не хрен собачий, жалкие провинциалы! 🙂
https://www.youtube.com/watch?v=wYCVrWT4OrM
Деревня!
🙂
я думаю, что в данном случае «провинциал» вполне равнозначен профессору заштатного вмериканского университета.
Это вы про меня что ли? Завидуем? Вообще-то, мой университет входит в список «R1: Doctoral Universities – Very high research activity» Я Виктору Блоху желею иметь теньюр в «заштатном американском университете». Зависть не ведает пределов, удивительно.
Он в этом университете не какой-то там associate professor или full professor, а целый Assistant Professor!
Вы охренели? 🙂 Я полный профессор. 🙂 https://sites.uwm.edu/nosonovs/
А вам, Григорий Борисович, должно быть стыдно обсирать память вашего собственного отца. Борис Григорьевич в гробу на том свете ворочается, глядя на Ваше, Григорий, поведение в интернете, как вы его какашками уделываете и считаете это нормой. Превратились в форменное чмо (человек морально опустившийся), пардоньте мой французский.
Тогда поправьте тут, Миша 🙂
https://7i.7iskusstv.com/avtory/mn/
Масштаб вашей личности, увы, не большой. Поэтому если вы и делаете пакости, когда душа просит — то мелкие 🙁
Поэтому я вас прощаю 🙂
https://www.youtube.com/watch?v=KK4VoKHls5w&t=25s
Вылежала таки мужу майора, подстилка многостаночная!
Стал таки полным и…э…профессором
🙂
PS. Эдуард, на мой взгляд (как я уже ответил там ниже читателю из провинции 🙂 ), главная функция понятия пространства — проводить различие между материальными и нематериальными предметами. Физические тела по определению имеют локализацию в пространстве. А символы или абстрактные понятия, родовые понятия, такой локализации не имеют.
В этом функция пространства и определение того, что такое пространство. Из такого понимания вытекает что пространство однородно. Любые неоднородсноти относятся к физическим объектам наполняющим пространство. Таким как физические поля, например. Но не к самому пространству.
На практике (если от метафизики возвращаться к физике) это значит, что в лагранжинае L(x,y,z,V) = mV^2/2 — mgz (где z — высота над поверхностью земли), описывающем явно неоднородное пространство близ поверхности земли, член mgz понимается как потенциал поля, а не как неоднородность пространства, и градиент его даст вектор силы mg. Точно также вы поступите с ЛЮБЫМ лагранжианом, производная которого по координате не равна нулю!
Вакуум во всех точках одинаков по определению вакуума (в нем отсутствует что либо, позволяющее различать эти точки).
Бормашенко-Носоновскому
Михаил, я понимаю общую теорию относительности так: если удалить из пространства все тела, все тяготеющие массы, то пространства не будет. Никакого пространства не будет, ни однородного, ни неоднородного. В этом принципиальное отличие теории относительности от механики Ньютона. У Ньютона, если удалить все тела останется вечное и неизменное, однородное и изотропное пространство, являющееся первичной эманацией Б-га. Так видел дело Ньютон, исходя из известной ему каббалистической интепретации слова «маком» (любопытно, что в комментарии на книгу Даниэля Ньютон допускает орфографическую ошибку в слове «маком»). Ньютону возражал Лейбниц, исходя из совершенно иной теологии, полагая, что вне и помимо тяготеющих масс никакого пространства нет. Именно эта точка зрения и возобладала в общей теории относительности, в которой геометрия простраства-времени задается тяготеющими массами. Нет масс, нет и пространства-времени.
Да, мы с вами обсуждали эту тему не раз (про забавную ошибку Ньютона в написании слова «маком» вы знаете, насколько помню, из моей статьи).
Я считаю, что вакуум однороден по определению. Потому что вакуум — это отсутствие чего-либо, в том числе и отсутствие различительных свойств. Ноль яблок и ноль апельсинов — это одно и тоже. При этом не так важно, признаем ли мы, что вакуум существует (как Ньютон и Платон) или отрицаем его сушествование (как Лейбниц или Платон).
Поэтому если в пустом пространстве ОТО, как Вы пишете, пространства не существует (Кстати, так ли это? А размерность пространства-времени существует? Имеет ли такое пустое пространство размерность 3+1?), то это не отрицает того факта, что пространство однородно по определению.
Кстати, а почему, собственно, «если удалить из пространства все тела, все тяготеющие массы, то пространства не будет»? Насколько я помню формулы ОТО, метрический тензор в таком случае вовсе не обнуляется. А наоборот превращается в единичный, точнее (-1,1,1,1). И четырехмерность сохраняет.
Должно быть:
«При этом не так важно, признаем ли мы, что вакуум существует (как Ньютон и Платон) или отрицаем его сушествование (как Лейбниц или Аристотель).»
Бормашенко-Носоновскому
Михаил, я не думаю, что Вы правильно определяете однородность пространства. Однородность пространства следует из инвариантности функции Лагранжа системы относительно инфинитеземальных сдвигов, как это введено в курсе Ландау и Лифшица, но мы принимаем это утверждение на веру. Экспериментально верифицируем следующий из этого предположения закон сохранения импульса.
Эдуард Юрьевич, у меня сложилось впечатление, что в общей теории относительности глобально пространство не однородно.
Михаил, я не думаю, что Вы правильно определяете однородность пространства. Однородность пространства следует из инвариантности функции Лагранжа системы относительно инфинитеземальных сдвигов, как это введено в курсе Ландау и Лифшица
Именно так — ненулевая производная функциии Лагранжа по пространственной координате (то есть неоднородность пространства) и означает наличие силового поля (и несохранения соответствующей компоненты импульса). Именно об этом я и говорю. В этом смысле пространство в отсутствии поля однородно по определению.
Самый простой пример — поле тяготения Земли. Мы имеем дело с анизотропией (направление вниз выделено). Но понимаем ее как поле гравитации, а не как свойство пространства. То есть списываем неоднородность или анизотропию (любую и всегда) на поле.
Пространство однородно по определению. Всякую неоднородность мы считаем физическим полем.
То же можно сформулировать иначе. Пространство по определению характеризует положение физических тел. Физические тела, перемещаясь в пространстве, остаются тождественными себе. Поэтому свойства физических объектов не зависят от их положения в пространстве. Следовательно, пространство однородно.
Вау, как любопытно! И какой замечательный русский язык! Какие капитальнейшие определения!!! Во-первых, кто что характеризует? Пространство характеризует положение физических тел или положение физических тел характеризует пространство? Во-вторых, рассмотрим тривиальнейшую ситуацию-вот летит астероид (физическое тело перемещается в пространстве), никого не трогает (и поэтому остается тождественным себе) и вдруг врезается в Солнце (ещё одно перемещающееся в пространстве физическое тело масса которого постоянно изменяется и о котором, хотя бы по этой причине, вряд ли можно говорить что оно остается «тождественным себе»). Бац…и нету астероида. Осталось пространство однородным??? 🙂
«Во-первых, кто что характеризует? Пространство характеризует положение физических тел или положение физических тел характеризует пространство?»
Дорогой Владимир. Если вы видите текст, где черным по белому написано «А характеризует Б«, и тут же переспрашиваете «я что-то не понимаю, что тут написано, А характеризует Б или Б характеризует А?» то люди могут плохо подумать о ваших когнитивных способностях. 🙂
Пространство характеризует положение физических объектов, не наоборот. Более того, только те объекты, которые имеют положение в пространстве, являются физическими.
«рассмотрим тривиальнейшую ситуацию-вот летит астероид и вдруг врезается в Солнце. Осталось пространство однородным???»
Я не понял пафоса вашего вопроса. Да, осталось конечно.
Дорогой Михаил, попробую пояснить. Когда черным по белому написано «А характеризует Б»-вопросов нет. Но вы же не про какие-то абстрактные «А» и «Б» написали. Вы утверждаете, что «пространство характеризует положение физических объектов, не наоборот». Извините за занудливость, но что есть «пространство»? Понимаю, что Википедия для вас вряд ли является авторитетным источником, но в ней сказано: «Пространство — математическое множество, имеющее структуру, определяемую аксиоматикой свойств его элементов (например, точек в геометрии, векторов в линейной алгебре, событий в теории вероятностей и так далее)». «Пространство в физике-это пространство, в котором определяется положение физических тел, в котором происходит механическое движение, геометрическое перемещение различных физических тел и объектов» (тоже из Википедии). В нашем случае физические объекты (те самые, которые имеют положение в пространстве и могут в нем перемещаться) являются элементами пространства. Продолжите утверждать, что нечто целое (пространство) характеризует его отдельные элементы (всевозможные физические объекты), а не наоборот?
Дорогой Владимир,
Мы здесь говорил о физическом пространстве, а не о математическом. Нужная статья в Википедии — та, которая говорит «Пространство в физике-это пространство, в котором определяется положение физических тел.»
Роль пространства (в таком кантовском смысле) состоит в том, что оно по разному соотноситсыа с физическими объектами и другими объектами. Все физические объекты занимают кякое-то место в пространстве. А абстрактнэ, нефизические объеты (например, демократия или слово «корова») физической локализации не имеют. Этим, собственно, и исчерпывается что такое пространство. Поэтому я и написал, что «Пространство характеризует положение физических объектов». Это исходная точка разговора.
Дальше (следуюсая ступенька), вы, конечно знаете, что есть два подхода к пониманию того, что такое пространство. Один условно «платоновский», а другой «аристотелев». Согласно одному, пространство существует само по себе, а согласно другому пространства нет, а есть лишь отношения между объектами. Но оба этих подхода подразумевают, что пространство характеризует положение физических объектов. Так что нам для нашего рассуждения не важно, признаем ли мы реальность пустого абсолютного пространства (как Ньютон) или же считаем что пустотыне существует (как Аристотель), а пространство — результат отношениймежду физическими объектами (как считал Лейбниц и многие другие). Это замечание превентивное, пока в меня не начали кидать Ньютомом/ Лейбницем и Платоном/Аристотелем). 🙂
Так вот, такое пространство, по сути своей пустота, вакуум. Аристотель щхитал вакуум логически противоречивым понятием, в средние века его поправили католики (запреты 1277 года) и схоласты, спор тянется до нашего времени.
А вакуум однороден по определению. По своей природе. Потому что вакуум — это отсутствие чего-либо, в том числе и отсутствие различительных свойств. Ноль яблок и ноль апельсинов — это одно и тоже.
Я просто не могу удержаться и не привести ответ будущего «могильщика Человечества» 🙂
Я: Однородно ли пространство?
ИИ: Пространство — это одно из основных понятий физики, которое описывает среду, в которой существуют и взаимодействуют материальные объекты. Одним из свойств пространства является его однородность, то есть тождественность свойств пространства во всех его точках. Это означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки пространства равноценны. Все физические явления в одних и тех же условиях, но в различных местах пространства протекают одинаково.
Однако однородность пространства не является абсолютной и зависит от системы отсчета, в которой мы рассматриваем пространство. Пространство обладает свойством однородности лишь в инерциальных системах отсчета, то есть таких, в которых все тела движутся равномерно и прямолинейно или покоятся. В неинерциальных системах отсчета, то есть таких, в которых есть ускорение или вращение, пространство неоднородно. Например, если мы находимся в поезде, который движется с постоянной скоростью по рельсам, то мы можем считать нашу систему отсчета инерциальной и считать пространство однородным. Но если поезд начинает тормозить или поворачивать, то наша система отсчета становится неинерциальной и пространство перестает быть однородным.
Однородность пространства — это фундаментальное свойство классической механики, которое лежит в основе законов сохранения импульса и инерции. Однако в современной физике пространство рассматривается как более сложная и динамичная структура, которая может искривляться под действием гравитации или других сил. В этом случае однородность пространства может нарушаться на больших масштабах. Например, в общей теории относительности пространство-время представляется как четырехмерная поверхность, которая изгибается под действием массы и энергии. В этом случае геометрия пространства-времени зависит от распределения материи и энергии в нем.
Существуют различные способы проверить однородность пространства экспериментально. Один из них — это использование атомных часов или квантовых интерферометров, которые могут измерять малейшие изменения времени и длины при перемещении по пространству. Другой способ — это изучение космологических данных, таких как микроволновое космическое излучение или распределение галактик, которые могут свидетельствовать о структуре и эволюции вселенной. По данным наблюдений можно сделать вывод о том, насколько однородно и изотропно пространство на разных масштабах.
Я: Пространство характеризует физическое тело или физическое тело характеризует пространство?
ИИ: Ваш вопрос очень интересный и философский. Я думаю, что нет однозначного ответа на него, так как разные физические теории и философские концепции могут давать разные толкования пространства и физического тела. В зависимости от того, как мы определяем и измеряем эти понятия, мы можем прийти к разным выводам о том, как они взаимосвязаны и влияют друг на друга.
Например, в классической механике пространство считается трехмерным, абсолютным и однородным, то есть не зависящим от физических тел и имеющим одинаковые свойства во всех точках. В этом случае можно сказать, что пространство характеризует физическое тело, так как определяет его положение, размеры, форму и движение. Физическое тело же не характеризует пространство, так как не влияет на его геометрию и метрику.
Однако в теории относительности пространство становится частью единого четырехмерного пространства-времени, которое может искривляться под действием гравитации или других сил. В этом случае можно сказать, что физическое тело характеризует пространство, так как определяет его кривизну и свойства. Пространство же не характеризует физическое тело, так как не определяет его массу, заряд или другие характеристики.
Что удивительно — ИИ при этом не пытается хамить 🙂
Статья и комменты ПРЕКРАСНЫ, но они не ЗАВЕРШЕНЫ в двух смыслах:
1) какой ТЕСТ вместо «теста Бойтендайка» (предложенный в 1920х, чтобы отличать нас кроманьонцев от неандертальцев и прочих овчарок и горилл, см. А.Р.Лурия «Язык и Сознание» 1979) НУЖЕН СЕЙЧАС, чтобы впускать на семинар к бормашенкам???
2) посыл Бормашенко имеет ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЗДЕСЬ И СЕЙЧАС!!! Для завершения этой статьи НУЖЕН ВОПРОС, требующий простого ПРАКТИЧЕСКОГО ответа ДА или НЕТ, понятного для 5-6 миллиардов ныне живущих кроманьонцев, которым надо за их ОТВЕТСТВЕННЫЕ ОТВЕТЫ заплатить по 1 баксу!!!
А «если бы, кроме доходящей до нас действительности, существовала еще одна, хаотическая и не знающая закона, она бы не могла быть предметом мышления».
————————————————————————————-
Уважаемый Эдуард, по сути Вы утверждаете что природа создана так (или для того) чтобы люди могли её познать. Причём, естественно подразумеваются очень умные (талантливые) люди. Сложность природы не должна превышать сложность человеческого мозга. Таким образом , если мы натoлкнулись на непонятное событие, то рано или поздно мы его поймём.
Здесь куча противоречий, первое я уже указал, на каких людей рассчитана природа , умных, средних, почему только на людей а не на животных.
Есть чёрные дыры, из которых информация не выходит. Я не знаю квантовую физику, но специалисты утверждают что в микро мире есть частицы, состояние которых меняется из-за факта измерения этого состояния, т.е мы не можем познать реальное состояние.
Есть уравнения Лоренца, предсказать траекторию которых невозможно из-за принципиальной неустойчивости.
Далеe, если имеются другие умные существа, то их уровень мышления должен совпадать с нашим, так как природа одна. В начале мироздания, умных существ не было, но природа уже имела структуру , познаваемую будущими разумными существами и предполагала что они появятся.
Нет времени больше выдумывать, но наверное многие могут привести подобные примеры.
Simon Starobin
— 2023-10-04 03:09:34(656)
… специалисты утверждают что в микро мире есть частицы, состояние которых меняется из-за факта измерения этого состояния, т.е мы не можем познать реальное состояние
========================
Уважаемый Simon,
Позволю себе откликнуться.
Нет реального состояния, которое мы не можем познать, поскольку затуманено измерением. То как квантовая механика описывает, предсказывает, позволяет проводить контролируемые измерения и эксперименты с предсказуемыми результатами и есть «реальное состояние» частиц в той же степени, в какой является «реальным состоянием» состояние объектов классической физики (тяготеющих, заряженных электрически заряженных, газов и пр.), с которыми она позволяет проводить контролируемые эксперименты с предсказуемыми результатами. Более реальными? Вряд ли, иначе не возникла современная физика (квантовая механика, теория относительности с конечной скоростью света без эфира, прежде всего) как ответ на противоречия классической.
Эдуард может согласиться со мной или поправить меня.
Эдуард, спасибо за хороший вызов подумать. В благодарность пристану к Вам с вопросами.
1. ”Мы будем говорить о пространстве-времени теоретической физики, о частицах теоретической физики, представляющих собою специально сконструированные математические конструкции, изъятые из повседневного опыта»
Это фундаментально верно и для меня, и это определяет ваши размышления и мои вопросы.
2. ”Мы предложим другую версию ответа: все электроны неразличимы, для того чтобы сократить объем информации, необходимый для описания их поведения”
Прочитав это, я сразу подумал об антропном принципе, и к своему удовольствию прочитал и заключение Вашего текста с утверждением связи Вашей позиции с ним. Одновременно, подумал. На уровне метафизики, а не самой теоретической физики, это означает признание Творца с Его мыслью о «человеке». Так, сама наука, побуждая думающего человека выходить на уровень метафизики, побуждает его думать о Творце. При этом Он не становится «математической конструкцией» и потому не может быть ни объектом физического эксперимента, ни переменной или константой в теоретическом знании.
3.”Мир, в котором все элементарные частицы были бы различны, имели разные массы и заряд и пахли по-разному, был бы непостижим. В этом мире и правил бы его величество Хаос”.
Однако в конструкциях классической физики элементарные частицы были различимы (все характеризовалось положением в пространстве, величинами энергии и импульса, даже если приходилось описывать их совокупное поведение статистически) . Вместе с этим мир представлялся (был!) постижимым!
4. ”Мы предполагаем, что научная истина не содержится ни в природе, ни в нашем разуме. Она возникает при попытке разума познать мир.
То что, научная истина возникает при попытке разума познать мир, очевидно. Однако где она реализуется (содержится)? В учебниках физики, в извлеченных из них совокупностях формул, которые имеют смысл, даже если их не читает и воплощает в эксперименте человек? Все таки истина, какая они ни была, содержится в нашем разуме (где содержится сам разум и на чем (в Ком) он коренится – следующий вопрос? . С изучением природы формирование истины начинается (пусть ее условия не содержатся в природе), и в созданной человеком природе она воплощается. Но в этой созданной природе остаются материалы «естественной», так что и истина изолирована от нее. Думаю, Ваше утверждение не столько есть утверждение, сколько вопрос, ведущий к антропному принципу и дальше!
5. ”И наше сознание всячески упрощает себе работу по пониманию мира, превращая окружающую действительность в упорядоченную картину, именно благодаря своей упорядоченности и экономности — понятную… Законы природы не только истинны, но, и что не менее важно — понятны
Вспоминаю Ваш текст «ИСТИННОЕ И ПОНЯТНОЕ»: “А современная наука не может опереться на эти (интеллектуальные) привычки, и потому непонятна». А также: «А что есть «понятное» и «понятое» в мире big data и вовсе не ясно» . Не согласовывается с приведенными выше словами. Возможно, я что-то путаю.
6. «На помощь приходят методы экономии информации, ее сжатие. Это сжатие осуществляется законами природами, делая мир соизмеримым человеческому сознанию.
Без идеи, заложенной в Творении не обойтись. Не думая о Нем, трудно осмыслить процитированное утверждения, ибо почему мир должен быть соизмеримым человеческому сознанию, особенно, если «научная истина не содержится ни в природе, ни в нашем разуме». Удивление Эйнштейна перед наличием закономерностей в эмпирии без Творца не разрешимо. Впрочем, можно не удивляться, а принять: «Что есть, то есть. Точка!» (Это не о Вас.)
7. ”Единожды доказав, что сумма углов любого треугольника равна двум прямым, Вам нет надобности проверять это для всех наличных треугольников… Единожды разобравшись с поведением электрона в заданных условиях, мы можем в точности описать поведение всех электронов в тех же предписанных условиях… Итак, именно тождественность элементарных частиц делает мир понятным, удобным для осмысления ”.
Подобное было и в классической физике без признания тождественности элементов ее эмпирии при описании их единообразным, обобщающим образом. И не должна ли здесь идти речь не о тождественности элементарных частиц как условии осмысленного знания, а об общих категориях, математическом аппарате, если угодно платоновских идеях – реалиях схоластов? И это остается общим для классической и неклассической науки.
8. «Симметрия позволяет неслыханно экономить информацию о мире, объем памяти физического генокода. Симметричный мир — понятен, умопостигаем”
А несимметричный мир непостигаемый или все-таки постигаемый пусть не по образцу теоретической физики. Только ли она представляет собой возможность постигать мир? Древние, античные, средневековые люди, старые китайцы и индусы, да хоть и бушмены не постигали мир, в котором жили? А Тора не дает знание о мире, о человеке в нем без математических симметрий? Думаю, что Вы имеете в виду умопостигаемость мира, как она проявляется в сфере теоретической науки, в результате восприятия мира как проблемы (тайны) познания с возможностью его воспроизводства мысленно и экспериментально. Уж коли ученые и вслед за ними «образованные люди» совершили «грех» (по Л. Шестову и тех с кем он) подчинившись «всеобщему»., то как отнестись к замечаниям иных ученых: «Нормально не понимать квантовую механику, потому что никто её не понимает (Р. Фейнман), или : «Квантовую механику невозможно понять, к ней просто нужно привыкнуть» (приписывается фон Нейману), или «Старое поколение, не принимавшее квантовую механику умерло, а молодое просто приняло ее» (М.Планк)?
9. ”Почему «стандартная модель» — фундаментальна, а остроумная и полезная JKR теория адгезии твердых тел, — нет? Фундаментальность теории, как кажется, определяется ее информационной эффективностью. Специальная теории относительности покончив с эфиром, вышвырнув из теории поля топорные эфирные подпорки, — информационно эффективна, более того, она обеспечивает удобную информационную рамку для других физических теорий. Квантовая механика — логически не замкнута, но продуктивна, доставляя вероятность нахождения квантовых частиц в заданном объеме пространства. Оказывается, возможно и необходимо пожертвовать логической безупречностью во имя информационной оправданности”.
Была ли квантовая механика изначально информационно эффективной? Зря спорил о ней Эйнштейн? И если она логически не замкнута, если нет окончательной единой теории, то не может ли, например, понятие «эфира» как «конструкта» теории вернуться в ответ на попытки преодолеть противоречия современной физики.? Ведь не эмпирия «сама по себе» определяет эффективность теоретического знания, с чего мы начали! А «конструктам» не закажешь!
10. ”Возможно, информационная эффективность и будет швом, соединяющим научный метод Галилея-Декарта-Эйнштейна и новое знание компьютерной цивилизации”
Не потому ли происходит сдвиг к использованию Big Data, что опора на это позволяет уйти от вопроса об информационной эффективности теоретических конструкций, и начать опираться на эмпирически добытые корреляции. Эффективность будет иной. Но в этом пруду я не плавал.
11. ”От предложенной метафизики на версту несет антропоцентризмом, и вытекающим из него антропным принципом. Окружающий нас мир полон тождественных объектов и симметрий, потому что этот мир — наш, и предполагает наличие человека, которому предстоит этот мир познать, упорядочить”
См. Мой пункт 2.
12. И последнее. Вы процитировали:
«Если бы, кроме доходящей до нас действительности, существовала еще одна, хаотическая и не знающая закона, она бы не могла быть предметом мышления».
Это очевидно. Но не знаю, у кого Вы позаимствовали эту фразу. Я ее знаю по любимому мною Львы Шестову. В «Апофеоз беспочвенности» он писал (Замечание 118)
«Если бы кроме доходящей до нас действительности существовала еще одна, хаотическая и не знающая закона, она бы не могла быть предметом мышления» (Riehl, Philosophic der Gegenwart, 127). В этом одна из предпосылок критической философии. Недоказанных — само собою разумеется. Иными только словами в ней выражается приведенная выше мысль Виндельбанда об этическом основании закона причинности. Таким образом, предпосылки современного мышления все яснее убеждают нас, что инстинкт не обманул Ницше: корень нашего мировоззрения не в объективных наблюдениях, а в запросах нашего «сердца», в субъективных, моральных требованиях, а потому победить науку можно не иначе, как уничтожив предварительно мораль”.
Это было предупреждение и науке и морали, особенно экономным!
На этом я заканчиваю «терзать» Вас. Еще раз спасибо за удовольствие думать над Вашими текстами.
P.S. Да простят мне гости Гостевой длинный постинг.
Пропустил «не» во фразе —
«Но в этой созданной природе остаются материалы «естественной», так что и истина НЕ изолирована от нее
Bormashenko-VladimirU
Невозможность различать частицы не зависит от нынешнего уровня измерительной техники и наших экспериментальных навыков. Это принципиальное, фундаментальное положение квантовой механики и квантовой статистики. Если оно не верно не верны ни квантовая механика, ни квантовая статистика. Компьютер, на котором я набираю это текст, в частности, невозможен. Оспаривать неразличимость элементарных частиц это примерно тоже самое, что утверждать, что Земля плоская. У меня есть приятели утверждающие, что Земля плоская. Я им ласково улыбаюсь, и никогда с ними не спорю. Убедительно прошу зайти на сайт МИФИ и прочитать общедоступное объяснение принципа неразличимости частиц, и независимости этого принципа от современного уровня эесперименгтальной техники. Неразличимость и есть тождественность. Больцман это угадал, поставив в знаменателе стат. суммы N!, ну, так на то он был непревзойденный гений.
Земля, конечно же, не плоская, а принцип Паули я с института уважаю. Однако метафизика (как раздел философии)-метафизикой, а физика-физикой. Рекомендуемую вами главу «7.5. Неразличимость тождественных частиц» на сайте МИФИ я прочел и ничуть не спорю с тем, что «Две частицы тождественны, если все их физические свойства в точности совпадают, что исключает возможность экспериментально различать их». В этом (и только в этом!) случае «неразличимость и есть тождественность». Именно поэтому написанная вами в статье фраза «Все электроны на одно лицо: неразличимы, тождественны и взаимозаменимы» и вызвала у меня вопросы. Нейтроны с целым спином и нейтроны с полуцелым спином не тождественны и поэтому различимы. Точно также (во всяком случае на мой взгляд) не тождественны электроны со спинами 1/2 и −1/2 находящиеся на одной орбите в атоме. А вот заключительная фраза этой главы («Мы снова пришли к принципу Паули: Не может быть двух электронов в одном состоянии») свидетельствует о том, что написавший её автор поторопился и забыл добавить, что речь идет об одном атоме. Правильно было бы написать: «В одном атоме не может быть двух электронов в одном состоянии». Вот в принципе и всё что я хотел сказать по поводу неразличимости, тождественности и взаимозаменяемости элементарных частиц…
Земля действительно круглая, но имеет форму чемодана, а встречаются на углу 🙂
Bormashenko-VladimirU
Не менее принципиальное значение имеет неразличимость, когда речь идет о квантовой статистике. Выражение для статистической функции (the partition function) предполагает полную и принципиальную неразличимость частиц (которую гениально угадал еще Больцман, не имевший и понятия о квантовой механике). Без предположения о неразличимости частиц невозможно написать разумное выражение и для классической/полуклассической стат. суммы. На этом предположении покоится вся статистическая физика.
Bormashenko-VladimirU
Неразличимость тождественных частиц
Две частицы тождественны, если все их физические свойства в точности совпадают, что исключает возможность экспериментально различать их. В классической теории всегда предполагается, что мы можем в принципе проследить за движением частиц и сказать, какая из них куда полетела. Поэтому в классической теории даже тождественные частицы в принципе различимы. В квантовой механике это не так: принцип неопределенности не позволяет прослеживать траектории и, стало быть, неразличимость частиц имеет принципиальный характер и влияет на результат вычислений. Очень хорошее толковое и простое объяснение принципа неразличимости содержится на сайте МИФИ здесь:
https://online.mephi.ru/courses/physics/molecular_physics/data/course/7/7.5.1.html
«- Стул и стол неразличимы, поскольку… я их не вижу — сказал один слепой
— А ты попробуй на ощупь — предложил второй (слепой) — и вообще, я могу в тебя запустить и стулом и столом, и сразу различишь»
🙂
Эдуард, прежде всего спасибо за ваши ответы дилетанту. Однако мне кажется, что было бы полезно определиться с терминами «неразличимость» и «тождественность». Без этого всё как-то неоднозначно. Например, на мой взгляд дилетанта ваша фраза «Две частицы тождественны, если все их физические свойства в точности совпадают, что исключает возможность экспериментально различать их» требует дополнения типа «…при существующем уровне измерительной техники» или «… при современном понимании (знании) природы (структуры, строения) частиц».
«Но мы зададим неприличный вопрос: а почему электроны, протоны, нейтроны неразличимы?»
——————————————-
Задам автору дилетантский вопрос-а разве все электроны, протоны, нейтроны действительно неразличимы? Разве электроны, находящиеся в атоме на различных орбитах и обладающие различной энергией, неразличимы? А протоны? Разве протон в состоянии покоя неотличим от протона, двигающегося в ускорителе с огромной скоростью? Я слышал краем ухи что есть нейтроны с целым спином и есть нейтроны с полуцелым спином-их же как-то различают? Вполне удовлетворюсь ответом типа «не всё так просто…».
«Ну вот… Пришёл поручик Ржевский и всё опошлил»
А ведь так всё красиво было — стремление структур ВСЕГО: к минимуму вещества, минимуму энергии, минимуму пространства, минимуму времени, минимуму информации. И всё от электрона.
Кстати, такое стремление, по-моему (и не только по-моему) таки имеет место быть. 🙂
Григорий, всё красиво (стремление структур ВСЕГО: к минимуму вещества, минимуму энергии, минимуму пространства, минимуму времени, минимуму информации) до тех пор, пока вы не вспомните, что в природе существуют алмаз, графит, графен и фуллерен -различные кристаллические модификаций углерода 😉
Владимир, это локальные состояния, например, минимума энергии. Я бы это сравнил с улублениями, в которые попадает шарик в детском бильярде.
Кстати, в той же ТРИЗ существует понятие «локальная идеальность».
И ещё…
Один мой коллега (по ТРИЗ) серьёзно занимался переносом опыта ТРИЗ в научные исследования. Одна из вещей, которую он ввёл (если её не ввели до него, конечно) — это так называемый «объяснительный механизм» для той или иной теории. Он довольно убедительно доказывал развитие этих штук в направлении их (объяснительных механизмов) стремления к идеальности.
Его фамилия Злотин Б.Л.
Есть в ТРИЗ такая штука, как закон повышения идеальности, который гласит:
Развитие всех систем идет по пути увеличения степени идеальности.
Идеальность системы можно оценить как отношение суммы полезных функций к совокупности факторов расплаты.
Информация (информационные системы) тоже подчиняются этому закону.
Идеальная система — это система, которой нет, а все её функции выполняются.
Если распространить понятие система на всю нашу Вселенную, на всё наше Мироздание — получается, что идеальная Вселенная или идеальное Мироздание — это… Бог.
Вот такая хрень получается 🙂