Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время - От кризиса в физике к будущему вселенной

Этот вопрос приводит нас в круг вопросов, которые легко поставить, но на которые тяжело ответить. Что такое математика? Почему она приходит в науку?

к оглавлению

Математические объекты создавались из чистого разума. Мы не открываем параболу в природе, мы изобретаем ее. Парабола, или окружность или прямая линия есть идея. Она должна быть сформулирована, и затем зафиксирована в определении. 'Окружность есть набор точек, равноудаленных от отдельной точки. ... Парабола есть набор точек, равноудаленных от точки и от линии' . Раз мы имеем понятие, мы можем непосредственно из определения кривой вывести ее свойства. Как мы изучали в курсе геометрии старших классов, это рассуждение может быть формализовано в виде доказательства, каждый аргумент которого следует из предыдущего аргумента по простым правилам вывода. И наблюдение или измерение не играют роли ни на одном этапе этого формального процесса доказательства [2].

Рисунок может аппроксимировать свойства, продемонстрированные доказательством, но всегда неидеально. То же самое верно для кривых, которые мы находим в мире: изгиб спины кошки, когда она потягивается, или тросы висячего моста. Они только приблизительно будут следовать математической кривой; когда мы приглядимся более тщательно, всегда будет некоторое несовершенство в реализации. Итак, основной парадокс математики: Вещи, которые она изучает, нереальны, однако они почему-то проливают свет на реальность. Но как? Соотношение между реальностью и математикой далеко не очевидно даже в этом простом случае.

Вы можете удивиться, сколько математики нужно изучить вместе с изучением гравитации. Но это необходимое отвлечение, поскольку математика находится в сердце тайны времени так же, как и гравитация, и мы должны разобраться, как математика соотносится с природой в таком простом случае как падение тел вдоль кривых. В противном случае, когда мы доберемся до сегодняшней эры и столкнемся с утверждениями типа 'Вселенная есть четырехмерное пространственно-временное многообразие', мы окажемся без руля. Не поплавав в водах, достаточно мелких для нас, чтобы увидеть дно, мы будем легкой добычей мистификаторов, которые захотят продать нам радикальные метафизические фантазии под видом науки.

Хотя совершенная окружность и парабола никогда не встречаются в природе, они разделяют с природными объектами одну особенность: сопротивляемость манипуляциям со стороны нашей фантазии и нашего желания. Число π - отношение длины окружности к ее диаметру - суть идея. Но как только его концепция изобретена, его величина становится объективным свойством, одним из тех, что

к оглавлению

должны быть открыты с помощью дальнейших рассуждений. Предпринимались попытки законодательно определить величину π, и они приводили к глубокому недоразумению. Никакое количество желания не сделает величину π хоть сколько-нибудь другой, чем она есть. То же самое верно для всех других свойств кривых и других объектов математики; эти объекты таковы, каковы они есть, и мы можем быть правыми или ошибаться в отношении их свойств, но мы не можем изменить их.

Большинство из нас преодолели нашу неспособность летать. В конечном счете, мы признаем, что мы не имеем влияния на многие аспекты природы. Но не тревожит ли слегка, что имеются концепции, существующие только в наших разумах, чьи свойства также объективны и независимы от наших желаний, как вещи природы? Мы изобретаем кривые и числа математики, но с момента, как мы их изобрели, мы не можем их поменять.

Но даже если кривые и числа имеют сходство с объектами естественного мира по стабильности их свойств и по их сопротивляемости нашей воле, они не те же самые, что и природные объекты. У них нет одного базового свойства, присущего каждой отдельной вещи в природе. Здесь в реальном мире всегда имеет место некоторый момент времени. Все, что мы знаем в мире, участвует в течении времени. Каждое наблюдение, которое мы делаем о мире, можно датировать. Каждый из нас и все, что мы знаем о природе, существует в интервале времени; до или после этого интервала мы и наши знания не существуем.

Кривые и другие математические объекты не живут во времени. Величина π не появляется с даты, до которой она была другой или неопределенной и после которой она изменится. Если верно, что две параллельные линии на плоскости никогда не встречаются, как определено Евклидом, то это всегда было и всегда будет верным. Утверждения о математических объектах, подобных кривым и числам, верны в том смысле, который не нуждается ни в какой оговорке по отношению ко времени. Математические объекты переступают пределы времени. Но как что-нибудь может существовать без существования во времени? [3].