Что такое в физике ф: Фи (буква) – это… Что такое Фи (буква)?

Содержание

УЦЕНКА! Задачи и вопросы по физике (Гладкова Р.А., Цодиков Ф.С.)

Учебное пособие составлено в соответствии с программой по физике для средних специальных учебных заведений и согласовано с учебником Л.С. Жданова <<Физика для средних специальных учебных заведений>>; содержит 2125 задач и вопросов разной степени сложности и 104 примера, в которых даны не только подробные решения, но и различные методы решений. Ко всем задачам и вопросам даны ответы, к наиболее трудным – решения или указания к ним. В приложении приведены основные формулы и справочный табличный материал.

Для средних специальных учебных заведений, учащихся средних школ, слушателей подготовительных отделений вузов и лиц, занимающихся самообразованием.

noindent Рецензент: преподаватель Московского экономико-энергетического колледжа Р.А. Дондукова

Автор
Под редакцией Под ред.
Р.А. Гладковой
Издательство ООО “Физматлит”
Дата издания 2006
Кол-во страниц 384
ISBN
978-5-9221-0637-5
Тематика Физика.
Химия. Биология (егэ,вуз)
№ в каталоге 637
Вес книги 500 г

Категории: Уцененные книги. РАСПРОДАЖА

Теги: Распродажа Уценка SALE Скидки

УМК Физика. Кабардин О.Ф. Архимед (7-9), Вебинары — Группа компаний «Просвещение»

  • 23 октября 2020, 14:00

    Динамика. От опыта к задачам

    Ведущий вебинара: Корнильев Игорь Николаевич – кандидат ф-м. наук, автор УМК “Физика”

  • 21 февраля 2018, 16:00

    Цикл вебинаров «Готовим к ЕГЭ: учим решать задачи». Лекция 2. Обучение решению задач по кинематике и динамике →

    Ведущий вебинара: Генденштейн Лев Элевич, кандидат физико-математических наук, учитель-методист высшей квалификационной категории, ведущий автор УМК «Физика» для 7–9 и 10–11 классов издательства «БИНОМ.

    Лаборатория знаний»

  • 19 февраля 2018, 16:00

    Электромагнитные колебания и волны →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • 12 февраля 2018, 16:00

    Механические колебания и волны →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • 29 января 2018, 14:00

    Примеры решения задач по теме «Явления электромагнитной индукции и самоиндукции» →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вёшки», автор издательства «Просвещение»

  • 26 января 2018, 14:00

    Реализация технологии проблемного обучения на уроках физики как одного из требований ФГОС ООО на основе УМК по физике →

    Ведущий вебинара: Емельяненко Наталья Владимировна, методист редакции физики и химии Центра естественно-математического образования издательства «Просвещение»

  • 22 января 2018, 14:00

    Примеры решения задач по теме «Магнитное поле.

    Силы Ампера и Лоренца» →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • 25 декабря 2017, 9:00

    Примеры решения задач по теме: «Токи в различных средах» →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • 1 декабря 2017, 9:00

    Примеры решения задач по теме «Постоянный ток» →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • 16 ноября 2017, 16:00

    Электростатика. Потенциал. Электроемкость. Энергия электрического поля. Примеры решения задач →

    Ведущий вебинара: Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физико-математических наук, профессор, учитель физики международной гимназии «Новые Вешки», автор издательства «Просвещение»

  • Издания | Библиотечно-издательский комплекс СФУ

    Все года изданияТекущий годПоследние 2 годаПоследние 5 летПоследние 10 лет

    Все виды изданийУчебная литератураНаучная литератураЖурналыМатериалы конференций

    Все темыЕстественные и точные наукиАстрономияБиологияГеографияГеодезия. КартографияГеологияГеофизикаИнформатикаКибернетикаМатематикаМеханикаОхрана окружающей среды. Экология человекаФизикаХимияТехнические и прикладные науки, отрасли производстваАвтоматика. Вычислительная техникаБиотехнологияВодное хозяйствоГорное делоЖилищно-коммунальное хозяйство. Домоводство. Бытовое обслуживаниеКосмические исследованияЛегкая промышленностьЛесная и деревообрабатывающая промышленностьМашиностроениеМедицина и здравоохранениеМеталлургияМетрологияОхрана трудаПатентное дело. Изобретательство. РационализаторствоПищевая промышленностьПолиграфия. Репрография. ФотокинотехникаПриборостроениеПрочие отрасли экономикиРыбное хозяйство. АквакультураСвязьСельское и лесное хозяйствоСтандартизацияСтатистикаСтроительство. АрхитектураТранспортХимическая технология. Химическая промышленностьЭлектроника. РадиотехникаЭлектротехникаЭнергетикаЯдерная техникаОбщественные и гуманитарные наукиВнешняя торговляВнутренняя торговля. Туристско-экскурсионное обслуживаниеВоенное делоГосударство и право. Юридические наукиДемографияИскусство. ИскусствоведениеИстория. Исторические наукиКомплексное изучение отдельных стран и регионовКультура. КультурологияЛитература. Литературоведение. Устное народное творчествоМассовая коммуникация. Журналистика. Средства массовой информацииНародное образование. ПедагогикаНауковедениеОрганизация и управлениеПолитика и политические наукиПсихологияРелигия. АтеизмСоциологияФизическая культура и спортФилософияЭкономика и экономические наукиЯзыкознаниеХудожественная литератураХудожественные произведения

    Все институтыВоенно-инженерный институтБазовая кафедра специальных радиотехнических системВоенная кафедраУчебно-военный центрГуманитарный институтКафедра ИТ в креативных и культурных индустрияхКафедра истории России, мировых и региональных цивилизацийКафедра культурологии и искусствоведенияКафедра рекламы и социально-культурной деятельностиКафедра философииЖелезногорский филиал СФУИнженерно-строительный институтКафедра автомобильных дорог и городских сооруженийКафедра инженерных систем, зданий и сооруженийКафедра проектирования зданий и экспертизы недвижимостиКафедра строительных конструкций и управляемых системКафедра строительных материалов и технологий строительстваИнститут архитектуры и дизайнаКафедра архитектурного проектированияКафедра градостроительстваКафедра дизайнаКафедра дизайна архитектурной средыКафедра изобразительного искусства и компьютерной графикиИнститут горного дела, геологии и геотехнологийКафедра геологии месторождений и методики разведкиКафедра геологии, минералогии и петрографииКафедра горных машин и комплексовКафедра инженерной графикиКафедра маркшейдерского делаКафедра открытых горных работКафедра подземной разработки месторожденийКафедра технической механикиКафедра технологии и техники разведкиКафедра шахтного и подземного строительстваКафедра электрификации горно-металлургического производстваИнститут инженерной физики и радиоэлектроникиБазовая кафедра “Радиоэлектронная техника информационных систем”Базовая кафедра инфокоммуникацийБазовая кафедра физики конденсированного состояния веществаБазовая кафедра фотоники и лазерных технологийКафедра нанофазных материалов и нанотехнологийКафедра общей физикиКафедра приборостроения и наноэлектроникиКафедра радиотехникиКафедра радиоэлектронных системКафедра современного естествознанияКафедра теоретической физики и волновых явленийКафедра теплофизикиКафедра экспериментальной физики и инновационных технологийКафедры физикиИнститут космических и информационных технологийБазовая кафедра “Интеллектуальные системы управления”Базовая кафедра геоинформационных системКафедра высокопроизводительных вычисленийКафедра вычислительной техникиКафедра информатикиКафедра информационных системКафедра прикладной математики и компьютерной безопасностиКафедра разговорного иностранного языкаКафедра систем автоматики, автоматизированного управления и проектированияКафедра систем искусственного интеллектаИнститут математики и фундаментальной информатикиБазовая кафедра вычислительных и информационных технологийБазовая кафедра математического моделирования и процессов управленияКафедра алгебры и математической логикиКафедра высшей и прикладной математикиКафедра математического анализа и дифференциальных уравненийКафедра математического обеспечения дискретных устройств и системКафедры высшей математики №2афедра теории функцийИнститут нефти и газаБазовая кафедра пожарной и промышленной безопасностиБазовая кафедра проектирования объектов нефтегазового комплексаБазовая кафедра химии и технологии природных энергоносителей и углеродных материаловКафедра авиационных горюче-смазочных материаловКафедра бурения нефтяных и газовых скважинКафедра геологии нефти и газаКафедра геофизикиКафедра машин и оборудования нефтяных и газовых промысловКафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторожденийКафедра технологических машин и оборудования нефтегазового комплексаКафедра топливообеспеченя и горюче-смазочных материаловИнститут педагогики, психологии и социологииКафедра информационных технологий обучения и непрерывного образованияКафедра общей и социальной педагогикиКафедра психологии развития и консультированияКафедра современных образовательных технологийКафедра социологииИнститут торговли и сферы услугБазовая кафедра таможенного делаКафедра бухгалтерского учета, анализа и аудитаКафедра гостиничного делаКафедра математических методов и информационных технологий в торговле и сфере услугКафедра технологии и организации общественного питанияКафедра товароведения и экспертизы товаровКафедра торгового дела и маркетингаОтделение среднего профессионального образования (ОСПО)Институт управления бизнес-процессамиКафедра бизнес-информатики и моделирования бизнес-процессовКафедра маркетинга и международного администрированияКафедра менеджмент производственных и социальных технологийКафедра цифровых технологий управленияКафедра экономики и управления бизнес-процессамиКафедра экономической и финансовой безопасностиИнститут физ. культуры, спорта и туризмаКафедра медико-биологических основ физической культуры и оздоровительных технологийКафедра теоретических основ и менеджмента физической культуры и туризмаКафедра теории и методики спортивных дисциплинКафедра физической культурыИнститут филологии и языковой коммуникацииКафедра восточных языковКафедра журналистики и литературоведенияКафедра иностранных языков для гуманитарных направленийКафедра иностранных языков для естественнонаучных направленийКафедра иностранных языков для инженерных направленийКафедра романских языков и прикладной лингвистикиКафедра русского языка и речевой коммуникацииКафедра русского языка как иностранногоКафедра теории германских языков и межкультурной коммуникацииИнститут фундаментальной биологии и биотехнологииБазовая кафедра “Медико-биологические системы и комплексы”Базовая кафедра биотехнологииКафедра биофизикиКафедра водных и наземных экосистемКафедра геномики и биоинформатикиКафедра медицинской биологииИнститут цветных металлов и материаловеденияБазовая кафедра “Технологии золотосодержащих руд”Кафедра автоматизации производственных процессов в металлургииКафедра аналитической и органической химииКафедра инженерного бакалавриата СDIOКафедра композиционных материалов и физико-химии металлургических процессовКафедра литейного производстваКафедра металловедения и термической обработки металловКафедра металлургии цветных металловКафедра обогащения полезных ископаемыхКафедра обработки металлов давлениемКафедра общаей металлургииКафедра техносферной безопасности горного и металлургического производстваКафедра физической и неорганической химииКафедра фундаментального естественнонаучного образованияИнститут экологии и географииКафедра географииКафедра охотничьего ресурсоведения и заповедного делаКафедра экологии и природопользованияИнститут экономики, государственного управления и финансовБазовая кафедра цифровых финансовых технологий Сбербанка РоссииКафедра бухгалтерского учета и статистикиКафедра международной и управленческой экономикиКафедра социально-экономического планированияКафедра теоретической экономикиКафедра управления человеческими ресурсамиКафедра финансов и управления рискамиКрасноярская государственная архитектурно-строительная академияКрасноярский государственный технический университетКрасноярский государственный университетМежинститутские базовые кафедрыМежинститутская базовая кафедра “Прикладная физика и космические технологии”Политехнический институтБазовая кафедра высшей школы автомобильного сервисаКафедра конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производствКафедра материаловедения и технологии обработки материаловКафедра машиностроенияКафедра прикладной механикиКафедра робототехники и технической кибернетикиКафедра стандартизации, метрологии и управления качествомКафедра тепловых электрических станцийКафедра теплотехники и гидрогазодинамикиКафедра техногенных и экологических рисков в техносфереКафедра техносферной и экологической безопасностиКафедра транспортаКафедра транспортных и технологических машинКафедра химииКафедра электроэнергетикиХакасский технический иститутЮридический институтКафедра гражданского праваКафедра иностранного права и сравнительного правоведенияКафедра конституционного, административного и муниципального праваКафедра международного праваКафедра предпринимательского, конкурентного и финансового праваКафедра теории и истории государства и праваКафедра теории и методики социальной работыКафедра трудового и экологического праваКафедра уголовного праваКафедра уголовного процеса и криминалистики

    По релевантностиСначала новыеСначала старыеПо дате поступленияПо названиюПо автору

    Лаборатории

    Научные результаты:

    На кафедре радиохимии Химического Факультета МГУ собран лабораторный рентгеновский спектрометр с высоким энергетическим разрешением, который позволяет получать высококачественные данные различными методами рентгеновской спектроскопии (https://xas.

    chem.msu.ru/ru/lab-ru/oborudovanie/9-x-ray-spectrometer). Проводится синтез актинид- и лантонид-содержащих материалов и их характеризация несколькими методами рентегновской спектроскопи в комбинации с другими методами синхротронного излучения. Также проводится теоретическое моделирование спектров поглощения и расчеты электронной структуры различными методами.

    Результаты проводимых в лаборатории исследований позволяют получить сведения об основных свойствах материалов на основе актинидов и лантанидов и улучшают понимание механизмов различных химических реакций с An/Ln на атомном уровне. С практической точки зрения исследования направлены на решение таких задач как: безопасность обращения и захоронения радиоактивных отходов, физико-химические процессы, сопровождающие поведение радионуклидов в окружающей среде и потенциальное применение f-электронных систем в каталитических процессах в биомедицине (включая ядерную медицину) и фотохимии.

    Образование и переподготовка кадров:

    1) Были проведены следующие серии лекций:

    • Серия лекций «Современные физико-химические методы в радиохимии и не только», в дистанционном режиме с участием российских и иностранных преподавателей;
    • Серия лекций «Синхротронные методы спектроскопии с высоким разрешением: Эксперимент и Теория”;
    •  Серия лекций: «Рентгеновская Спектроскопия Поглощения: Эксперимент, Теория, Анализ и Обработка Данных».

    2) Проведено несколько стажировок для студентов в центре European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Франция) сроком от нескольких недель до 6 месяцев.

    Сотрудничество:

    European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Франция), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR, Германия), Synchrotron SOLEIL (Франция), Karlsruher Institut für Technologie (Германия), Uppsala University (Швеция), University of Helsinki (Финляндия), Umeå University (Швеция), Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” (Россия).

    Факультеты и институт

    Об институте


    Доцент, организующий учебно-воспитательную работу в институте – к.ф.-м.н., доцент Пушкарева Татьяна Алексеевна
    Доцент, организующий учебно-воспитательную работу в институте – к.с.-х.н., доцент Попеляева Наталья Николаевна
    Секретарь – Сафонова Вера Сергеевна
    Секретарь – Миронова Надежда Николаевна

    В настоящее время в институте  обучается 400 студентов.

    ФМИТИ готовит специалистов по следующим учебным специальностям:

    Очное отделение бакалавриата, специалитета:

    • 01.03.01 Математика
    • 02.03.01 Математика и компьютерные науки
    • 03.03.02 Физика
    • 44.03.05 Педагогическое образование профиль физика и информатика
    • 35.03.01 Лесное дело
    • 35.03.06 Агроинженерия
    • 35.03.07 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
    • 35.03.04 Агрономия
    • 36.05.01 Ветеринария

    Заочное отделение:

    • 44.03.01 Педагогическое образование профиль информатика
    • 35.03.01  Лесное дело
    • 35.03.04 Агрономия

    Магистратура:

    • 01.04.01 Математика “Комплексный анализ”
    • 35.04.04 “Агрономия”, профиль “Агрономия”
    • 44. 04.01  Педагогическое образование, профиль Робототехника

    Аспирантура

    • 01.06.01 Математика и механика 
    • 35.06.01 Сельское хозяйство 
    • 36.06.01 Ветеринария и зоотехния 

    История создания

    Физико-математический и инженерно-технологический институт (ФМИТИ) организован 01.04.2017 г. на базе физико-математического факультета, факультета агротехнологий и ветеринарной медицины, аграрного колледжа. Объединение таких важнейших для университета структур, реализующих как направления подготовки высшего образования, так и СПО по программам подготовки специалистов среднего звена, позволит эффективно выполнять мероприятия стратегии развития университета. Консолидация ресурсной базы позволяет повысить показатели эффективности во всех видах деятельности, присущих вузу (научной, учебной, воспитательной, методической).

    Создание ФМИТИ именно в таком сочетании структур, ведет к выполнению главной цели университета, заявленной в Политике качества: “Развитие университета как современного образовательного, научного и культурного центра Республики Алтай, осуществляющего качественную подготовку конкурентоспособных специалистов, способных обеспечить устойчивое развитие региона”.

    Программа развития ФМИТИ на на 2018-2022 гг.

    Историческая справка о структурах, вошедших в состав ФМИТИ.

    Факультет агротехнологий и ветеринарной медицины.

    Факультет создан в составе университета в 1993 году. Обучение осуществлялось по двум специальностям: агрономия и ветеринария. В 2008 году получены лицензии на специальности “Механизация сельского хозяйства” и “Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции”. В 2013 начата подготовка бакалавров по направлению 250100.62 “Лесное дело”.

    В 2013 году Сельскохозяйственный факультет переименован в факультет Агротехнологий и ветеринарной медицины.

    Физико-математический факультет.

    Горно-Алтайский государственный педагогический институт был организован по Постановлению Совета Министров СССР как учительский институт с двухлетним сроком обучения в 1949 году. В институт входило физико-математическое отделение. В 1953 году учительский институт был реорганизован в педагогический и в нем был выделен физико-математический факультет. В 1960 году ФМФ был переведен в г. Бийск, а в 1966 – вновь был открыт в г. Горно-Алтайске.

    В 2013 году были открыты направления подготовки 02.03.01 “Математика и компьютерные науки” бакалавриат и магистратура 01.04.01 “Комплексный анализ”.

    Сотрудничество

    Институт поддерживает научно-методические связи со следующими университетами и институтами: Новосибирский государственный университет, Кемеровский государственный университет, Алтайский государственный университет, Томский государственный университет, Институт Гидродинамики им М.А. Лаврентьева СО РАН, Институт Математики им С.Л. Соболева СО РАН, Алтайская государственная педагогическая академия, Челябинский государственный педагогический университет, Челябинский государственный университет, Томский политехнический университет, Институт геофизики УрО РАН (г. Екатеренбург), Институт солнечной-земной физики СО РАН (г. Иркутск), Физико-технический институт им. А.Ф. Иофф (г. Санкт-Петербург), Институт физики полупроводников Со РАН (г. Новосибирск), Институт геофизических исследований Национального ядерного центра Республики Казахстант (г. Курчатов), Институт водных и экологических проблем СО РАН, Алтайский государственный аграрный университет, Новосибирский государственный аграрный университет, Бийский технологический институт АГТУ.

    Кроме того, поддерживаются связи с профессиональными образовательными организациями Алтайского края, Томской, Омской и Новосибирской областей.

    Институтом осуществляются связи с вузами России, Казахстана, Индии по различным направлениям деятельности, проведению стажировок, обмену студентами, обучению в магистратуре и защите кандидатских диссертаций

    Академическая мобильность

    1. Д.ф.-м.н., доцент Тетенов А. В. принимал участие в тематической программе по пространствам Тейхмюллера и их связям с Геометрией, Топологий и Динамикой, проводимой The Fields Institute for Research in Mathematical Sciences в г. Торонто (Канада) c 18 августа по 5 сентября 2018 года. Программа включала участие в Летней школе по теории Тейхмюллера (20-24 августа), в работе школы по Геометрии Пространств Тейхмюллера (27-31 августа), выступления на семинаре по Динамике и ее связям с теорией Тейхмюллера (4 сентября).
    2. Рупасова Г.Б. (к.п.н.), Ваулин Д.А. (ст. преподаватель) проводили экспресс-обучение школьников в Киргизии (г. Бишкек) по математике и физике. Провели и для учителей обучающий семинар.

    Защита кандидатских диссертаций в 2018-2020 гг.

    1. Успешная защита кандидатской диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук – сотрудник лаборатории робототехники, выпускник аспирантуры Горно-Алтайского государственного университета Дмитрий Владимирович Кудин.
    2. Успешная защита кандидатской диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук – преподаватель кафедры физики, математики и информатики Алмадакова Галина Васильевна.
    3. Успешная защита кандидатской диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук – преподаватель кафедры физики, математики и информатики Богданова Рада Александровна.

    ФМИТИ участник проектов:

    1. Проект «Интеграция «Школа-вуз»
    2. Проект «Модернизация системы ДПО под потребности социально-экономического развития РА и рынка труда»
    3. Проект «Разработка и реализация модели целевого обучения специалистов сельскохозяйственного профиля для РА и сопредельных территорий»

    Учебно-научные подразделения

    Лаборатория робототехники
    Научно-исследовательская лаборатория “Инновационные образовательные технологии”
    Научно-исследовательская лаборатория геофизики
    Ветеринарная клиника
    Агробиологическая станция

    Последнее обновление: 10 января 2022 г. Составитель: Поп Е.Н.


    Что такое сознание? Некоторые новые взгляды из нашего физического проекта — Стивен Вольфрам Письма

    «А как же Сознание?»

    Годами я отбивался от него. Я буду рассказывать о своих открытиях в вычислительной вселенной, о вычислительной несводимости и о своем Принципе вычислительной эквивалентности, и люди спросят: «Итак, что это значит для сознания?» А я скажу “это скользкая тема”. И я начну говорить о последовательности: жизнь, разум, сознание.

    Я спрошу: «Каково абстрактное определение жизни?» Мы знаем о жизни на Земле со всеми ее РНК и белками и другими деталями реализации. Но как обобщить? Что такое жизнь вообще? И я утверждаю, что на самом деле это просто вычислительная сложность, которая, согласно Принципу вычислительной эквивалентности, происходит повсеместно. Тогда я расскажу об интеллекте. И я утверждаю, что это одно и то же. Мы знаем случай человеческого интеллекта. Но если обобщить, то это просто вычислительная сложность — и она вездесуща.И поэтому вполне резонно сказать, что «погода думает сама по себе»; это просто ум, чьи детали и «цели» не соответствуют нашему существующему человеческому опыту.

    Я всегда неявно предполагал, что сознание — это просто продолжение одной и той же истории: что-то, что, если рассматривать его в достаточно общем виде, является просто особенностью вычислительной сложности и, следовательно, довольно повсеместно. Но из нашего физического проекта — и особенно из размышлений о его последствиях для основ квантовой механики — я начал понимать, что по своей сути сознание на самом деле представляет собой нечто иное.Да, его реализация требует вычислительной сложности. Но его суть не столько в том, что может произойти, сколько в том, чтобы иметь способы интегрировать происходящее, чтобы сделать его каким-то образом связным и позволить сформироваться тому, что мы могли бы назвать «определенными мыслями».

    И вместо того, чтобы сознание было чем-то за пределами «обобщенного интеллекта» или общей вычислительной сложности, теперь я вижу в нем своего рода «шаг вниз» — как нечто, связанное с упрощенными описаниями вселенной, основанными на использовании лишь ограниченного объема вычислений.Вначале не очевидно, что понятие сознания, определенное таким образом, могло бы постоянно существовать в нашей вселенной. И действительно, возможность его, по-видимому, связана с глубинными особенностями формальной системы, лежащей в основе физики.

    В конце концов, во Вселенной происходит много такого, что в каком-то смысле находится «за пределами сознания». Но ключевое понятие сознания имеет решающее значение для всего нашего способа видения и описания Вселенной — и на самом фундаментальном уровне это то, что заставляет нас думать, что Вселенная имеет определенные законы и поведение.

    Сознание — это тема, которая обсуждалась и обсуждалась веками. Но меня удивило то, что с учетом того, что мы узнали из исследования вычислительной вселенной и особенно из нашего недавнего проекта по физике, кажется, что могут появиться новые перспективы, которые, что наиболее важно, имеют потенциал связать вопросы о сознании с конкретные, формальные научные идеи.

    Обсуждение сознания — и особенно его связи с нашими новыми основами физики — неизбежно концептуально сложно, и все, что я попытаюсь здесь сделать, — это набросать некоторые предварительные идеи.Несомненно, многое из того, что я говорю, может быть связано с существующим философским и другим мышлением, но до сих пор у меня была возможность исследовать только сами идеи, и я еще не пытался изучать их исторический контекст.

    Наблюдатели и их физика

    Вселенная в наших моделях полна сложных вычислений, вплоть до самого дна. На самом низком уровне это просто гигантская коллекция «атомов пространства», отношения между которыми постоянно обновляются в соответствии с вычислительным правилом.И неизбежно большая часть этого процесса неустранима с вычислительной точки зрения, в том смысле, что нет общего способа «выяснить, что произойдет», кроме, по сути, простого выполнения каждого шага.

    Но почему вселенная не кажется нам сколь угодно сложной и непредсказуемой? Откуда в нем порядок и регулярность? Существует еще много вычислительной несводимости. Но каким-то образом существуют также области сводимости, которые нам удается использовать для формирования более простого описания мира, которое мы можем успешно и связно использовать.И фундаментальное открытие нашего физического проекта заключается в том, что два великих столпа физики двадцатого века — общая теория относительности и квантовая механика — точно соответствуют двум таким областям сводимости.

    Существует непосредственный аналог, который на самом деле оказывается примером того же фундаментального вычислительного феномена. Рассмотрим газ, например воздух. В конечном счете, газ состоит из множества молекул, которые прыгают сложным образом, что невозможно свести к вычислительным ресурсам. Но центральным фактом статистической механики является то, что если мы посмотрим на газ в большом масштабе, мы можем получить полезное описание того, что он делает, только с точки зрения таких свойств, как температура и давление.И в действительности это отражает карман вычислительной сводимости, который позволяет нам работать, не задействуя всю вычислительную несводимость под ним.

    Как мы должны думать об этом? Идея, которая обобщается, заключается в том, что как «наблюдатели» за газом мы объединяем множество различных микроскопических конфигураций молекул и просто обращаем внимание на общие совокупные свойства. На языке статистической механики это фактически история «грубой детализации». Но в нашем вычислительном подходе теперь есть четкий вычислительный способ охарактеризовать это.На уровне отдельных молекул происходят необратимые вычисления. И чтобы «понять, что происходит», наблюдатель выполняет вычисления. Но решающим моментом является то, что если в этом вычислении есть определенная ограниченность, то это имеет непосредственные последствия для эффективного поведения, которое будет воспринимать наблюдатель. А в случае чего-то вроде газа оказывается прямо подразумевается Второй закон термодинамики.

    В прошлом вокруг происхождения и действенности Второго закона существовала определенная тайна.Но теперь мы можем рассматривать это как следствие взаимодействия между лежащей в основе вычислительной несводимостью и вычислительной ограниченностью наблюдателей. Если бы наблюдатель отслеживал все движения отдельных молекул, которые нельзя свести к вычислительным возможностям, он не увидел бы поведения второго закона. Второй закон зависит от кармана вычислительной сводимости, который в действительности возникает только тогда, когда на наблюдателя накладывается ограничение, сводящееся к требованию, чтобы наблюдатель имел «непротиворечивое представление» о том, что происходит.

    А как насчет физического пространства? Традиционная точка зрения заключалась в том, что пространство было чем-то, что в значительной степени можно было описать просто как связный математический объект. Но в наших физических моделях пространство на самом деле состоит из огромного количества дискретных элементов, схема взаимосвязей которых развивается сложным и не поддающимся вычислениям образом. Но это очень похоже на молекулы газа. Если наблюдатель собирается сформировать целостное представление о том, что происходит, и если его вычислительные возможности ограничены, то это накладывает определенные ограничения на то, какое поведение он будет воспринимать.И оказывается, что эти ограничения дают именно относительность.

    Другими словами, для «атомов пространства» относительность является результатом взаимодействия между базовой вычислительной несводимостью и требованием, чтобы наблюдатель имел связное представление о том, что происходит.

    Возможно, будет полезно добавить немного больше технических деталей. Наша лежащая в основе теория в основном говорит, что каждый элементарный элемент пространства следует вычислительным правилам, которые приводят к вычислительно неприводимому поведению.Но если бы это было все, Вселенная казалась бы совершенно бессвязным местом, где каждая ее часть совершала бы непоправимые непредсказуемые вещи.

    Но представьте, что есть наблюдатель, который видит когерентность во Вселенной. И кто, например, рассматривает его как определенное связное понятие «пространство». Что можно сказать о таком наблюдателе? Во-первых, поскольку предполагается, что наша модель описывает все во Вселенной, она должна, в частности, включать нашего наблюдателя.Наблюдатель должен быть встроенной частью системы, состоящей из тех же атомов пространства и подчиняющейся тем же правилам, что и все остальное.

    И это имеет прямое следствие. «Изнутри» системы в системе есть только определенные вещи, которые наблюдатель может воспринимать. Допустим, например, что во всей вселенной есть только одна точка, в которой что-либо обновляется в любой момент времени, но эта «точка обновления» перемещается по вселенной (в стиле «машины Тьюринга»), иногда обновляя часть информации. наблюдателя, а иногда и обновлять что-то, за чем они наблюдали.Если проследить подобные сценарии, то становится понятно, что «изнутри системы» единственное, что наблюдатель может воспринять, — это причинно-следственные связи между событиями.

    Они не могут сказать, «конкретно когда» происходит то или иное событие; все, что они могут сказать, это то, какое событие должно произойти раньше другого, или, другими словами, каковы причинно-следственные связи между событиями. И это начало того, что делает относительность неизбежной в наших моделях.

    Но есть еще две штуки.Если наблюдатель хочет иметь последовательное описание «пространства», он не может фактически отслеживать каждый атом отдельно; им придется вписать их в некую общую структуру, скажем, присвоив каждой из них определенные «координаты» или, говоря языком теории относительности, определить «систему отсчета», объединяющую множество различных точек в пространстве. Но если наблюдатель вычислительно ограничен, то это накладывает ограничения на структуру системы отсчета: например, она не может быть настолько дикой, чтобы по отдельности отслеживать невыполнимое вычислением поведение отдельных атомов пространства.

    Но допустим, наблюдатель успешно выбрал какую-то систему отсчета. Что можно сказать о том, что по мере развития Вселенной все еще возможно постоянно поддерживать эту систему отсчета? Что ж, это зависит от фундаментального свойства, которое, как мы полагаем, прямо или эффективно определяет работу нашей вселенной: то, что мы называем «каузальной инвариантностью». Лежащие в основе правила просто описывают возможные способы обновления связей между атомами пространства. Но каузальная инвариантность подразумевает, что какая бы реальная последовательность обновлений ни использовалась, всегда должен быть один и тот же график причинно-следственных связей.

    И именно это дает наблюдателям возможность выбирать разные системы отсчета и при этом иметь такое же последовательное и связное восприятие поведения Вселенной. И, в конце концов, мы получаем определенный результат: если в основе лежит вычислительная несводимость — плюс каузальная инвариантность — то любой наблюдатель, который формирует свое восприятие Вселенной вычислительно ограниченным способом, неизбежно должен воспринимать Вселенную в соответствии с законами общей теории относительности.

    Но — как и во втором законе — этот вывод опирается на наличие наблюдателя, формирующего связное восприятие вселенной.Если бы наблюдатель мог отдельно отслеживать каждый атом пространства, он не «увидел бы общую теорию относительности»; это возникает только у наблюдателя, который формирует связное восприятие вселенной.

    Квантовый наблюдатель

    Хорошо, а как насчет квантовой механики? Как это относится к наблюдателям? История на самом деле удивительно похожа как на Второй закон, так и на общую теорию относительности: квантовая механика снова возникает в результате попыток сформировать связное восприятие Вселенной.

    В обычной классической физике считается, что все, что происходит во Вселенной, происходит определенным образом, фактически определяющим единую нить истории. Но суть квантовой механики в том, что на самом деле существует множество нитей истории, которым можно следовать. И важная особенность наших моделей в том, что это неизбежно.

    Базовые правила определяют, как должны обновляться локальные модели связей между атомами пространства. Но в гиперграфе связей, представляющем вселенную, в общем случае будет много разных мест, где могут применяться правила.И если мы проследим все возможности, мы получим многосторонний граф, который включает в себя множество возможных нитей истории, иногда разветвляющихся, а иногда сливающихся.

    Так как же все это воспримет наблюдатель? Важным моментом является то, что наблюдатель сам является частью этой многосторонней системы. Другими словами, если Вселенная разветвляется, то разветвляется и наблюдатель. И по сути вопрос заключается в том, как «ветвящийся мозг» будет воспринимать ветвящуюся вселенную.

    Довольно легко представить, как наблюдатель, «большой в пространстве» по сравнению с отдельными молекулами в газе — или атомами в пространстве, — мог объединить свое представление об этих элементах, чтобы воспринимать только какое-то совокупное свойство.Что ж, похоже, то же самое происходит с наблюдателями в квантовой механике. Просто они простираются не в физическом пространстве, а в том, что мы называем бранхиальным пространством.

    Рассмотрим многосторонний граф, представляющий возможные истории для системы. Теперь представьте, что вы разрезаете этот график на определенном уровне, который фактически соответствует определенному времени. В этом срезе будет определенный набор узлов многоходового графа, представляющий возможные состояния системы.А структура многопутевого графа затем определяет отношения между этими состояниями (скажем, через общее происхождение). А в масштабном пределе можно сказать, что государства раскладываются в отраслевом пространстве.

    На языке квантовой механики геометрия бранхиального пространства фактически определяет карту запутанностей между квантовыми состояниями, а координаты в бранхиальном пространстве подобны фазам квантовых амплитуд. В эволюции квантовой системы можно начать с определенного набора квантовых состояний, а затем проследить их исторические нити, глядя, куда они идут в ветвящемся пространстве.

    Но что об этом увидит квантовый наблюдатель? Даже если они не начинали так, со временем квантовый наблюдатель неизбежно рассредоточится в бранхиальном пространстве. И поэтому они всегда заканчивают выборкой целой области в бранхиальном пространстве или целого пучка «потоков истории» в многостороннем графе.

    Что из них сделают? Если бы они рассматривали каждую из них по отдельности, не возникло бы целостной картины, не в последнюю очередь потому, что лежащую в основе эволюцию отдельных нитей истории можно было бы ожидать как неустранимую с точки зрения вычислений.Но что, если наблюдатель просто определяет свой взгляд на вещи как систематическую организацию различных нитей истории, скажем, путем объединения «вычислительно близких»? Это похоже на настройку системы отсчета в теории относительности, за исключением того, что теперь когерентное представление, которое определяет эта «квантовая система отсчета», относится к бранхиальному, а не к физическому пространству.

    Но на что будет похоже это связное представление? Ну, вроде бы именно квантовая механика в том виде, в каком она была разработана за последнее столетие.Другими словами, точно так же, как общая теория относительности возникает как совокупное описание физического пространства, сформированное вычислительно ограниченным наблюдателем, квантовая механика возникает как совокупное описание бранхиального пространства.

    Создает ли наблюдатель квантовую механику? В каком-то смысле да. Как и в случае с пространством-временем, в многопутевом графе происходят всевозможные вычислительно неустранимые вещи. Но если есть наблюдатель с последовательным описанием происходящего, то его описание должно подчиняться законам квантовой механики.Конечно, происходит и множество других вещей, но они не вписываются в это связное описание.

    Хорошо, но предположим, что у нас есть наблюдатель, который настроил квантовую систему отсчета, которая объединяет разные нити истории, чтобы получить связное описание того, что происходит. Как их описание будет соотноситься с тем, что воспринял бы другой наблюдатель — с другой квантовой системой отсчета? В рамках традиционного формализма квантовой механики всегда было трудно объяснить, почему разные наблюдатели, проводящие разные измерения, по-прежнему считают, что Вселенная работает одинаково.

    В нашей модели есть четкий ответ: как и в случае с пространством-временем, если основные правила демонстрируют каузальную инвариантность, то независимо от используемой системы отсчета базовое воспринимаемое поведение всегда будет одним и тем же. Или, другими словами, каузальная инвариантность гарантирует согласованность поведения, выводимого разными наблюдателями.

    Здесь много технических деталей. Традиционный формализм квантовой механики состоит из двух отдельных частей. Во-первых, временная эволюция квантовых амплитуд, а во-вторых, процесс измерения.В наших моделях существует очень красивое соответствие между явлением движения в пространстве и эволюцией квантовых амплитуд. В сущности, и то, и другое связано с отклонением (геодезических) путей наличием энергии-импульса. Но в случае движения это отклонение (которое мы идентифицируем как эффект гравитации) происходит в физическом пространстве, в то время как в квантовом случае отклонение (которое мы идентифицируем как изменение фазы, определяемое интегралом по путям) происходит в бранхиальном пространстве. (Другими словами, интеграл Фейнмана по траекториям — это просто прямой аналог в ветвящемся пространстве уравнений Эйнштейна в физическом пространстве.)

    Хорошо, а как насчет квантовых измерений? Выполнение квантового измерения включает в себя каким-то образом взятие множества нитей истории (соответствующих суперпозиции многих квантовых состояний) и эффективное сведение их к одной нити, когерентно представляющей «результат». Квантовый фрейм определяет способ сделать это — по сути, задает образец нитей истории, которые должны быть объединены. Сама по себе квантовая система отсчета, как и релятивистская система отсчета, не является физической вещью; он просто определяет способ описания того, что происходит.

    Но в качестве способа исследования возможных когерентных репрезентаций, которые может сформировать наблюдатель, можно рассмотреть, что произойдет, если формально объединить вещи в соответствии с конкретной квантовой системой отсчета. По аналогии, где многосторонний граф определяет выводы между предложениями в формальной системе, объединение вещей похоже на «выполнение определенных дополнений». И тогда каждое завершение есть как бы элементарный шаг в акте измерения. И, глядя на эффект всех необходимых дополнений, можно получить «Интерпретацию завершения квантовой механики», предложенную Джонатаном Горардом.

    Предполагая, что основное правило для вселенной в конечном счете демонстрирует каузальную инвариантность, выполнение этих дополнений никогда не является принципиально необходимым, потому что различные нити истории всегда в конечном итоге будут давать одни и те же результаты для того, что может быть воспринято внутри системы. Но если мы хотим получить «возможный снимок» того, что делает система, мы можем выбрать квантовый фрейм и формально выполнить определенные им завершения.

    На самом деле это не «меняет систему» ​​так, как мы «видим со стороны».Дело лишь в том, что мы фактически «делаем формальную проекцию», чтобы увидеть, как вещи будут восприниматься наблюдателем, выбравшим конкретную квантовую систему отсчета. И если наблюдатель хочет иметь связное восприятие происходящего, он, по сути, должен выбрать какую-то конкретную квантовую систему отсчета. Но тогда с «точки зрения наблюдателя» завершения, связанные с этим фреймом, в некотором смысле «кажутся реальными», потому что они являются способом доступа наблюдателя к тому, что происходит.

    Или, другими словами, «разветвляющийся мозг» с ограниченными вычислительными возможностями может иметь связное восприятие «разветвляющейся вселенной», рассматривая вещи с точки зрения квантовых систем отсчета и дополнений и эффективно отбирая срез вычислительно редуцированного фрагмента. всю вычислительно неустранимую эволюцию Вселенной, где затем оказывается, что срез обязательно должен следовать законам квантовой механики.

    Итак, еще раз, чтобы наблюдатель с ограниченными вычислительными возможностями получил когерентное восприятие Вселенной — со всей лежащей в его основе вычислительной несводимостью — существует сильное ограничение на то, каким может быть это восприятие. И мы обнаружили, что в основном приходится следовать двум великим базовым теориям физики двадцатого века: общей теории относительности и квантовой механике.

    Сразу не очевидно, что должен быть какой-то способ получить связное восприятие Вселенной.Но то, что мы теперь знаем, это то, что если оно есть, то оно, по сути, приводит к определенным важным результатам в физике. И, конечно же, если бы не было никакого способа получить связное восприятие Вселенной, не было бы на самом деле систематических всеобщих законов или, если уж на то пошло, чего-то вроде физики или науки в том виде, в каком мы ее знаем.

    Итак, что такое сознание?

    Что особенного в том, как мы, люди, познаем мир? На каком-то уровне сам факт того, что у нас вообще есть понятие «переживать» это, является особенным.Мир делает то, что делает, со всеми видами вычислительной несводимости. Но каким-то образом даже при ограниченных вычислительных ресурсах нашего мозга (или разума) мы можем сформировать некую связную модель того, что происходит, так что, в некотором смысле, мы можем осмысленно «формировать связные мысли» о Вселенная. И точно так же, как мы можем формировать связные мысли о Вселенной, мы можем формировать связные мысли и о той небольшой части Вселенной, которая соответствует нашему мозгу или вычислениям, представляющим работу нашего разума.

    Но что значит сказать, что мы «формируем связные мысли»? Существует общее понятие вычислений, которое, как говорит нам Принцип вычислительной эквивалентности, весьма распространено. Но кажется, что под «формированием связных мыслей» подразумевается то, что вычисления «концентрируются вниз» до такой степени, что в них может быть идентифицирован связный поток «определенных мыслей».

    Поначалу совсем не очевидно, что наш мозг — с его миллиардами параллельно работающих нейронов — должен достичь чего-то подобного.Но на самом деле кажется, что наш мозг имеет весьма специфическую нейронную архитектуру — предположительно созданную биологической эволюцией — которая, по сути, пытается «интегрировать и упорядочить» все. В нашей коре мы объединяем сенсорные данные, которые собираем, а затем обрабатываем их с определенной нитью внимания. И действительно, в медицинских учреждениях наблюдаются дефициты именно этого, которые обычно используются для определения отсутствия уровней сознания. Нейроны все еще могут активироваться, но без интеграции и секвенирования на самом деле не будет того, что мы обычно считаем сознанием.

    Это биологические данные. Но они, кажется, указывают на фундаментальную особенность сознания. Сознание — это не общие вычисления, которые может делать мозг — или, если уж на то пошло, многие другие вещи. Речь идет об особой особенности нашего мозга, которая заставляет нас иметь связную нить опыта.

    Но теперь мы осознали, что понятие связной нити опыта имеет глубокие последствия, далеко выходящие за рамки деталей мозга или биологии.Потому что, в частности, мы видели, что он определяет законы физики или, по крайней мере, то, что мы считаем законами физики.

    Сознание, как и разум, — это то, что мы ясно ощущаем только в единственном случае с людьми. Но точно так же, как мы видели, что понятие интеллекта может быть обобщено до понятия произвольного сложного вычисления, теперь кажется, что понятие сознания может быть обобщено до понятия формирования связной цепочки представлений для вычислений.

    С практической точки зрения, есть потенциально довольно простой способ думать об этом, хотя это зависит от нашего недавнего понимания концепции времени. В прошлом время в фундаментальной физике обычно рассматривалось как другое измерение, очень похожее на пространство. Но в наших моделях фундаментальной физики время — это нечто совершенно отличное от пространства. Пространство соответствует гиперграфу связей между элементами, которые мы можем рассматривать как «атомы пространства». Но вместо этого время связано с неумолимым и непреодолимым вычислительным процессом многократного обновления этих связей всеми возможными способами.

    Между этими обновляющими событиями существуют определенные причинно-следственные связи (в конечном счете определяемые многоходовым причинно-следственным графом), но можно думать, что многие события происходят «параллельно» в разных частях пространства или на разных нитях истории. Но такого рода параллелизм в некотором смысле противоположен понятию связной нити опыта.

    И, как мы обсуждали выше, формализм физики — будь то системы отсчета в теории относительности или в квантовой механике — специально создан для того, чтобы объединять вещи до точки, где существует единая нить эволюции во времени.

    Таким образом, один из способов думать об этом состоит в том, что мы настраиваем все так, что нам нужно только выполнять последовательные вычисления, как машина Тьюринга. У нас нет нескольких элементов, которые обновляются параллельно, как в клеточном автомате, и у нас нет нескольких потоков истории, как в многоходовой (или недетерминированной) машине Тьюринга.

    Действие Вселенной может быть принципиально параллельным, но наш «разбор» и «опыт» ее каким-то образом последовательны. Как мы обсуждали выше, не очевидно, что такая «последовательность» будет последовательной.Но если это делается с помощью фреймов и т. д., то взаимодействие между каузальной инвариантностью и лежащей в основе вычислительной несводимостью гарантирует, что так оно и будет, и что поведение Вселенной, которое мы будем воспринимать, будет следовать основным чертам физики двадцатого века, а именно общим относительность и квантовая механика.

    Но действительно ли мы все «секвенируем»? Опыт работы с искусственными нейронными сетями, кажется, дает нам довольно хорошее представление об основных принципах работы мозга. И, да, что-то вроде начальной обработки визуальных сцен точно выполняется параллельно.Но чем ближе мы подходим к вещам, которые можно реалистично назвать «мыслями», тем более последовательными становятся вещи. И примечательной особенностью является то, что то, что кажется нашим самым богатым способом передачи мыслей, а именно язык, определенно является последовательным.

    Когда говорят о сознании, часто упоминают «самосознание» или способность «думать о своих собственных мыслительных процессах». Без концептуальной основы вычислений это может показаться довольно загадочным. Но вместо этого идея универсального вычисления делает его почти неизбежным.Весь смысл универсального компьютера в том, что его можно заставить эмулировать любую вычислительную систему — даже саму себя. И именно поэтому, например, мы можем написать вычислитель для языка Wolfram Language на самом языке Wolfram Language.

    Принцип вычислительной эквивалентности подразумевает, что универсальные вычисления повсеместны, и что они есть как в мозгу, так и в разуме, а также во Вселенной в целом. Да, эмулированная версия чего-либо обычно выполняется дольше, чем оригинал. Но дело в том, что эмуляция возможна.

    Но рассмотрите разум, в действительности думающий о самом себе. Когда разум думает о мире в целом, его процесс восприятия включает, по сути, создание модели того, что находится снаружи (и, как мы уже обсуждали, обычно последовательной). Итак, когда ум думает о себе, он снова создаст модель. Наш опыт может начаться с создания моделей «внешнего мира». Но затем мы будем рекурсивно создавать модели моделей, которые мы делаем, едва различая «сырье», поступающее «изнутри» и «снаружи».

    Связь между секвенциализацией и сознанием дает возможность понять, почему могут быть разные сознания, скажем, связанные с разными людьми, которые имеют разный «опыт». По сути, просто можно выбрать разные фреймы и так далее, что приведет к разным «последовательным» описаниям того, что происходит.

    Почему они в конечном итоге должны быть последовательными и в конечном итоге согласиться с объективной реальностью? По сути, по той же причине, по которой работает теория относительности, а именно потому, что каузальная инвариантность подразумевает, что какую бы систему отсчета ни выбрали, каузальный граф, который в конечном итоге вычерчивается, всегда один и тот же.

    Если бы не все взаимодействия, постоянно происходящие во вселенной, не было бы причин для согласования опыта разных сознаний. Но взаимодействия — с лежащей в их основе вычислительной несводимостью и общей каузальной инвариантностью — приводят к необходимой согласованности, и, как мы уже обсуждали, еще к чему-то: конкретным эффективным законам физики, которые оказываются всего лишь относительностью и квантовой механикой. мы знаем.

    Другие Сознания

    Взгляд на сознание, который мы обсуждали, в некотором смысле фокусируется на примате времени: речь идет об уменьшении «параллелизма», связанного с пространством — и ветвящимся пространством, — чтобы позволить сформировать связную нить опыта, которая, по сути, происходит последовательно во времени.

    И это, несомненно, не случайно, что мы, люди, на самом деле хорошо расположены во вселенной, чтобы иметь возможность делать это. В значительной степени это связано с физическими размерами вещей и с тем (несомненно, не случайным) фактом, что человеческие масштабы занимают промежуточное положение между теми, при которых эффекты теории относительности или квантовой механики становятся экстремальными.

    Почему мы можем «игнорировать пространство» до такой степени, что можем просто обсуждать вещи, происходящие «где угодно» в последовательность моментов времени? В основном это потому, что скорость света велика по сравнению с человеческими масштабами.В нашей повседневной жизни важные части нашей визуальной среды, как правило, находятся на расстоянии не более десятков метров, поэтому свету требуется всего несколько десятков наносекунд, чтобы добраться до нас. Тем не менее, наш мозг обрабатывает информацию в масштабах времени, измеряемых миллисекундами. А это означает, что с точки зрения нашего опыта мы можем просто «сочетать вместе» вещи в разных точках пространства и рассматривать последовательность мгновенных состояний во времени.

    Но если бы мы были размером с планету, это бы уже не сработало.Потому что, если предположить, что наш мозг по-прежнему работает с той же скоростью, мы неизбежно получим фрагментированный визуальный опыт, который мы не сможем представить как единую нить, о которой мы можем сказать: «это случилось, а потом это произошло». ».

    Даже в стандартном человеческом масштабе у нас был бы примерно такой же опыт, если бы мы использовали, например, запах в качестве источника информации о мире (как, скажем, в значительной степени делают собаки). Потому что на самом деле «скорость обоняния» довольно низкая по сравнению с обработкой информации мозгом.И это сделало бы гораздо менее полезным идентифицировать наше обычное понятие «пространство» как связное понятие. Так что вместо этого мы могли бы изобрести какую-нибудь «другую физику», возможно, обозначив вещи в терминах путей воздушных потоков, доставляющих нам запахи, а затем изобрести какую-нибудь сложную конструкцию, подобную калибровочному полю, чтобы говорить об отношениях между различными путями.

    В размышлениях о нашем «месте во вселенной» есть еще один важный эффект: наш мозг достаточно мал и медлителен, чтобы не ограничиваться скоростью света, поэтому он может «формировать связные мысли» в первое место.Если бы наш мозг был размером с планету, для «прихода к равновесию» обязательно потребовалось бы гораздо больше миллисекунд, поэтому, если бы мы настаивали на работе в таких временных масштабах, не было бы способа — по крайней мере «извне» — гарантировать, что последовательная нить опыта.

    Однако «изнутри» мозг размером с планету может просто предположить, что у него есть последовательная нить опыта. И при этом он в каком-то смысле попытается навязать Вселенной другую физику. Будет ли это работать? Основываясь на том, что мы знаем в настоящее время, не без существенного изменения представлений о пространстве и времени, которые мы используем.

    Кстати, ситуация была бы еще более экстремальной, если бы разные части мозга были разделены постоянными горизонтами событий. И кажется, что единственный способ сохранить непротиворечивую нить опыта в этом случае — это фактически «заморозить опыт» до того, как сформируются горизонты событий.

    Что, если бы мы и наш мозг были намного меньше, чем они есть на самом деле? Как бы то ни было, наш мозг может содержать примерно 10 90 153 300 90 154 атомов пространства. Но что, если бы их было, скажем, всего несколько сотен? Вероятно, было бы трудно избежать вычислительной несводимости — и мы никогда даже не смогли бы представить, что существуют общие законы или в целом предсказуемые особенности Вселенной, и мы никогда не смогли бы создать необходимый связный опыт. для нашего взгляда на сознание.

    А как насчет нашей протяженности в жаберном пространстве? По сути, наше представление о том, что «определенные вещи происходят даже вопреки квантовой механике», подразумевает смешение различных нитей истории, существующих в той области ветвей, которую мы занимаем. Но какое влияние это оказывает на остальную часть Вселенной? Это очень похоже на историю со скоростью света, за исключением того, что сейчас в наших моделях появляется новая величина: максимальная скорость запутывания. И каким-то образом это настолько велико, что в «повседневных масштабах» в бранхиальном пространстве нам достаточно просто выбрать квантовую систему отсчета и рассматривать ее как нечто, что можно рассматривать как имеющее определенное состояние в любой данный момент времени — так что мы можем действительно постоянно поддерживать «единую нить опыта».

    Итак, теперь мы понимаем, почему с нашим конкретным человеческим масштабом и характеристиками наше представление о сознании может быть возможным. Но где еще может быть возможно сознание?

    Это сложный и сложный вопрос. Чтобы достичь нашего взгляда на сознание, нам нужно быть в состоянии построить что-то, что «взгляд изнутри» представляет собой связную нить опыта. Но проблема в том, что мы, по сути, находимся «снаружи». Мы знаем о нашей человеческой нити опыта.И мы знаем о физике, которая фактически следует из этого. И мы можем спросить, как бы мы могли испытать это, если бы, например, наши сенсорные системы были другими. Но чтобы по-настоящему «попасть внутрь», мы должны уметь представить что-то очень инопланетное. Не только разные сенсорные данные и разные «шаблоны мышления», но и разная подразумеваемая физика.

    Очевидным местом для начала размышлений о «других сознаниях» являются животные и другие организмы. Но сразу у нас возникает вопрос общения.И это фундаментально. Возможно, однажды у различных животных появятся способы плавно выражать себя с помощью чего-то вроде видеоигр, связанных с людьми. Но на данный момент мы имеем на удивление мало представления о том, как животные «думают о вещах», и, например, каково их восприятие мира.

    Можно догадаться, что отличий от нашего будет много. На самом простом уровне существуют организмы, которые используют различные сенсорные модальности для исследования мира, будь то запах, звук, электричество, тепло, давление или что-то еще.Существуют организмы с «коллективным разумом», в которых любое интегрированное восприятие мира создается за счет медленного общения между разными людьми. Существуют организмы, подобные растениям, которые (в буквальном смысле) привязаны к одному месту в пространстве. Есть также такие вещи, как вирусы, где что-то вроде «интегрированной нити опыта» может предположительно возникать только на уровне чего-то вроде развития эпидемии.

    Между тем, даже в нас есть такие штуки, как иммунная система, которые, по сути, имеют некую «нить опыта», хотя и с несколько иным входом и выходом, чем наш мозг.Даже если кажется странным приписывать что-то вроде сознания иммунной системе, интересно попытаться представить, какова будет ее «подразумеваемая физика».

    Можно пойти еще дальше и подумать о таких вещах, как полное древо жизни на Земле, или, если уж на то пошло, геологическая история Земли или погода. Но как они могут иметь что-то вроде сознания? Принцип вычислительной эквивалентности подразумевает, что все они обладают такой же фундаментальной вычислительной сложностью, как и наш мозг.Но, как мы уже обсуждали, сознание, по-видимому, требует и чего-то еще: своего рода когерентной интеграции и секвенирования.

    Возьмем, к примеру, погоду. Да, в схемах течения жидкости в атмосфере много вычислительной сложности. Но — подобно фундаментальным процессам в физике — кажется, что это происходит повсюду, и ничто, кажется, не определяет ничего похожего на связную нить опыта.

    Подойдя немного ближе к дому, мы можем рассмотреть программное обеспечение и системы искусственного интеллекта.Можно было бы ожидать, что для «достижения сознания» придется пойти дальше, чем когда-либо прежде, и ввести какую-то особую «человеческую искру». Но я подозреваю, что истинная история несколько иная. Если кто-то хочет, чтобы системы наиболее полно использовали то, что может предложить вычислительная вселенная, то они должны вести себя немного как фундаментальная физика (или природа в целом), со всеми видами компонентов и всеми видами вычислительно неустранимого поведения.

    Но чтобы иметь что-то вроде нашего взгляда на сознание, нужно сделать шаг вниз и эффективно заставить более простое поведение, в котором вещи интегрированы, произвести «последовательный» опыт.И, в конце концов, это может не сильно отличаться от выбора из вычислительной вселенной возможностей только того, что может быть выражено на определенном вычислительном языке типа того, что предоставляет язык Wolfram Language.

    Опять же, мы можем спросить о «подразумеваемой физике» такой установки. Но поскольку язык Wolfram Language смоделирован для выделения вычислительной сущности человеческого мышления, в принципе неизбежно, что подразумеваемая им физика будет во многом такой же, как и обычная физика, полученная из обычного человеческого мышления.

    Одной из особенностей наличия фундаментальной модели физики является то, что она «сводит физику к математике» в том смысле, что обеспечивает чисто формальную систему, описывающую Вселенную. Таким образом, возникает вопрос, можно ли мыслить сознание в формальной системе, такой как математика.

    Например, представьте себе формальный аналог Вселенной, построенный с применением аксиом математики. Можно построить сложную сеть теорем, которые, по сути, заполняют «метаматематическое пространство».Эта установка приводит к некоторым захватывающим аналогиям между физикой и метаматематикой. Понятие времени фактически остается прежним, но здесь оно представляет собой последовательное доказательство новых математических теорем.

    Аналогом нашего пространственного гиперграфа является структура, представляющая все теоремы, доказанные на данный момент времени. (Есть также аналог многоходового графа, из которого вытекает квантовая механика, но в котором разные пути фактически представляют разные возможные доказательства теоремы. ) А как насчет таких вещей, как системы отсчета?

    Ну, как и в физике, система отсчета — это нечто, связанное с наблюдателем. Но здесь наблюдатель наблюдает не физическое пространство, а пространство метаматематическое. И в некотором смысле любой данный наблюдатель «открывает математику в определенном порядке». Может случиться так, что все различные «точки в метаматематическом пространстве» (то есть теоремы) ведут себя совершенно непоследовательно — и не поддаются вычислениям — способами. Но, как и в физике, кажется, что существует определенная вычислительная сводимость: каузальная инвариантность подразумевает, что разные системы отсчета в некотором смысле всегда будут «видеть одну и ту же математику».

    Есть аналог скорости света: скорость, с которой новая теорема может влиять на теоремы, которые постепенно удаляются в метаматематическом пространстве. И тогда релятивистская инвариантность становится утверждением, что «есть только одна математика», но ее можно просто исследовать разными способами.

    Как это относится к «математическому сознанию»? Вся идея создания систем отсчета, по сути, основана на представлении о том, что можно «секвенциализировать метаматематическое пространство».А это, в свою очередь, опирается на понятие «математическое восприятие». Ситуация немного похожа на физику. Но теперь у нас есть формализованный математик, чей разум простирается на определенную область метаматематического пространства.

    В современных формализованных подходах к математике типичная «математическая теорема человеческого масштаба» может соответствовать примерно 10 5 математическим утверждениям самого низкого уровня. Между тем, «математик» может «интегрировать в свой опыт» некоторую небольшую часть метаматематической вселенной (которая для человеческой математики в настоящее время составляет, возможно, 3 × 10 90 153 6 90 154 теорем).И именно эта установка — которая сводится к определению «последовательного математического сознания» — означает, что имеет смысл проводить анализ с использованием систем отсчета и т. д.

    Итак, как и в физике, именно характеристики нашего сознания в конечном счете приводят к физике, которую мы приписываем Вселенной, похоже, что-то подобное происходит и в математике.

    Очевидно, мы достигли довольно высокого уровня абстракции, так что, возможно, стоит упомянуть еще об одном нюансе, связанном с еще более высоким уровнем абстракции.

    Мы говорили о применении правила для обновления абстрактной структуры, представляющей вселенную. И мы обсудили тот факт, что правило можно применять в разных местах и ​​на разных направлениях истории. Но есть и другая свобода: нам не нужно учитывать конкретное правило; мы можем рассмотреть все возможные правила.

    Результатом является линейный многосторонний граф возможных состояний Вселенной. На разных путях соблюдаются разные специфические правила. И если вы разрезаете граф, вы можете получить карту состояний, расположенную в пространстве правил, с разными позициями, соответствующими результатам применения разных правил ко вселенной.

    Важным фактом является то, что на уровне правящего многоходового графа всегда существует каузальная инвариантность. Таким образом, это означает, что разные «правильные системы отсчета» всегда должны в конечном итоге давать эквивалентные результаты. Или, другими словами, даже если кто-то приписывает эволюцию Вселенной различным законам, в результатах всегда будет фундаментальная эквивалентность.

    В некотором смысле это можно рассматривать как отражение принципа вычислительной эквивалентности и фундаментальной идеи о том, что вселенная является вычислительной.По сути, это говорит о том, что, поскольку любые правила, используемые для «конструирования вселенной», почти неизбежно являются универсальными для вычислений, их всегда можно использовать для имитации любых других правил.

    Как это связано с сознанием? Что ж, одной из особенностей различных систем отсчета является то, что они могут привести к совершенно и непоследовательно различным базовым описаниям вселенной.

    Одним из них может быть наша установка, основанная на переписывании гиперграфов, с представлением пространства, которое хорошо соответствует тому, что появилось в физике двадцатого века.Но другой могла бы быть машина Тьюринга, в которой можно рассматривать обновление вселенной как выполняемое одной головой, снующей по разным местам.

    Мы говорили о некоторых возможных системах, в которых может возникнуть сознание. Но один, который мы еще не упомянули, но который часто рассматривался, — это «внеземной разум». До нашего физического проекта можно было разумно предположить, что даже если у таких «инопланетных разумов» мало общего, по крайней мере, они будут «испытывать одну и ту же физику».

    Но теперь ясно, что это совершенно не обязательно. Инопланетный разум вполне мог бы воспринимать вселенную в другой системе отсчета, совершенно несовместимой с той, которую используем мы.

    Есть ли что-то, что может быть «последовательно» в другой системе отсчета? Предположительно, в любой системе отсчета можно найти хоть что-то, что можно секвенировать. Но вопрос о том, можно ли рассматривать инопланетный разум как его выборку, — это совсем другой вопрос.

    Нужно ли «упорядочиваемое сознание», чтобы подразумевать «значимые законы физики»? Предположительно осмысленные законы должны каким-то образом быть связаны с вычислительной сводимостью; конечно, это было бы правдой, если бы они были полезны для «вычислительно ограниченного» инопланетного разума.

    Но несомненно тот факт, что «секвенциализация» — не единственный способ получить доступ к вычислительной сводимости. В математической аналогии использование секвенциализации немного похоже на использование обычной математической индукции.Но есть и другие аксиоматические установки (например, трансфинитная индукция), которые определяют другие способы делать такие вещи, как доказательство теорем.

    Да, человеческое сознание может подразумевать последовательность. Но если общая идея сознания состоит в том, чтобы иметь способ «познавать вселенную», доступный для вычислительной редукции, то, несомненно, есть и другие способы. Это своего рода «чужеродность второго порядка»: помимо использования другой системы отсчета, она использует другую схему доступа к сводимости.И подразумеваемая физика такой установки, вероятно, будет сильно отличаться от всего, что мы в настоящее время считаем физикой.

    Можем ли мы когда-либо ожидать определения некоторых из этих «инопланетных возможностей»? Принцип вычислительной эквивалентности, по крайней мере, подразумевает, что в принципе мы можем ожидать, что сможем установить любое возможное вычислительное правило. Но если мы начнем проводить эксперименты, мы не сможем ожидать, что научная индукция сработает, и потенциально сколь угодно сложно идентифицировать вычислительную сводимость.Да, мы можем распознать какую-то форму предсказания или регулярности, с которой мы знакомы. Но распознавание произвольной формы вычислительной сводимости зависит от некоторого аналога определения сознания, что мы и искали в первую очередь.

    Что теперь?

    Сознание — трудная тема, веками мучившая философов и других. Но то, что мы знаем сейчас из нашего физического проекта, по крайней мере кажется возможным представить его в новом свете, гораздо более тесно связанном с традициями формальной науки.И хотя я не сделал этого здесь, я вполне предполагаю, что можно будет взять идеи, которые я обсуждал, и использовать их для создания формальных моделей, которые могут ответить на вопросы о сознании и уловить его связи, особенно с физикой.

    Неясно, сколько реалистичной физики должно быть в моделях, чтобы сделать их полезными. Возможно, уже можно будет получить полезную информацию о том, как разветвляющийся мозг воспринимает разветвляющуюся вселенную, рассмотрев какой-нибудь простой случай многоходовой машины Тьюринга.Возможно, какая-нибудь комбинаторная система уже покажет что-то о том, как могут быть устроены разные версии физики.

    В некотором смысле важно то, что, кажется, у нас может быть реалистичный способ формализовать вопросы о сознании и превратить вопросы о сознании в конкретные вопросы о математике, вычислениях, логике или о чем-либо, что может быть формально и строго исследовано.

    Но, в конечном счете, способ связать дискуссию — и не допустить, чтобы она, например, превратилась в дебаты о значении слов, — это связать ее с реальными проблемами и приложениями.

    В качестве первого примера давайте обсудим распределенные вычисления. Как нам следует относиться к вычислениям, которые, как и в нашей модели физики, выполняются параллельно для множества различных элементов? Что ж, за исключением очень простых или структурированных случаев, это сложно, по крайней мере, для нас, людей. И из того, что мы обсуждали о сознании, возможно, теперь мы можем понять, почему.

    Основная проблема заключается в том, что сознание, по-видимому, сводится к формированию определенной «последовательной» нити восприятия мира, что прямо противоречит идее параллелизма.

    Но что же нам делать, если нам нужно делать распределенные вычисления? Следуя тому, что мы верим в отношении сознания, я подозреваю, что хорошим подходом будет по существу отражать то, что мы делаем при анализе физической вселенной, и, например, выбирать системы отсчета, в которых можно просматривать и интегрировать вычисления.

    Распределенные вычисления достаточно сложны для нас, людей, чтобы «обдумать». Многосторонние или недетерминированные вычисления, как правило, еще сложнее. И еще раз подозреваю, что это из-за «ограничений, накладываемых сознанием».И что способ справиться с этим будет заключаться в использовании идей, которые исходят из физики и из взаимодействия сознания с квантовой механикой.

    Несколько лет назад на конференции по этике ИИ я поднял вопрос о том, что заставляет нас думать, что у ИИ должны быть права и обязанности. «Когда у них есть сознание!» — сказал восторженный философ. Конечно, возникает вопрос о том, что значит для ИИ наличие сознания. Но дело в том, что приписывание сознания чему-либо имеет потенциальные последствия, скажем, для этики.

    И интересно посмотреть, как может работать соединение. Рассмотрим систему, выполняющую всевозможные сложные и неустранимые вычисления. Мы уже можем обоснованно сказать, что система демонстрирует обобщение интеллекта. Но чтобы достичь того, что мы рассматриваем как сознание, система также должна интегрировать эти вычисления в какую-то единую нить опыта.

    И почему-то кажется гораздо более уместным приписать «ответственность» тому единственному потоку, на который мы можем каким-то образом «указать», чем всему бессвязному распределенному вычислению.Кроме того, кажется гораздо «более неправильным» представлять себе «убийство» одного потока, вероятно, потому, что это кажется гораздо более уникальным и особенным. В универсальной вычислительной системе существует множество способов «движения вперед». Но если есть одна нить опыта, это больше похоже на то, что она только одна.

    А может быть, это как смерть человеческого сознания. Неизбежно история вокруг этого сознания повлияла на самые разные вещи в физической вселенной, которые переживут его исчезновение.Но именно нить сознания, которая связывает все это воедино, кажется нам значимой, особенно когда мы пытаемся составить «сумму» о вселенной, чтобы создать собственную связную нить опыта.

    И, кстати, когда мы говорим об «объяснении ИИ», то, к чему оно обычно сводится, — это способность не просто сказать «это вычисления, которые выполнялись», но возможность «рассказать историю» о том, что произошло, который обычно начинается с того, что делает его «достаточно последовательным», чтобы мы могли относиться к нему как к «другому сознанию».

    Я часто отмечал, что принцип вычислительной эквивалентности имеет важное значение для понимания нашего «места во Вселенной». Мы могли бы подумать, что с нашей жизнью и интеллектом в нас должно быть что-то принципиально особенное. Но мы поняли, что суть всего этого — просто вычислительная сложность, а Принцип вычислительной эквивалентности подразумевает, что это на самом деле весьма повсеместно и универсально. Так что в некотором смысле это повышает важность наших человеческих деталей, потому что, в конечном счете, это все, что в нас особенного.

    Так что насчет сознания? В полной общности оно тоже имеет некоторую общность. Потому что он потенциально может «подключиться» к любому карману сводимости, которых неизбежно бесконечно много, даже если мы, люди, еще не распознаем большинство из них. Но для нашей конкретной версии сознания идея секвенциализации кажется центральной.

    И да, мы могли бы надеяться, что наше сознание будет чем-то таким, что даже на абстрактном уровне поставит нас «выше» других частей физической вселенной. Так что идея о том, что эта наша хваленая особенность в конечном счете связана с ограничением на вычисления, может показаться разочаровывающей. Но я рассматриваю это лишь как часть истории о том, что в нас особенные не большие абстрактные вещи, а конкретные вещи, отражающие все те специфические нередуцируемые вычисления, которые использовались для создания нашей биологии, нашей цивилизации и нашей жизни.

    В некотором смысле история науки — это история борьбы между вычислительной несводимостью и вычислительной сводимостью.Богатство того, что мы видим, является отражением вычислительной несводимости, но если мы хотим понять это, мы должны найти в нем вычислительную сводимость. И из того, что мы здесь обсудили, мы теперь видим, как сознание, которое кажется столь важным для нашего существования, может иметь фундаментальное отношение к вычислительной сводимости, необходимой нам для науки, и может в конечном итоге управлять нашими действительными научными законами.

    Примечания

    Как все это соотносится с тем, что говорили ранее философы (и другие)? Чтобы понять это, потребуется значительная работа, а я этого не делал. Но это точно будет ценно. Конечно, было бы забавно узнать, догадался ли уже Лейбниц, Кант или Платон о том или ином, даже за столетия или тысячелетия до того, как мы открыли какую-то особенность вычислений или физики. Но что более важно, так это то, что если есть совпадение с некоторыми существующими работами, то это дает возможность установить связь с другими аспектами этой работы и показать, например, как то, что я обсуждаю, может относиться, скажем, к другим областям. философии или других вопросов философии.

    Моя мать, Сибил Вольфрам, долгое время была профессором философии в Оксфордском университете, и я познакомился с философскими рассуждениями в очень раннем возрасте. Однако я всегда говорил, что если и есть что-то, чего я никогда не буду делать, когда вырасту, так это философия; просто казалось слишком безумным спорить об одних и тех же проблемах спустя две тысячи лет. Но после более чем полувекового «путешествия» в науке я, пожалуй, все-таки занимаюсь философией…

    Некоторые из ранних разработок представленных здесь идей были запечатлены в прямом эфире: Обсуждение физики, созданной инопланетным интеллектом (25 июня 2020 г. ).Особая благодарность Джеффу Арле, Джонатану Горарду и Александру Вольфраму за обсуждения.

    Глубоко задумался: что вообще такое «закон физики»?

    В физике одновременно смущает и восхищает то, как много, казалось бы, простых вопросов остаются без ответа. Когда вы слышите вопросы, над которыми бьются физики, вы иногда говорите себе: подождите, вы хотите сказать, что они даже этого не знают? Физику можно определить как предмет, пытающийся понять, почему мир на первый взгляд кажется непостижимо сложным, но при ближайшем рассмотрении подчиняется простым законам.Эти законы, применяемые неоднократно, создают сложность. Исходя из этого определения, можно предположить, что физики, по крайней мере, разобрались в том, что они подразумевают под «законом».

    Извините.

    Почему природа должна подчиняться законам? Почему эти законы должны быть выражены в терминах математики? Почему они должны быть сформулированы в пределах пространства и времени? Эти вопросы были заданы две недели назад на увлекательном семинаре в Институте периметра, который стал продолжением семинара, проведенного в Университете штата Аризона в декабре 2008 года. Одна из участниц, Сабина Хоссенфельдер, рассказала об этом вчера в Backreaction, одном из самых продуманных блогов по физике. Суть в том, что организаторам лучше начать планировать больше сиквелов, потому что вопросы кажутся такими же неразрешимыми, как и всегда.

    Я никогда не был на такой конференции, как этот семинар. Где еще я мог услышать вывод теории квантовой механики, аргумент против многобожия и трюк, чтобы указать направление в неизвестное место, и все это в течение пары часов? Участники представляли собой смесь физиков и академических философов.Эти два сообщества были очень близки во времена Эйнштейна, но затем разошлись. В своей книге Dreams of a Final Theory физик элементарных частиц Стивен Вайнберг посвятил главу, озаглавленную «Против философии», в которой резюмировал презрение физиков его поколения к этому предмету. Но, как я писал в эссе несколько лет назад, времена меняются, в основном потому, что многие физики считают, что их поиск единой теории буксует из-за неспособности продумать философские вопросы. На встречах, где собираются две группы, они кажутся мне вполне совместимыми. Присутствующие философы, как правило, имеют физическую подготовку, а физики, даже если они не могут отличить своего Гегеля от своего Хайдеггера, стремятся учиться.

    Главное их отличие – стиль. Физики, как правило, говорят довольно свободно и полагаются на математику, чтобы поддержать их, тогда как философы более дотошны в риторике (иногда до ошибки). Физики также имеют тенденцию прерывать говорящих вопросами рано и часто, не давая философам добраться до сути.«Философы гораздо более цивилизованны, чем физики», — размышлял (физик) Ниайеш Афшорди.

    Что действительно делало этот семинар странным, так это то, что, за некоторыми исключениями, в беседах было много утверждений и мало аргументов. По сути, это был трехдневный мозговой штурм, целью которого было спровоцировать и отправить участников домой с новыми идеями, которые они могли бы в конечном итоге внедрить в свою работу, а не сообщить о конкретных результатах. Именно это качество делает написание поста в блоге таким же сложным, как подведение итогов Пруста.Налейте себе чашечку кофе и успокойтесь.

    Что такое законы?

    Первые несколько ораторов сразу перешли к вопросу о том, что такое законы. Среди них был философ Джон Робертс из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. (Видео его выступления здесь.) Закон не только описывает закономерность в природе, но и различает закономерности, которые возникают случайно, и те, которые существуют всегда, независимо от особенностей ситуации. То, что это означает, очень сложно понять, и становится еще хуже, когда вы говорите обо всей вселенной.Если вселенная — это все, что есть, как могло быть иначе? Если не могло, то какая разница между случайным паттерном и врожденным?

    Робертс сделал обзор некоторых ведущих философских школ, нашел их недостаточными и утверждал, что концепция закона неотделима от того, как физики открывают законы. Их главный инструмент — контролируемый эксперимент, который по самой своей природе ищет закономерности, которые сохраняются в любых конкретных условиях. Признаюсь, я не понимал, как подход Робертса помогает в вопросах, которые нас больше всего волнуют: почему природа структурирована, а не хаотична? Почему закон, извлеченный из одной ситуации (скажем, падающих яблок), работает в несвязанных ситуациях (на орбитах планет)? Но кажется полезным признать, что наши законы, даже если они фиксируют некоторую объективную реальность, обусловлены нашим процессом открытия.

    Следующий спикер, физик Марсело Глейзер из Дартмута, высказал аналогичную мысль с точки зрения физики: наука, по его словам, очень зависит от инструментов.Но затем он пошел в другом направлении, утверждая, что окончательная теория — это ложный сон, потому что новые инструменты неизменно означают новые открытия. У Backreaction есть больше комментариев к его выступлению, которые вы можете посмотреть сами, и всегда есть новая книга Глейзера. На протяжении всего семинара участники постоянно возвращались к опасениям, что не может быть окончательной, единой теории, а может быть только лоскутное одеяло из теорий.

    Моя собственная реакция заключалась в том, что, хотя полезно предостерегать от цепляния за предвзятые идеи об окончательной теории, Глейзер слишком настойчиво считал стакан физики полупустым.Мы можем многого не знать, но и многое мы знаем, и все, что мы видим, указывает на то, что природа управляется простыми законами. Наблюдатели постоянно делают новые открытия, но новые открытия не означают новых законов. Подавляющую часть того, что они находят, можно понять, используя существующие законы, а исключения возникают в ситуациях, когда законы вступают в противоречие, предполагая, что их согласование также даст объяснение исключениям.

    В период вопросов и ответов после выступления Глейзера астрофизик и писательница Жанна Левин из Колумбийского университета справедливо заметила, что, хотя физики часто проводят противопоставление наблюдения и чистого мышления, наш разум формируется физическим миром, поэтому наши мысли также представляют собой косвенную форму наблюдения.

    Более поздний оратор, физик Дэвид Вулперт из Исследовательского центра Эймса НАСА, также высказал некоторую осторожность. Основная цель законов состоит в том, чтобы делать надежные прогнозы, но эта цель может быть изначально недостижимой. Используя вариант аргумента, который Курт Гёдель использовал для доказательства своих теорем о неполноте, Вольперт показал, что существуют предсказания, правильность которых физики никогда не могут гарантировать. Одним забавным следствием является «теорема монотеизма»: может быть не более одного всеведущего бога. Если бы их было двое, они могли бы читать мысли друг друга и столкнуться с парадоксами цикличности.Чтобы узнать больше, посмотрите выступление, прочитайте газету или, что еще лучше, перечитайте своего Джона Мильтона.

    Как физики выбирают законы и проверяют их?

    Философ Крис Сминк из Университета Западного Онтарио поднял вопрос о том, как сформулировать закон всей вселенной. Закон обычно применяется к множеству ситуаций, таких как воспроизводимые эксперименты, но существует только одна вселенная. Но он утверждал, что уникальная вселенная по-прежнему имеет несколько уровней приближения. Физики обычно начинают с грубых предположений об орбитах планет или о поведении частиц и постепенно уточняют их.Каждый из этих шагов уточнения, как предположил Сминк, представляет собой отдельную ситуацию, позволяющую проверить законы. Посмотрите видео здесь.

    В период вопросов и ответов английский физик Джулиан Барбур сказал, что люди и так преувеличивают роль воспроизводимых экспериментов в классической физике. На практике одного эксперимента может быть достаточно. Только в квантовой физике повторение становится существенным, потому что квантовая теория вероятностна, а вероятность подразумевает множественность случаев.

    Я нашел точки соприкосновения между выступлением Сминка и более поздним выступлением философа Карнеги-Меллона Кевина Келли.Келли пытался объяснить бритву Оккама: принцип, согласно которому лучший закон — это самый простой закон, который соответствует данным. Бритва — одна из тех идей, которые физики используют все время, не задумываясь почему — или заставляет ли она их видеть простоту, которая не обязательно существует. Главный аргумент в пользу того, почему бритва работает, исходит из теории вероятностей и утверждает, что простые теории действительно более верны, чем сложные; В журнале American Scientist в 1991 году была опубликована фантастическая статья, в которой излагался этот случай.Но Келли выдвинул другое объяснение: бритва работает, потому что более простой закон с меньшей вероятностью будет отвергнут, чем сложный. Его можно считать первым шагом в серии последовательных приближений. Возможно, его нужно будет улучшить и дополнить, но вряд ли он будет ошибочным.

    Келли сравнила это с указанием направления движения. Предположим, к вам подходит водитель и спрашивает дорогу до места, которое вы не знаете. Вы хотите быть полезными и не признавать свое невежество. Что вы должны сделать? Хитрость заключается в том, чтобы выбрать маршрут, ведущий к наибольшему количеству мест, возможно, ближайшую автостраду или дорогу, ведущую в центр города.Таким образом, у вас есть лучший шанс направить их в правильном направлении и избавить их от необходимости дублировать назад. Келли сказал, что бритва Оккама указывает физикам наилучший путь к правильному закону, даже если она не может выбрать этот закон. Видео его выступления здесь.

    Время иллюзорно или реально?

    Настоящий фейерверк на семинаре вызвали разногласия по поводу времени — не по поводу того, отстают ли выступающие от графика и прерывают перерывы на кофе, а по поводу того, является ли время само по себе понятием производным или фундаментальным.Возникает ли время из чего-то более глубокого или это неотъемлемая часть природного мира? В нашем текущем выпуске философ Крейг Каллендер из Калифорнийского университета Сан-Диего излагает аргументы в пользу первого варианта, частично основанного на идеях Барбура.

    Барбур обладает типично английским сдержанным чувством юмора. «Я счастлив отпустить время», — сказал он участникам семинара. «Я сделал это около 40 лет назад». Его речь, которую вы можете посмотреть здесь, была мастерской, хотя и необычной. В нем не было научной аргументации в обычном смысле: куча данных и формул, которые заставят скрепя сердце принять даже самого закоренелого скептика. Скорее, Барбур взял нас на прогулку по лесу своего плодородного ума.

    Например, в качестве метафоры Вселенной он нарисовал круг (см. фото выше) с 24 красными и синими точками. В окраске была логика: она максимально увеличивала разнообразие цветовых последовательностей по окружности. Если бы вы не знали цвет точки, вы могли бы вывести его, взглянув на все остальные и выяснив, какой цвет максимизирует разнообразие целого. Это напомнило мне одну из тех логических головоломок, когда вы не знаете, какого цвета шляпа у вас на голове, но можете понять это, увидев, какие шляпы носят все остальные.

    Вселенная, предположил Барбур, немного похожа на эту. Частицы, составляющие его, не имеют встроенных свойств, таких как пространственное положение. Вместо этого эти свойства возникают из отношений между частицами. Частице приписывается определенное положение в силу того, в каких отношениях она находится со всеми другими компонентами. Он описал, как отношения между частицами могут быть классифицированы геометрически и как затем могут быть получены такие основные понятия, как положение, длина, продолжительность и одновременность. Единственным геометрическим свойством, которое он должен был предположить, а не вывести, были углы между линиями. На самом деле, если подумать, когда вы вообще наблюдаете длину? Вы всегда определяете длину по углам, таким как угол между световыми лучами, падающими на ваши глаза.

    Барбур — не единственный физик, утверждающий, что фундаментальные законы природы «конформно инвариантны», что означает, что они не имеют встроенного чувства масштаба, но включают углы. В такой теории, как теория относительности, эти углы представляют причинно-следственные связи.

    Основная проблема, с которой я столкнулся во время выступления, заключалась в том, что я не видел, как абстрактные идеи соотносятся с миром, который мы переживаем. Время кажется таким реальным. Как оно возникло? Почему мир устроен совершенно особым образом, необходимым для возникновения времени? Короче говоря, что мы действительно выигрываем, говоря, что время не реально?

    Доклады двух других физиков пролили плоть на кости идеи эмерджентного времени. Кевин Кнут из Университета Олбани показал, как можно начать с сети причинно-следственных связей и извлечь из них пространство и время.Для получения более подробной информации прочитайте его статью или просмотрите видео. Филип Гоял из Perimeter показал, что из такой сети можно даже восстановить всю теорию квантовой механики. Его выступление здесь.

    Ирония в том, что Барбур раньше был одиноким голосом для этого варианта, но теперь он становится основным мнением. Сейчас более радикально предположить, что время имеет основополагающее значение. Именно это и сделала маловероятная пара физика Ли Смолина из Perimeter и политического философа Роберто Унгера из Гарвардской школы права.Как и Барбур, они представили не аргумент, а манифест.

    Смолин не согласился с тем, что он назвал ньютоновской парадигмой, концептуальным разделением природы на два элемента: (а) состояние мира и (б) законы физики. Состояние мира определяется в пространстве. В классической механике, такой как правила игры в бильярд, состояние состоит из положений и скоростей объектов. Законы физики действуют во времени. Они переводят одно состояние в другое.Смолин предположил, что эта схема, хотя и хорошо работает в повседневных ситуациях, выходит из-под контроля, когда применяется ко всей вселенной. Это приводит к выводам, которые он и Унгер назвали абсурдными, например, к «блочной вселенной» — утверждению, что все времена, прошлые и будущие, одинаково реальны. Смотрите их командный разговор здесь.

    Самая осязаемая идея, которую я усвоил, состоит в том, что если время реально, а будущее действительно открыто, то законы физики могут измениться сами по себе. Вы можете либо принять законы природы как фиксированные, и в этом случае возникает время, либо принять время как фиксированное, и в этом случае законы природы развиваются.На мой взгляд, это звучит как повторение спорного аргумента, сделанного французским физиком Анри Пуанкаре столетие назад. Смолин и Унгер находят последнюю точку зрения более естественной, но она сталкивается с двумя непосредственными проблемами: какие существуют доказательства того, что законы когда-либо менялись? И если они изменяются, подчиняются ли сами эти изменения законам? Если это так, то вы либо попали в бесконечный регресс законов, мета-законов, мета-мета-законов и так далее, либо вы должны предположить, что некоторые законы действительно фиксированы.

    В конечном счете, манифест докажет свою ценность, только если он приведет к конкретизированной теории. На данный момент лучшими попытками являются собственный космологический естественный отбор Смолина, квантовая графографическая модель пространства-времени Фотини Маркопулу и предложение Петра Хоравы об эмерджентном пространстве.

    Могут ли черные дыры быть причиной ускорения Вселенной?

    К этому моменту моя голова пульсировала глубокими мыслями. Выступление Ниайеш Афшорди принесло облегчение. У него были уравнения! Он привел наблюдения! Он делал прогнозы! Это не говорило мне, что все, что, как я думал, я знал, было неправильным! Все, что он пытался сделать, это объяснить темную энергию.На любой другой конференции это сочли бы устрашающе радикальным. Здесь это было подчеркнуто скромно.

    Модель, которую он представил, основывалась на двух умозрительных, но правдоподобных идеях. Во-первых, пространство заполнено невидимой жидкостью — эфиром — как это и предсказывается некоторыми предложенными квантовыми теориями гравитации, такими как теория Хоравы. Во-вторых, черные дыры испускают слабое излучение, как предсказывает почти каждая теория квантовой гравитации. Афшорди подсчитал, что излучение должно нагревать эфир и, подобно доведению до кипения кастрюли с водой, создавать (отрицательное) давление во всем космосе.Такое давление является квинтэссенцией темной энергии и приводит к ускорению космического расширения.

    Другими словами, квантовые гравитационные эффекты могут имитировать темную энергию. Эта модель точно объясняет, почему космическое ускорение началось несколько миллиардов лет назад, а не во время Большого взрыва: черным дырам потребовалось некоторое время, чтобы сформироваться и нагреть эфир. Газету стоит прочитать, да и доклад неплохой.

    Если вы дочитали до конца этого поста в блоге, вы действительно доказали, что являетесь поклонником физики, и я буду рад услышать от вас в разделе комментариев! Вам будет приятно узнать, что я надеюсь пригласить многих из этих исследователей представить свои идеи в печатном журнале в ближайшие годы.

    Фотография Джулиана Барбура, сделанная Джорджем Массером

    Какой тип математики наиболее полезен для физики?


    Автор вопроса: Дон

    Ответить

    Я впервые отвечаю на такой «весьма субъективный» вопрос. Итак, части моего ответа, вероятно, будут варьироваться от «образованных советов» до «диких предположений». Физика, вероятно, является единственной областью науки, в которой непосредственно применяются многие области математики.Причина проста; природа, кажется, подчиняется «математическим правилам», а не действует причудливо. Другими словами, кажется, что естественные законы могут быть выражены в терминах математики. Почему так должно быть, никто не знает. Если бы меня попросили выделить одну область математики, которая абсолютно полезна для изучения физики, я бы, наверное, выбрал исчисление. Вся классическая механика, термодинамика, гидродинамика, классический электромагнетизм, статистическая механика и многие другие области физики широко (а иногда и исключительно) используют исчисление. Этого достаточно? Вероятно, не для всех областей физики, в которых вы можете работать. Следующим требованием, вероятно, будут дифференциальные уравнения, и их можно рассматривать как часть исчисления (хотя сама по себе это обширная область изучения). Кроме того, вам могут понадобиться теория вероятностей и статистика, линейная алгебра, численные методы и тому подобное в зависимости от выбранной вами области. Если вам не хватает математических навыков, вы можете найти репетитора по алгебре, который поможет вам освоиться. Для некоторых более поздних теоретических работ требуется больше математики, чем простые смертные вроде меня могут надеяться знать.Правда в том, что вы никогда не сможете знать достаточно математики. Для физика математика — это набор инструментов. Прежде чем заняться конкретной проблемой, у вас должны быть необходимые инструменты для работы. Есть некоторые инструменты (например, исчисление), которые должны быть в наборе инструментов любого физика, но по мере специализации они будут добавлять дополнительные инструменты, необходимые для конкретных задач.
    Ответил: Ясар Сафкан, доктор философии, инженер-программист, Noktalar A.S., Стамбул, Турция

    Дело в том, что многие разделы математики полезны в самых разных физических приложениях, поэтому я скорее прибегну к личному мнению, чем буду искать окончательный, универсальный ответ.Когда я впервые формально изучал физику в старшей школе, я начал с изучения кинематики с алгеброй. Обычно это работало, потому что учебная программа придерживалась более простых тем, с которыми могла справиться алгебра, если к физике подходить разумно (например, игнорировать трение, предполагая, что g постоянна на высоте полета снаряда и т. Д.). Однако, когда я изучил исчисление, расцвело совершенно новое понимание кинематики (и физики в целом). Я перешел от способности решать задачи (большую часть времени) к настоящему прочувствованию того, что происходит.По этой причине я всегда чувствовал, что исчисление является краеугольным камнем, необходимым для глубокого понимания физики. В квантовой механике и теории относительности также полезно иметь представление о вероятности и статистике, но даже здесь математические методы этих дисциплин не так необходимы, как исчисление, на мой взгляд. Вы можете получить довольно хорошее представление об искривленном четырехмерном пространстве-времени, не зная, например, собственных значений. Математика имеет решающее значение для анализа во многих областях деятельности, поэтому не ограничивайте свои исследования, основываясь на этом ответе – продолжайте учиться и заниматься многими разделами математики! Это тренирует ваш ум, а также открывает двери к успеху.
    Ответил: Роб Ландольфи, учитель естественных наук, Вашингтон, округ Колумбия

    Есть много очень полезных математических вычислений. Я проведу вас через наиболее важные с точки зрения развития фундаментальной физики: Классическая механика – Исчисление
    Электромагнетизм – векторное исчисление
    Общая теория относительности — дифференциальная геометрия
    Квантовая теория поля — матрицы, теория групп
    Теория суперструн – Теория узлов
    Каждое новое развитие в физике часто требует новой области математики.Я бы сказал, что старая математика сейчас наиболее широко используется в физике, например исчисление, поэтому, вероятно, она наиболее полезна.
    Ответил: Мартин Арчер, студент-физик Имперского колледжа, Лондон, Великобритания

    На мой взгляд, физику следует рассматривать как раздел прикладной математики. Итак, вопрос о том, какая математика самая полезная, довольно сложный. В некотором смысле это зависит от того, какая область физики вас интересует, поскольку в разных областях применяется разная математика.Если вас интересует «классическая» физика (например, механика, термодинамика и электродинамика), то область исчисления подойдет вам гораздо лучше, чем такие предметы, как алгебра или статистика (конечно, это зависит от того, насколько глубоко вы изучаете предмету) С другой стороны, алгебра (и теория групп) очень важна в квантовых областях. Попробую ответить на этот вопрос, опираясь на собственный опыт. Для начала нужно очень хорошо разбираться в исчислении, особенно в вопросах как векторное исчисление, где рассматриваются такие темы, как скручивание и расхождение (хорошее понимание вариационного исчисления, где рассматриваются такие темы, как максимумы и минимумы интегралов тоже очень пригодится). Исчисление закладывает основу для более сложной математики. Такие предметы, как (частные) дифференциальные уравнения и математический анализ, имеют свои корни в исчислении. Все эти предметы необходимы в «классической» области. я прошла курсы в классическая механика, а на самом деле это насквозь прикладная математика. С другой стороны, в квантовой механике вы больше будете иметь дело с алгебраическими методами. Например, матричные операции и преобразования очень распространены. Итак, вы можете возразить, что алгебра более полезна.Но прежде чем вы подумаете, что квантовая механика — это преимущественно дискретное поле, я хотел бы, чтобы вы знали, что уравнения в частных производных действительно закрадываются сюда (например, решение уравнения Шредингера для заданных значений энергии). Тем не менее, хороший понимание современной физики может быть основано только на хорошем понимании классических идей. Конечно, алгебра может быть чрезвычайно мощной во многих областях, даже за пределами квантовой науки. механика (например, DSP и криптография). В целом, я должен сказать, что если вы планируете заниматься физикой, вы должны курсы математики, как вы можете.Многие курсы очень тонко связаны друг с другом. Например, собственные значения и собственные векторы — это алгебраическая идея, но она широко используется при решении систем дифференциальных уравнений; анализ (мне нравится думать об этом как о доказательстве математики) и исчисление имеют очень похожие идеи (и в некотором смысле являются одними и теми же идеями-сериями и т. д.). Итак, какой тип я считаю наиболее полезным? Я бы сказал, хорошо округленное сочетание всех вышеупомянутых предметов. Но если я должен выбрать один; Я бы сказал дифференциальные уравнения.Многие физические системы имеют «дифференциальное» отношение к ним. Например, пружинные системы или Схемы RLC (электродинамика) на самом деле являются дифференциальными эквалайзерами. Уметь решать дифференциальные уравнения (и способы их составления) — бесценный инструмент в физике. Только представьте, с какими трудностями вы столкнулись бы, пытаясь создать механику жидкости без дифференциальных методов. Для тех, кто заинтересован в хорошей книге по дифференциальным методам (где рассматриваются такие темы, как пружины, цепи и рост населения), пожалуйста, обратитесь к книге, которую я включил в качестве примера. ссылка. Связанная книга:

    Элементарные дифференциальные уравнения
    4-е издание (2000 г.)
    К. Генри Эдвардс и Дэвид Э. Пенни

    Ответил: Майкл Круз, студент бакалавриата по физике, UP, Претория, ЮАР.

    Обзор майора физики — JMU

    Объявление майора

    Новые первокурсники и переведённые студенты
    Учащиеся должны указать специализацию по физике при регистрации на ориентацию.

    Зачисленные в настоящее время участники программы Major Changer  
    Текущие учащиеся, желающие объявить или изменить основную, дополнительную или предпрофессиональную программу, должны заполнить запрос через MyMadison. Дополнительная информация по конкретному факультету будет доступна при выборе этого учебного плана. Следуйте всем указаниям и шагам, необходимым для выполнения вашего запроса. После того, как все необходимые шаги будут выполнены, отдел либо одобрит, либо отклонит ваш запрос, либо свяжется с вами для получения дополнительной информации.

    Чтобы получить дополнительную помощь при подаче этого запроса, просмотрите руководство по изменению/объявлению основного/второстепенного значения в MyMadison или на веб-сайте учебных пособий.

    Повышение квалификации

    Сохранять хорошую академическую успеваемость с совокупным средним баллом не ниже 2.0.

    Учащиеся должны получить как минимум оценку «C» по физике 250 или физике 150, прежде чем перейти к физике 260.

    Учащиеся выбирают одну из перечисленных ниже концентраций:

    • Фундаментальные исследования
    • Прикладная физика: Прикладная ядерная физика
    • Прикладная физика: вычислительная
    • Прикладная физика: материалы
    • Прикладная физика: электроника и приборостроение
    • 3/2 Инженерное дело (комбинированная программа физики и инженерии): требуется, чтобы учащиеся выполнили 96 кредитных часов, включая все требования общего образования JMU, основные требования физики, дифференциальные уравнения и не менее 12 дополнительных кредитных часов со средним значением не ниже «B +».
    • Индивидуальный вариант: курсы, выходящие за рамки основных требований, выбираются по согласованию с консультантом факультета и должны быть одобрены этим консультантом, заведующим кафедрой и еще одним преподавателем. Прогресс в получении степени проверяется консультантом факультета.
    • Мультидисциплинарность: обеспечивает прочную основу по физике для студентов, интересы которых выходят за рамки традиционных областей физики. Четыре направления бизнеса, технических и научных коммуникаций, биофизики и среднего образования.

    В чем смысл жизни? Физика.

    Когда вы думаете о физике, что приходит вам на ум? Атомная энергия? Гравитационные волны? Может уравнения Ньютона?

    Адриан Бежан тоже думает об этом. Но бунтарский ученый-энергетик — профессор машиностроения в Университете Дьюка и один из ведущих мировых экспертов по термодинамике — думает практически обо всем остальном. Он утверждает, что одни и те же принципы физики могут быть применены ко всему, что движется, трансформируется и течет, от спорта и технологий до воздушных потоков и роста населения, моделей миграции и социальной иерархии.

    Бежан не первый, кто изучает поведение как физику или использует физику для описания более широких систем. Но его новая книга, Физика жизни: эволюция всего , может быть самым широким рассмотрением. Возвращаясь к первоначальному определению дисциплины — «знание природы» по-гречески — он в конечном счете заключает, что «жизнь и эволюция — это физика».

    Чтобы понять эту противоречивую предпосылку, National Geographic недавно побеседовал с Беджаном о физике жизни, Вселенной и обо всем на свете.

    Предоставлено издательством St. Martin’s Press

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Согласно вашей книге, физика описывает действия или склонности всех живых существ, а также неживых. Означает ли это, что мы можем объединить все виды поведения в рамках физики?

    Абсолютно. Наше узкое определение дисциплины — это то, что произошло за последние сто лет благодаря огромному влиянию Альберта Эйнштейна, атомной физики и теории относительности на рубеже [20-го] века.

    Но нам нужно вернуться дальше. На латыни природа — физика — означает «все, что происходит».

    Одна вещь, которая пришла непосредственно от Чарльза Дарвина, заключается в том, что люди являются частью природы, наряду со всеми другими живыми существами. Поэтому все, что мы делаем, — наши инструменты, наши дома, наши технологии — также являются естественными. Это все часть одного и того же.

    В вашем журнале и на вашем телеканале мы видим, как многие животные делают это — расширяют свои возможности с помощью инструментов, интеллекта, социальной организации.Все естественно взаимосвязано.

    Ваша новая книга основана на законе физики, который вы сформулировали в 1996 году. Конструктивный закон

    утверждает, что в природе существует универсальная эволюционная тенденция к замыслу, потому что все состоит из систем, которые изменяются и развиваются, чтобы течь легче.

    Верно. Но я бы уточнил и сказал, что есть тенденция к свободному развитию — изменению на ходу, чтобы обеспечить все большую и большую легкость передвижения. Это физика, четвертая стадия — более точное, более конкретное выражение той же идеи.

    Поточные системы повсюду. Они описывают то, как животные перемещаются и мигрируют, как образуются дельты рек, как люди разводят костры. В каждом случае они свободно развиваются, чтобы уменьшить трение и лучше двигаться — чтобы улучшить себя и свести к минимуму свои ошибки или несовершенства. Поток крови и поток воды в основном развиваются одинаково.

    Излучина Подковы представляет собой излучину реки Колорадо в форме полумесяца в Национальной зоне отдыха Глен-Каньон, недалеко от Пейджа, штат Аризона.То, как образовалась река, похоже на то, как животные мигрируют, а люди разводят костры. В каждом случае поиск эффективности ведет к эволюции.

    Фотография Дерека фон Бризена, Коллекция изображений Nat Geo

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Было бы слишком упрощением сказать, что все везде и всегда стремится к эффективности?

    Это было бы правильно, за исключением того, что сначала вам нужно иметь представление или определение того, что такое эффективность. Цель всего состоит в том, чтобы искать более широкий доступ или более легкий поток и свободно трансформироваться в этом направлении. Если у вас есть более эффективный поток — будь то топливо и воздух, проходящие через камеру сгорания, или пищевые вещества, проходящие через кишечник животного, — у вас есть правильное направление эволюционного дизайна.

    Эволюция является важной частью нашего определения эффективности. Я не имею в виду эволюцию в дарвиновском смысле. Я имею в виду, что существует универсальное стремление или тенденция к дизайну и организации, которая со временем меняется в заметном, казалось бы, целенаправленном направлении.Так что правильнее было бы назвать эти вещи эволюционным замыслом и эволюционной организацией. Между прочим, это не имеет ничего общего с разумным замыслом. Это просто трактовка замысла и эволюции как двух естественнонаучных концепций.

    В каждом случае стремление не к идеалу. Это стремление к чему-то лучшему завтра и к чему-то еще лучшему послезавтра — к неустанному совершенствованию и совершенствованию.

    Расскажите мне немного о реакции и восприятии Конструктивного Закона за последние 20 лет.Думаю, почти любой согласится с тем, что это элегантное описание поведения. Но почему это закон — один из немногих в физике, — а не теория? Насколько это общепринято? И какие основные аргументы против?

    Ну, в физике много теорий, но мало законов. Закон должен быть сводкой о явлении, подобно законам термодинамики или законам движения Ньютона. С другой стороны, теория — это предсказание того, каким должно быть . И это предсказание опирается на закон, который известен.Теорий так же много, как и вещей, которые размышляет ум. Однако закон один.

    Конструктивный закон объединяет множество взаимосвязанных явлений и их теорий, включая сети, сложность и организацию. Насколько мне известно, в рецензируемой литературе не было опубликовано ничего, что можно было бы квалифицировать как реакцию против него. Совершенно ничего. Это был настоящий сюрприз.

    Навозные жуки скатывают экскременты в шарик в Динеро, штат Техас. После завершения почти идеальная сфера будет служить либо источником пищи, либо камерой для размножения — иллюстрацией организационного и эволюционного движения.

    Фотография Карин Айгнер, Коллекция изображений Nat Geo

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Удивительный комплимент, который я часто слышу после лекции, заключается в том, что люди говорят мне, что у них было такое же предчувствие или что они все время знали, о чем я говорю. И я думаю, что это фантастика.

    Конечно, большинство людей не называют это Конструктивным Законом. Они называют это самооптимизацией или самоорганизацией. Они ссылаются на законы и правила масштабирования, дизайн животных и даже на естественный отбор.Но это всегда идея эмерджентности — стремление стать умнее или добиться большего успеха, что означает эволюцию в универсальном физическом смысле.

    Поэтому, когда я встречаю этих людей, я говорю: «Прямо. И вот почему все, что вы знаете, правильно — и почему это принадлежит физике». Потому что это верно в отношении всего и вся в самом общем виде: жизнь течет, движется, трансформируется и начинает действовать.

    В этой книге вы делаете шаг вперед, скажем,

    Роберта Эйреса , который писал о том, как термодинамика описывает развитие экономики, социоэкономики и технологии.Но вы утверждаете, что законы физики можно использовать для объяснения практически всего всего — от того, почему катятся камни, до того, почему люди разводят костры, имеющие одинаковую форму. Расскажите мне больше об этой универсальности.

    Я считаю свой вклад, Конструктивный закон, чем-то, что не ограничивается физикой. Я думаю, что он живет в самой постоянной комнате в доме науки, а именно в термодинамике.

    Вы можете узнать, что является самым сильным, что является наиболее эффективным, просто взглянув на навозного жука или дерево.И прежде чем вы это узнаете, вы научитесь делать лучшие и более впечатляющие инструменты и жилища.

    Адриан Бежан, автор книги «Физика жизни»

    Если коротко, то вот что: Жизнь возникает из двигателей. Я определяю живую систему как систему, которая свободно течет и трансформируется, чтобы сохраняться во времени, потому что это, по сути, и есть жизнь: ничто не движется, если его не двигают, если его не подталкивают.

    Этот толчок — другое слово для обозначения силы — исходит от двигателей. И эти двигатели бесчисленны; они повсюду в мире живых существ, но также и в мире неживых.Океаническая циркуляция — это двигатель. Как и атмосферная циркуляция.

    И все двигатели генерируют энергию. Но сила невидима, потому что мгновенно уничтожается. Он рассеивается по ходу течения, будь то струйное течение в атмосфере или животные в кустах. Все они ведут себя одинаково. Сама Земля постоянно течет и трансформируется, потому что ее двигатель приводится в движение солнцем.

    Я хочу на секунду вернуться к иерархии. «Эволюция всего, что движется на земле, — пишете вы, — включая людей, естественным образом ведет к иерархии в движении.Мы видим, что эта иерархия естественным образом проявляется повсюду, от движения в городе до транспорта кислорода в легких, до быстрого и медленного мышления в потоковой архитектуре мозга».

    Можете ли вы рассказать об этом больше?

    Я представил эту идею в книге двумя способами. Одна из них заключается в том, что экономия на масштабе — это идея, коренящаяся в физике. Система с большим потоком по своей сути более эффективна, потому что в ней больше отверстий и больше возможностей для того, чтобы вещи могли проходить через нее. Вы можете думать об этом как о меньшем сопротивлении.

    Таким образом, чем крупнее объекты, тем эффективнее их перевозчики. Перевозка дешевле на большом грузовике. Таким образом, экономия на масштабе — это реальность. Это природа. Согласно Конструктивному закону, существует тенденция к более легкому течению, что подразумевает, что со временем вещи должны становиться больше.

    Но это только полдела. Другая половина заключается в том, что большие объекты не могут течь по областям, меньшим, чем они есть. Они не могут залезть в самые маленькие карманы.

    Парк Гуэль, объект Всемирного наследия ЮНЕСКО в Барселоне, Испания, был спроектирован Антонио Гауди. Известный архитектор, который основывал свои работы на чудесах природы каталонской сельской местности, был одним из первых практиков биомиметической архитектуры — человеческой инженерии, которая имитирует узоры и конструкции, встречающиеся в природе.

    Фотография Саймона Робертса, National Geographic

    Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

    Все на Земле зависит от течения. А если у вас есть бассейн реки или легкие человека, у вас есть трехмерная вещь, называемая объемом. Все потоковые системы на Земле имеют объем.

    Архитектура любой эффективной системы должна состоять из множества элементов и ответвлений меньшего объема, как во фрактальной геометрии. Слово для этого — иерархия — архитектура, которая возникает естественным образом. Он служит целому — в данном случае области или объему — со временем все лучше и лучше, развиваясь и совершенствуясь в процессе. В своей книге я использую катящийся камень и вихрь турбулентности, чтобы показать, что чем больше живое существо, тем дольше оно будет двигаться во времени и пространстве.

    Вот почему теперь у нас есть специалисты в области физики, а не только биологии, которые оценивают, объясняют и предсказывают продолжительность жизни.Наконец-то мы знаем, почему более крупные объекты должны жить дольше и путешествовать дальше. И почему они должны жить вместе со многими более мелкими, короткоживущими существами, которые путешествуют на более короткие расстояния, чтобы существовать.

    В прошлом вы использовали Конструктивный закон, чтобы доказать, что птицы и самолеты должны повышать свою эффективность одинаковым образом. Вы также сказали, что вдохновленные природой работы испанского архитектора

    Антонио Гауди , такие как Саграда Фамилия , являются ранними примерами биомиметической инженерии .Эта связь между человеком и природой имеет для меня большой интуитивный смысл. Почему больше людей не изучают мир таким образом?

    Не знаю. Я действительно не знаю. Но есть есть  много людей, которые используют природу, чтобы помочь себе и своим ближним. Вот откуда берется искусство. И религия. И, совсем недавно, наука. Все они исходят из этого.

    Вы можете узнать, что сильнее и эффективнее, просто взглянув на навозного жука или дерево. И прежде чем вы это узнаете, вы научитесь делать лучшие и более впечатляющие инструменты и жилища.Выше, сильнее, быстрее. Улучшение.

    Наше узкое определение физики — это то, что произошло за последние сто лет. Но нам нужно вернуться еще дальше. На латыни природа — физика — означает «все, что происходит».

    Адриан Бежан, автор The Physics of Life

    В прошлом месяце открылись две художественные выставки — одна в Испании, другая в Чили, вдохновленные Конструктивным законом. Я не имел с ними ничего общего; Я никогда не встречался ни с одним из художников. Но каждый по-своему искренне смотрит на природу глазами и умом Гауди.

    Конструктивный закон действует уже давно. Но публика может впервые услышать об этом из этой книги. Так движется наука. Это естественный путь. Источник — в данном случае я — должен постоянно улучшать повествование и распространять этот новый закон физики.

    Итак, каков следующий шаг — для вас и для этого понятия?

    Следующим шагом для меня будет придумать новые способы продемонстрировать общественности, почему этот закон физики важен для нас.Моя цель в этой книге состояла в том, чтобы показать, почему это важно — почему существует ответ на знаменитый вопрос «Что такое жизнь?» Теперь ясно, что такое жизнь, и ответ приходит из физики.

    Но, говоря метафорически, самое главное — понять, почему  этот закон физики важен для нас, чтобы предсказать будущее социальной организации, эволюцию науки и научных исследований.

    Пока я писал эту книгу, мое мышление эволюционировало. Я заканчиваю идеей, что наука сама по себе является эволюционным замыслом, который наделяет людей силой.Таким образом, я думаю, что Конструктивному Закону есть что сказать и многое открыть.

    Суть в том, что многие вещи, которые мы считаем само собой разумеющимися, нуждаются в лучшем объяснении. Как мы с вами знаем, они могут исчезнуть за одну ночь, если мы отвлечемся от мяча. Или, что еще хуже, мяч попадет нам в лицо. Вставай! — говорю я читателям. Если вы не проснетесь, мяч разбудит вас.

    Это интервью было отредактировано для обеспечения большей длины и ясности.

    Какое отношение все это имеет к физике? – Наутилус

    Были ли вы когда-нибудь счастливы?»

    Моя девушка задала мне этот вопрос после работы за выпивкой в ​​каком-то блестящем баре на Манхэттене, после очередного напряженного дня в торговом зале.

    Как на это ответить? Я знал, что она говорила о работе, но насколько несчастным, по ее мнению, я был? Я сделал глоток односолодового виски и мысленно прокрутил время назад, пока не съел его.

    Это было весной 93-го, 16 лет назад, в Рочестерском университете, куда я поступил в аспирантуру по физике. День, который я могу воспроизвести как домашний фильм. Это яркий солнечный день после типично суровой зимы в Рочестере, штат Нью-Йорк. Небо голубое, облака похожи на ватные шарики, а солнечные лучи блестят на темно-зеленых листьях травы, кустов и дубов кампуса, все свежее напитано недавно растаявшим снегом.Студенты в шортах на квадроциклах, некоторые собрались на ступеньках, другие бросают фрисби, все окружены увитыми плющом залами из красного кирпича и серого камня, включая Бауш и Ломб Холл, дом физического факультета. Я нахожусь в столовой факультетского клуба университета, где дневной свет приглушен тяжелыми бархатными портьерами. Бордовый, я думаю, окаймленный солнечным светом. Сверху сверкают люстры. Семь или восемь человек сидят вокруг стола, накрытого белой скатертью, а сервировка украшена несколькими вилками.Бутылка вина ходит по кругу. Еда похожа на то, что она есть: праздник.

    Бауш и Ломб Холл Предоставлено автором

    Это был конец второго года моего обучения в аспирантуре, и на моем лице, я уверен, была очень глупая ухмылка, когда я слушал маленького человека цвета ореха пекан с удивительно круглым голову направо от меня. Он носил очки в проволочной оправе и тоже улыбался. На самом деле Сарада Раджив всегда улыбался, хотя у его улыбки было несколько вариаций. У него была стандартная улыбка сейчас, улыбка удивления, которая подняла его очки синхронно с его бровями, и улыбка дискомфорта, когда его глаза выдавали его истинные чувства.Но больше всего мне нравилась подрывная улыбка, которую он получал после одной из своих озорных шуток, когда его глаза загорались и встречались с твоими, пока ты тоже не улыбался. Раджив был доцентом кафедры физики в свои 30 лет, всего на пять лет старше меня. У него был мягкий голос, сообразительность и манера расхаживать по коридорам факультета — подняв подбородок и улыбаясь, — что побудило одного из моих одноклассников восхищенно прокомментировать, каким «преуспевающим» он выглядел. Раджив устроил обед, собрав всех своих студентов и докторантов, чтобы поприветствовать меня в своей группе.

    Впервые я встретил его годом ранее, найдя в своем ящике для почты Bausch and Lomb клочок бумаги с рукописной запиской:

    .

    «Г-н. Хендерсон. Если вы хотите обсудить исследования в области теории высоких энергий, пожалуйста, приходите ко мне в офис. – Раджив С.Г.».

    Я был в восторге, хоть и мало знал о Радживе. В моем классе в Рочестере было 15 человек, и я был единственным, кто до сих пор не нашел научного руководителя, который взял бы меня в ученики после окончания занятий.Это было потому, что я был единственным, кто поддерживал теорию высоких энергий, также известную как теоретическая физика элементарных частиц — специальность Раджива. Теорию высоких энергий также иногда называют «фундаментальной физикой», потому что она касается фундаментальных законов природы, которые управляют тем, как элементарные частицы, такие как электроны и кварки, действуют и взаимодействуют, и, следовательно, тем, как все, что состоит из этих частиц (что означало, насколько как я понял, ведет себя так же как и ). Я бы бросил хорошую работу инженера-электрика в Южной Калифорнии и приехал в Рочестер с мечтой изучать фундаментальную физику и следовать ее Святому Граалю: теории квантовой гравитации, которая примирила бы квантовую механику с общей теорией относительности Эйнштейна и, следовательно, как я понимал вещи в то время, составляют Теорию Всего.

    Подобно Дон Кихоту, меня побуждали к поиску книги, книги Нового Века, такие как Дао физики и Дзен и искусство ухода за мотоциклом , а также биографии великих физиков, таких как Эйнштейн и Фейнман, книги, которые дали мне очень приятная новость о том, что даже в конце 20-го века, даже для такого книжного типа, как я, еще есть границы для исследования. В основном я был наивным и мечтательным ребенком, который еще не достиг каких-либо интеллектуальных пределов. Мой отец был детективом полиции Нью-Йорка, и его главный совет по поводу карьеры звучал так: «Ты можешь делать все, что захочешь.И, в то время, когда я перешел на физику, я не видел причин сомневаться в нем.

    Я побрел обратно в коридор, пьяный от всех новых концепций, которые только что вбили мне в голову.

    Раджив, должно быть, услышал обо мне от одного из старших теоретиков отдела, к которому я уже обратился, но который не брал студентов. Так что Раджив не был моим первым выбором, но к тому времени, когда я нашел его записку, он казался моей единственной надеждой.

    Следующее, что я помню, я сидел в кресле в маленьком кабинете Раджива с блокнотом на коленях и сосредоточился всем, что у меня было, на импровизированной лекции, которую он читал мне по эзотерическому аспекту какого-то математического предмета, которого я никогда не слышал. раньше.Дзета-функции, или эллиптические функции, или что-то в этом роде. Не успел я представиться, как он начал выстукивать уравнения на доске. Попытка следовать была похожа на изучение новой игры с фигурами странной формы и произвольными правилами. Это был вызов, но я был рад поговорить с настоящим физиком о его реальных исследованиях, хотя меня мучил один большой вопрос, который я не осмелился задать: Какое отношение все это имеет к физике? ?

    Через пару часов Раджив повернулся ко мне со взглядом, который, как я позже понял, должен был быть пристальным вниманием.

    «Может быть, вы могли бы решить это?» — сказал он о проблеме, которую только что описал, но так и не решил.

    Конечно, сказал я, запихивая блокнот в рюкзак, можно попробовать.

    Я побрел обратно в коридор, пьяный от всех новых концепций, которые только что вбили мне в голову. Так что, только когда я полностью вышел из Бауша и Ломба и вернулся к яркому квадроциклу, я сложил два и два и получил четыре. Раджив мало рассказал о своем исследовании или своей группе, и единственный вопрос, который он задал мне, был той проблемой в конце.

    Очевидно, это был тест.

    Той ночью я взял проблему Раджива с собой домой, в дом в пригороде в нескольких милях от кампуса, где я снял второй этаж у пожилой женщины, которая жила внизу. Мой письменный стол находился в спальне, и мои шаги скрипели половицами, что периодически вызывало бум-бум-бум ее метлы по ее потолку в упрек моему шевелению после 11 часов вечера. конец прайм-тайма.

    В конце концов я уселся за свой стол и ходил на цыпочках всякий раз, когда мне нужно было встать, чтобы выпить кофе или в ванную.

    Я не помню подробностей задачи, только то, что она заключалась в доказательстве какого-то общего свойства эллиптических функций (или дзета-функций или чего-то еще), а не в вычислении грубой силы. Это было немного так, как если бы кто-то только что познакомил вас с прямоугольными треугольниками, но не с теоремой Пифагора, а затем спросил, можете ли вы найти какое-то соотношение между сторонами. Чтобы решить ее, потребуется творческая искра. Но что действительно поразило меня, так это осознание того, что я не имел ни малейшего представления о том, насколько сложной была проблема, насколько запутанными должны были быть расчеты, чтобы решить ее, или знал ли сам Раджив ответ, или даже была ли у этой штуки ответ. вообще. Блин , подумал я про себя, Почему я не спросил?

    Я полагал, что у меня есть время до следующего дня, когда я снова согласился увидеться с Радживом. Я пролистывал страницу за страницей своего желтого блокнота весь вечер, но каждый раз, когда я пробовал новое направление, я либо терялся, либо терял сердце в зарослях беспорядочных символов, которые я нацарапал на странице. Я продолжал листать свои заметки, пытаясь найти какой-то факт, который я упустил. Меня преследовала возможность того, что у этой штуки вообще нет ответа, и еще более пугающая мысль, что эта проклятая штука проста и я просто не могу ее увидеть. Я глуп, что продолжаю пытаться, или глуп, что еще не сделал? В любом случае …

    Я боялся провалить тест Раджива. Все мои однокурсники связались с консультантами, которые, как и большинство физиков, были экспериментаторами, исследователями, выполняющими практическую работу, например, сталкивая частицы на ускорителях, чтобы посмотреть, что получится. Теоретики вроде Раджива или, если уж на то пошло, Эйнштейна и Фейнмана, которые вместо этого занимаются ерундой, необходимой для объяснения результатов экспериментов с математикой, все меньше и меньше.Пара экспериментаторов из Рочестера заставила меня отказаться от моей мечты заняться теорией, потому что, как они объяснили, теория до смешного сложна, а рабочих мест так мало. Но я отмахнулся от них. Единственная причина, по которой я бросил работу и приехал в Рочестер, заключалась в том, чтобы заняться теорией и заняться «Граалем». Что-то меньшее было бы похоже на провал.

    Я заварил еще одну чашку кофе и вернулся к своему столу с кружкой. Я все глубже записывал в своем желтом блокноте. Я становился все более и более нервным, и мне становилось все труднее и труднее усидеть на месте.Время от времени я подходил к окну, чтобы увидеть вид, который больше не менялся.

    Случайные мысли, словно бабочки, порхали в моем сознании, разбрасывая по ветру мои мыслительные построения. Иногда они превращались в более зловещих существ, маленьких черных паукообразных тварей, которые шипели угрожающим голосом…

    Ты недостаточно умен, чтобы сделать это.

    Видишь, как ты не можешь удержать мысль?

    Если вы даже этого не можете, как вы можете рассчитывать на то, что станете теоретиком?

    Уколы пота пронзили мою шею и руки сзади.У меня пересохло в горле. Назойливый голос подвергал сомнению каждое принятое мной решение, которое привело меня туда, где я был. Бросаю свою теплую работу в Калифорнии. Отправка экспериментаторов. Жду, чтобы начать эту чертову проблему до обеда.

    Когда наконец пришла идея, это было похоже на слабое дыхание над моим плечом, необъяснимая магия с невидимого направления. Я чувствовал нутром, что это было правильно, но все же должен был это доказать. Я был слишком взволнован, чтобы сидеть на месте. Я удерживал себя в кресле. В конце концов, эту чертову проблему можно было решить.Я был мокрым от пота, когда закончил. Когда я снова взглянула на окно, оно светилось розовым утренним золотом.

    Я должен не отставать, продолжать двигаться. Не было времени остановиться, чтобы просто оценить пейзаж.

    Год спустя, на обеде в клубе профессорско-преподавательского состава, я покончил с занятиями навсегда и чуть не захлебнулся желанием приступить к исследованиям с Радживом. Я только что узнал, что с честью сдал «предварительный» экзамен факультета; Я даже получил награду за свой результат.Это сделало мое присоединение к группе Раджива официальным, но это было похоже на формальность после собственного теста Раджива годом раньше.

    После обеда мы все вышли из клуба и вышли на солнечный свет и мерцающую зелень кампуса. В моем воспоминании о домашнем кино я иду рядом с Радживом по дороге обратно в Бауш и Ломб. Он крутит зубочистку во рту, глубоко задумавшись. Я все еще ухмыляюсь этой глупой улыбкой и не чувствую земли. Я под кайфом от вина и солнца, но также и от воспоминаний о запутанном пути, который я проделал, чтобы добраться туда, включая пару других прерванных карьер до инженера.Наконец-то я понял, кто я и где я. Наконец . Я сдерживал слезы.

    И здесь я бы заморозил кадр. Этот был моим самым счастливым моментом, и не только в работе, но и вообще. Там, на пути с Радживом, я впервые в жизни подумал про себя: Нет места, где бы я хотел быть, и ничего, что я предпочел бы делать . Раджив только что сказал мне за десертом, что первым проектом, над которым он хочет, чтобы я работал с ним, была проблема квантовой гравитации.

    Так началось уничтожение «Ты можешь делать все, что захочешь».

    Тем летом я переехал. Стипендия, которая у меня была, закончилась, поэтому мне пришлось начать зарабатывать себе на жизнь в качестве помощника преподавателя и жить на стипендию, которая росла от прожиточного минимума до прожиточного минимума. Я покинул дом старухи ради сравнительной сделки — подвала другого дома в более захудалом районе. Крошечные окошки под потолком наполняли его единственную комнату слабым светом и захватывающим видом на сорняки.Его бетонные стены сочились сыростью. Кровать представляла собой матрац на полу с пластиковым брезентом под ним, чтобы он оставался сухим. Рядом с ним я держал пару кроссовок, чтобы бить гигантских сороконожек, которые регулярно проползали мимо. Папа, который, казалось, никогда не беспокоился о том, чтобы спать на общих койках в своем грязном полицейском участке или ночах, проведенных на кишащих крысами складах, где он подрабатывал охранником, в первый раз отнесся к этому с недоверием. «Я не знаю, как ты можешь так жить», — прохрипел он со своим бронксским акцентом, выглядя одновременно обеспокоенным и удивленным.

    Эх . Жизнь в нищете была лишь частью приключения.

    И я все равно буду проводить все свои часы бодрствования в Бауше и Ломб, работая над квантовой гравитацией с Радживом, исследуя некий интеллектуальный рубеж, который Дзен и искусство обслуживания мотоциклов назвал «высокой страной разума». ”

    Что я там найду? Я задумался.

    Ответ: череда сюрпризов, один тревожнее другого.

    Во-первых, как много Раджив знал о проблеме еще до того, как мы начали.И я имею в виду не просто базовые знания, а фактический ответ на главный вопрос нашего проекта, по крайней мере, в общих чертах.

    Если представить Раджива и меня исследователями в высокогорье, стоящими лицом к какой-то туманной горной цепи, которую нам нужно пересечь, Раджив был тем, кто сканировал ландшафт, производил мысленные расчеты и указывал путь. Больше всего меня поразило то, как он каким-то образом знал, что наша конечная цель, назовем ее рекой, лежит на другом берегу. «Река» в нашем случае была подробным ответом на вопрос о квантовой гравитации, который Раджив задал за десертом в факультетском клубе.Его точное местонахождение и форма останутся загадкой, пока мы его не найдем, но Раджив никогда не сомневался, что он там.

    Это сделало меня разведчиком. Мы собирались в маленьком кабинете Раджива, и, как и при первой встрече, я сосредотачивался на том, чтобы следовать его логике и задавать вопросы, пока он ходил взад-вперед, думал вслух и выбивал уравнения на доску. В какой-то момент, через три-четыре часа, он может сказать что-то вроде «Что еще это может быть?» это сигнализировало, что он был достаточно доволен найденным направлением, чтобы позволить мне продвигаться вперед самостоятельно, а это означало, что я проведу следующий день или два в своем офисе, делая подробные расчеты, которые, как он предположил, приведут нас к следующий ориентир.Иногда я находил путь свободным; иногда препятствие на пути. В любом случае, я отчитывался, а затем мы возвращались к следующему сеансу. Таким образом, исследования продвигались по системе, напоминающей указания на бутылке шампуня: знакомьтесь. Рассчитать. Повторить.

    Через несколько месяцев мы решили проблему и достигли берега реки, как раз там, где рассчитывал Раджив. Мы написали и опубликовали статью под названием «Квантовая гравитация на окружности и диффеоморфизм-инвариантность уравнения Шредингера».Раджив поставил мое имя первым, потому что «Х» предшествует «Р».

    А вот и второй сюрприз моего первого исследовательского опыта: я могу пройти весь путь до настоящего рубежа и все еще иметь так мало понимания, где я нахожусь. В нашей статье есть термины («алгебра Вирасоро», «проблема Ямабе»), которые я не смог вам сегодня дать определения, и не потому, что забыл. Я понимал наши расчеты, но знать, где вы находитесь, было гораздо больше, чем это, так много контекста, который был у Раджива в голове, но у меня не было времени учиться, потому что это было все, что я мог сделать, чтобы просто не отставать.В те времена, когда я отставал, Раджив шел вперед самостоятельно, производил собственные расчеты и резюмировал для меня то, что нашел. Я усвоил урок. Если бы я хотел преодолевать рубежи, а не просто следовать за ними как турист, мне нужно было бы не отставать, продолжать двигаться и делать паузы только для того, чтобы подрезать несколько лиан и убрать несколько сорняков. Не было времени остановиться, чтобы просто оценить пейзаж.

    Но даже если бы я…

    Я бы только больше ценил то, что мы с Радживом не приблизились к Граалю.Это было еще одним сюрпризом: не все части границы одинаково ошеломляющи, а некоторые даже тривиальны. Несмотря на то, насколько запутанным казался мне наш проект, наши выводы были чрезвычайно ограниченными.

    «Квантовая гравитация на круге …»

    Написанная нами статья действительно конкретизировала непротиворечивую теорию квантовой гравитации, в которой понятие расстояния определяется фазой квантово-механической волновой функции. Он даже предсказал появление черных дыр.Но — и это очень большое но — теория может быть верной только в гипотетической одномерной вселенной, имеющей форму кольца, то есть в мире, совсем не похожем на трехмерный мир, в котором мы с вами живем, заплати налоги и умри.

    То, что мы создали, называется «игрушечной моделью»: точное решение приближенной версии реальной задачи. Я узнал, что становится с колоссальной загадкой вроде квантовой гравитации после 70 с лишним лет безуспешных попыток ее решить. Перепробованы все лобовые атаки и очевидные идеи.Все мыслимые пути зашли в тупик. Поэтому исследователи отступают, разбивают лагерь и начинают создавать инструменты, которые помогут им исследовать более непрямые маршруты. Такими инструментами являются игрушечные модели. Река Раджива почти наверняка не впадала в Грааль. Была надежда, что какой-нибудь боковой поток одного из его многочисленных притоков (Вирасоро, Ямабе…) будет.

    На самом деле это была моя надежда, а не Раджива. Радживу, я полагаю, просто нравилось заниматься математикой. Это была головоломка, которую он мог решить, поэтому он решил ее. Для него этого было достаточно.

    Я, конечно, нацелился на крупную дичь.

    Однажды утром в 1907 году Эйнштейн посмотрел из окна своего Швейцарского патентного бюро на панораму Берна и представил себе, каково это — упасть с крыши. Невесомость было его ответом, и это восторженное осознание привело его к общей теории относительности и ее радикальному переосмыслению гравитации как следствия искривленного пространства-времени.

    Это была одна из историй, вдохновивших меня на занятия физикой, вид с высоты 150 000 футов на высокогорье во всей его внушающей благоговейный трепет, хотя и туманной красоте.Идея о том, что можно открыть что-то глубокое во Вселенной, сделав несколько необычное наблюдение над обычным явлением. Возможность того, что однажды я тоже выгляну в окно и увижу путь к Граалю.

    Галилей назвал вселенную «великой книгой», написанной на «языке математики». Эйнштейн сказал, что хочет знать «мысли Бога». Вау . Подобные заявления питали мою надежду на то, что однажды я буду читать вселенную как прозу и открою фундаментальные составляющие и вечные правила, лежащие в основе ее постоянно меняющейся поверхности.И что, может быть, только может быть, ответы на вопрос «Что?» и «Как?» может даже дать ключ к ответу на вопрос «Почему?»

    Именно такая нечеткая логика — и, конечно же, мечты о славе исследователя — привели меня в Рочестер. Но эти фантазии начали быстро иссякать под теплой лампой исследований с Радживом и моих ожиданий просветления, скорректированных нашей работой и историями, которые Раджив рассказывал о своих героях-физиках.

    В моих ушах все еще звучало эхо фразы «Ты можешь делать все, что захочешь».

    Одним из них был Уильям Гамильтон, ирландский физик XIX века, чей большой вклад заключался не в новой теории, а в новой математической формулировке старой теории — законов движения Ньютона. Математикам Гамильтона удалось сделать все те же предсказания, что и ньютоновским, но без ньютоновского понятия силы. Меня поразила морщинка, которая обнаружилась в метафоре великой книги Галилея. Если Вселенная действительно была книгой, написанной по математике, подумал я, тогда различные математические описания одного и того же физического явления должны быть простым переводом, как переход с французского на греческий; фундаментальные составляющие вселенной не изменятся, изменятся только их названия.

    Но открытие Гамильтона помогло мне понять, что на самом деле физика работает не так. Вместо этого различные математические описания описывают мир в терминах фундаментально различных вещей. Описание Ньютона включает силу. Гамильтона нет. Это был не просто перевод; это были другие персонажи и другой сюжет.

    Я видел то же самое в квантовой механике. Формулировка теории Шредингера, например, описывает реальность в терминах сущности, называемой волновой функцией, которая колеблется в пространстве и схлопывается в точку всякий раз, когда ее наблюдают.Формулировка Фейнмана описывает это как странные шизофренические частицы, которые каким-то образом выбирают все возможные пути, путешествуя из одного места в другое. И формулировке Гейзенберга удается делать те же предсказания, что и двум другим, но при этом упорно отказываясь дать какую-либо картину того, «что на самом деле происходит» под колпаком природы. И это только начало длинного списка формулировок, которые ссылаются на такие вещи, как частицы, движущиеся по таинственным волнам, и мультивселенная вселенных, постоянно растущих, как колония расщепляющихся амеб. Все эти формулировки согласуются с тем, что мы знаем, и каждую можно преобразовать в другую с помощью математики. И все же каждый рисует совершенно другую картину того, что такое реальность на самом деле.

    Даже Теорию Всего, как я начал понимать, может постичь та же участь множественных интерпретаций. Грааль мог быть просто зеркальным залом без четкого ответа на вопрос «Что?» или «Как?», не говоря уже о «Почему?»

    Физика

    Plus изменилась с тех пор, как ее опередил Большой Эл. Математическая, а не физическая интуиция стала более важной, отчасти потому, что квантовая механика была настолько странным многоголовым зверем, что она уменьшала роль, которую могла играть повседневная интуиция или даже интуиция уровня Эйнштейна.Вот и все мои мечты о том, чтобы смотреть в окно и проникать в тайны вселенной.

    Есть поговорка о квантовой механике, которую иногда приписывают Фейнману, хотя Бог знает, произносил ли он ее на самом деле. Я никогда не слышал, чтобы Раджив так говорил, но это соответствует тому, что я принял за его собственную философию физики, а именно то, что не следует тратить время на слащавые метафизические размышления, о которых я здесь говорил, и вместо этого сосредоточиться на реальном деле, занимаясь реальной физикой.

    Поговорка?

    «Заткнись и считай!»

    Если бы я только мог.

    Самый неприятный сюрприз, с которым я столкнулся, работая с Радживом, был связан не с проектом квантовой гравитации, а с другим, над которым я сотрудничал с другими учениками и постдоками Раджива, помимо самого Раджива. Удивительно, насколько плохо я был подготовлен к вычислениям по сравнению с другими студентами и, как я вскоре понял, по сравнению со всеми другими студентами-теоретиками на факультете, все из которых, казалось, были гораздо лучше меня знакомы с обширным ландшафтом математики. относящийся к физике, с которым я впервые столкнулся при первой встрече с Радживом, и который был тогда и до сих пор был для меня таким же чуждым, как Хартум.

    Не помогло и то, что ни у кого из других студентов-теоретиков не было образования, даже отдаленно похожего на мое. Никто не был даже из США. Большинство, как и сам Раджив, прибыли из развивающихся стран, таких как Китай, Индия, Турция и Бразилия. Некоторые рассказали мне, что их образовательные системы бросили им вызов, предложив более строгие учебные программы, чем те, с которыми приходилось сталкиваться мне, и дали им преимущество, сосредоточив внимание на математике и естественных науках на более ранних этапах обучения. Хотя верно и то, что многие из них, включая Раджива, в подростковом возрасте сделали математику своим хобби, а я в том возрасте все еще мечтал пойти по стопам моих любимых частных сыщиков на телевидении.

    И все же в моих ушах все еще звучало эхо «Ты можешь делать все, что захочешь». Я был менее подготовлен, чем многие из моих одноклассников, и в инженерной школе, чуть не вылетев на первом курсе, но все же закончил его одним из лучших в своем классе. Так что, даже если у всех этих незнакомцев из чужих земель была фора, почему я не мог просто догнать их? Для меня решение было простым.

    Просто работай усерднее.

    Если я и терял шарики на какое-то время, то вот с чего все началось. Сократив свое время за пределами Бауш-энд-Ломб до девяти часов в день — ровно столько, чтобы каждую ночь возвращаться на горном велосипеде в свою летучую пещеру в квартире, спать, принимать душ и крутить педали обратно. С заполнением моей картотеки коробками банки с едой, а также кофеварку, мини-холодильник и микроволновую печь, чтобы максимально увеличить время, проведенное за рабочим столом. С чувством вины после любого дня, что я не сделал свою 15-часовую норму. И с превышением этой нормы достаточно часто, чтобы я регулярно обходил часы: задерживаясь все позже и позже каждую ночь, пока я не пошел домой утром, затем днем ​​и, наконец, снова ночью.

    Чем дольше и усерднее я работал, тем больше понимал, что не знаю.

    Такое полное погружение в физику было забавным — поначалу. Я помню, как в первый раз провела удостоверение личности, чтобы попасть в библиотеку Бауша и Ломба посреди ночи, включила флуоресцентные лампы и получила кайф от огромного количества томов. Здесь так много всего! Так многому предстоит научиться! Я помню десятки основополагающих статей, которые я скопировал и оптимистично разложил в маленькие стопки на моем столе, плюс книги, которые я собрал, включая стопку текстов по математике Dover Classic с загадочными обложками, раскрашенными калейдоскопическими диаграммами. Так много экзотических мест для изучения! И я был в восторге от того, что мог свободно исследовать, бродить и чудесно заблудиться в любых лабиринтах, которые могла предложить высокогорная местность, подпитываемый моим готовым запасом кофе и упакованных макарон с сыром.

    В университете была сеть паровых туннелей, которые пересекали кампус под землей, с трубами для обогрева зданий и дорожками для прохода в непогоду. Днем они кишели полчищами спешащих студентов. Но ночью они были пустынны, тихи и неотразимо пугающи.Некоторые из их стен были покрыты слоями граффити, психоделической записью студенческих настроений на протяжении веков. Некоторые из их конечностей оканчивались в подземных лабораториях других научных отделов. В перерывах от работы я бродил по туннелям, не сводя глаз с гигантских тараканов, которые время от времени выползали из-под труб. Я изучал граффити, как антрополог, анализирующий иероглифы, и копался в открытых лабораториях в поисках следов открытий. Ночи, разделенные между блужданием по физическому ландшафту и блужданием по туннелям, казались приключениями на забытой территории, как Индиана Джонс.

    Пока мне не стало казаться, что я тону в зыбучих песках.

    Чем дольше и усерднее я работал, тем больше осознавал, что не знаю. В документах, на проработку которых уходили дни или недели, приводились десятки других документов, которые казались столь же важными для переваривания; стопки на моем столе росли, а не уменьшались. Я обнаружил резкое различие между занятиями и исследованиями: без учебного плана я не знал, как оставаться на пути полезных исследований. «Чудесно заблудиться» звучало мило, но реальность заблудиться и снова и снова переживать ту первую ночь в доме старухи, со всеми ее сомнениями, тупиками и этим ужасным шипящим голосом. было… что-то еще.В какой-то момент включение света в библиотеке наполняло меня не волнением, а страхом.

    Разрыв между другими учениками и мной, похоже, тоже не сильно сократился. А тот, что был между мной и физическими гигантами, о которых я читал и с которыми не мог перестать себя сравнивать, совсем не уменьшился. Например, однажды меня воодушевило заявление Фейнмана о том, что его коллеги иногда раздражались тем, как медленно он мог понимать их идеи. Причина, как он объяснил, заключалась в том, что он строил в уме модель их предмета, когда слушал их разговор, добавляя к ней часть за частью, когда они говорили.Представьте, что машина Tinkertoy становится все больше и сложнее, поскольку Фейнман продолжал задавать вопросы, чтобы гарантировать, что каждая палка и шкив находятся на своем законном месте. На это ушло время, но когда все было сказано и сделано, у Фейнмана в голове была полностью трехмерная модель того, что представляла собой идея. И это позволяло ему наклонять, вращать и рассматривать его в своем воображении, как если бы он держал его в руках. Один из сотрудников Фейнмана назвал его «волшебником» за таинственные способы работы его разума. Но чтобы услышать это, Фейнман просто внимательно слушал и строил в уме эти маленькие модели.

    Вот и у меня так! Я подумал, когда впервые прочитал это. Я тоже иногда раздражал одноклассников и учителей своими вопросами. Я тоже часто заканчивал тем, что видел то, чего они не могли видеть.

    Но это было в контексте классов в прошлом. Теперь, с Радживом и другими теоретиками, этого больше не происходило.

    Создание моей ментальной модели достигло предела. Я сидел в кабинете Раджива с ним и другими его учениками или на семинаре, проводимом каким-нибудь заезжим светилом, слушал и ставил каждую деталь на место и пытался зафиксировать в памяти то, что я построил до сих пор.Но в какой-то момент я терял из виду, как зеленая палочка соединяется с красным колесом или что-то в этом роде, и понимал, что моя картина расходится с реальностью. Затем я пытался переключаться между прослеживанием своих шагов в памяти, чтобы исправить свою ошибку, и улавливанием всех новых фрагментов, все еще летающих из разговора. Разрозненные куски падали на землю. Моя модель начала падать. И я бы безнадежно отстал.

    Год или около того исследований с Радживом, и я оказался разочарованным и в тумане, погружаясь глубже в зыбучие пески, но не зная почему.Было ли это связано с отсутствием у меня математической подготовки? Мои грандиозные цели? Я просто был недостаточно умен? Или, может быть, это было исследование, которое Раджив заставил меня провести. А что же сам Раджив?

    Пишу это сейчас, более 20 лет спустя, мне нужно копнуть очень глубоко, чтобы добраться до той части меня, которая начала ненавидеть Раджива. Глубоко внутри, через слои памяти и разума, которые с тех пор превратились в благодарность и привязанность за все время, которое он мне уделил, за все, чему я у него научился, и за тот факт, что он дал мне шанс.

    Но я неужели начал его ненавидеть. За то, что шел вперед без оглядки, когда споткнулся и отстал. За то, что вообще не обращает внимания на мои разочарования. И за то, что разбил мои мечтательные идеи о том, на что будет похоже занятие физикой. Да пошел он , не раз думал я про себя. Может быть, мне было бы лучше без него. “Ты можешь делать что хочешь” просто не хотел умирать.

    На самом деле мы не гнались за Граалем.

    Так что я вычеркнул сам.В то время в физике была популярна тема, называемая теорией случайных матриц, применительно к явлениям конденсированного состояния и квантовому поведению классически хаотических систем. Соответствующая математика была мне знакома из машиностроения. Я решил, что просто нырну, изучу тему и выйду с другого конца с открытием, которое можно опубликовать. Я отстранился от группы Раджива, перестал ходить на большинство его собраний, возобновил свою 15-часовую клятву и спрятался в своем кабинете в одиночестве.

    И этот плавный ход стоил мне почти года.

    Больше месяцев 15-часового рабочего дня. Еще растущие кучи бумаг и книг. Больше приготовленных в микроволновке блюд и ночей в паровых туннелях. Но, в конце концов, я так и не понял, что искал, и не нашел. В отличие от Раджива, я понятия не имел, как угадывать реки за пределами моего поля зрения.

    За это время мне исполнилось 30 лет, и эта веха сильно ударила по мне. Я почти четыре года учился в докторантуре. программу, и в то время как мои однокурсники, казалось, систематически маршировали к своим степеням, собирая данные и писали работы, у меня не было темы диссертации и не было четкого пути к выпуску.Мои друзья-инженеры становились менеджерами, женились, покупали дома. И вот я вступал в свой четвертый десяток жизни, чувствуя себя жалким и нищим кротом, бесцельно блуждающим по темным пустым туннелям по ночам, каждое утро возвращаясь домой в жуткий склеп, ничего не показывая, и проверяя свою кровать на наличие жуков перед тем, как уйти. огни.

    зыбучие пески доходили мне до ноздрей.

    Однажды утром я проснулась с грузовиком на груди — по крайней мере, мне так казалось. Помню, как я лежал на своем матрасе, привязанном к полу, с ботинками, убивающими насекомых, у головы, и понял, что не могу двигаться. Я долго лежал, отчасти любопытствуя, а отчасти опасаясь того, что со мной происходит. Потом я понял, что может двигаться , если только это не вернется к Баушу и Ломб.

    Я уехал из Рочестера, и следующий месяц, или два, или что-то в этом роде было в тумане. Я просто знаю, что останавливался у друга в Нью-Йорке. И что я опустошил его буфет от выпивки. Затем я вернулся в Рочестер, чувствуя, что мне больше некуда идти.

    Я боялся возвращаться к Радживу. Мне было стыдно и стыдно, как никогда.Но было и облегчение, когда я решил это сделать, легкость при потере веса, когда я наконец и навсегда отказался от «Ты можешь делать все, что хочешь» и принял идею следовать чужому примеру.

    — Просто скажи мне, что делать, — сказал я Радживу, объяснив, где я был все эти месяцы и почему.

    Раджив принял меня обратно любезно, как блудный сын.

    «Теперь вы знаете, что делает теоретическую физику такой сложной, — сказал он. «Дело не в том, что проблемы сложные, хотя они есть. Дело в том, что сложно знать , какие проблемы нужно попытаться решить. Это, по сути, самая сложная часть».

    Два года спустя я писал диссертацию. Я переехал из своей подвальной квартиры в студию на втором этаже, подальше от кампуса, но с лучшим освещением и меньшим количеством жуков. Когда я вернулся после запоя в Рочестере и Радживе, я все еще страдал от какого-то расстройства посттеоретической физики и должен был пообещать себе, что останусь всего на час, чтобы вообще вернуться к своему столу.Один час превратился в два, и в конце концов я снова вернулся к работе, хотя 15-часовой рабочий день стал теперь скорее исключением, чем правилом.

    Темой моей дипломной работы была перенормировка, предмет квантовой теории, который помог найти Фейнман и который решает критическую проблему квантовой механики, когда она сочетается со специальной теорией относительности Эйнштейна для создания квантовой теории поля, современного описания физики. мира и основа Стандартной модели. Проблема в том, что бесконечности заражают результирующую теорию, как если бы имело место ошибочное деление на ноль, из-за чего многие ее предсказания становятся бессмысленными.Перенормировка — это рецепт, на самом деле набор рецептов для вычитания этих бесконечностей.

    Сосредоточившись на перенормировке, я достаточно глубоко изучил предмет и смог вносить все больший и больший вклад в свои беседы с Радживом. Наши встречи становились все длиннее и длиннее. Мы встречались после обеда, прогуливались днем, а иногда и глубокой ночью. Жена Раджива часто звонила, чтобы напомнить ему вернуться домой на ужин. Он шептал то, что звучало как согласие, но затем вешал трубку и, казалось, забывал, что звонок вообще был, и продолжал со мной прямо с того места, где остановился.Был второй звонок, а иногда и третий. Иногда Раджив сдавался. Иногда сдавалась его жена. Его разум было трудно остановить. Сам я никогда не пробовал. Я всегда приходил к нему в офис с парой батончиков мюсли в карманах, на всякий случай.

    Мне нравилось видеть разум Раджива в действии. В лучшие дни я мельком видел его взгляд на физический пейзаж: вид с высоты на целый континент, чередующиеся горные хребты и равнины, и тонкие следы различных рек вдалеке.Вид был захватывающим и иногда вызывал у меня головокружительное чувство, как будто я действительно был на высоте. Иногда казалось, что и сам Раджив немного опьянел от дыма своих горящих идей и начинал размышлять, куда может привести нас наша работа, если мы продержимся с ней достаточно долго. Будут упомянуты возможные решения давних догадок в математике, а также достойные Нобелевской премии прорывы в физике. — Эй, как знать! — говорил он, сверкая своей подрывной улыбкой.

    Но на самом деле мы не гнались за граалями.Мы даже не разрабатывали новую теорию. Мы, как и Гамильтон, конкретизировали уже установленное, по сути, оставаясь на месте на тропе в ландшафте, копая ямы и пытаясь глубже понять место, где мы стояли. С технической точки зрения, мы нашли новые математические формулировки некоторых квантовых теорий поля, которые с самого начала обходили проблематичные бесконечности, так что традиционные процедуры перенормировки не требовались. Но все же, как и эти традиционные методы, наш избегал объяснения источника бесконечностей.И, как и в случае с традиционными подходами, можно утверждать, что мы просто замазывали дыры в квантовой теории поля.

    Вот почему сам Фейнман называл перенормировку «игрой в оболочки» и почему некоторые физики считают работу, которую мы с Радживом делали, неприятной — потому что она сводится к конкретизации ошибочной или, по крайней мере, неполной теории, а не к смелому проникновению в нее. поиск лучшего, такого, который мог бы включать квантовую гравитацию, ключ к которой вполне может быть похоронен где-то глубоко в дырах квантовой теории поля.

    В своей диссертации я прямо взялся за эту точку зрения, процитировав ответ выдающегося физика Стивена Вайнберга на критику, что время, потраченное на перенормировку, умаляет большую славу обращения к Граалю.

    «Мне кажется, что это аналогично утверждению, что сбалансировать свою чековую книжку — значит отказаться от мечты о богатстве и вести жизнь, которая по своей природе менее захватывающая», — сказал Вайнберг. «В некотором смысле это правда, но, тем не менее, это все же то, что вам лучше делать время от времени.

    Радживу очень понравилась эта фраза. «Возможно, сейчас неподходящее время», — говорил он об открытии теории следующего поколения, которая могла бы заменить Стандартную модель и потенциально дать Теорию всего. Гамильтону и другим потребовалось несколько сотен лет, чтобы полностью конкретизировать ньютоновскую механику, и даже в этой области все еще оставались открытые вопросы. Решение квантовой гравитации может занять еще несколько сотен.

    К тому времени, когда я закончил свою диссертацию, я убедил себя, что физика далека от поиска Грааля.Но были и другие причины, по которым я решил, что мне придется еще раз сменить профессию, на этот раз на Уолл-стрит.

    Не последним был рынок труда. В течение шести лет я наблюдал, как постдоки проходят по отделу с сезонами, как рабочие-мигранты приходят собирать свеклу. Когда-то одного двухгодичного задания было достаточно, чтобы претендовать на должность профессора. Но теперь нормой было два-три постдока, а иногда и больше, и даже тогда шансы получить постоянную работу были невелики. Время от времени я видел предательский признак того, кто сдался: стопки книг возле офиса Bausch and Lomb в коридоре, импровизированная дворовая распродажа для тех, кто все еще цепляется за мечту.

    Все они казались, по крайней мере, такими же умными, как и я, и если я и сомневался в своем положении среди них, то в один момент на последнем курсе это стало ужасно резким. Я был в офисе Раджива с группой других студентов и постдоков, слушая, как наш лидер описывает свою последнюю идею. Я растерялся и задал вопрос. Потом, когда это не прояснило ситуацию, другое. Возможно, был и третий.

    Радживу было достаточно.

    «Нужно ли мне объяснять вам пучки волокон еще раз ?» — сказал он со стиснутыми челюстями, настолько сердитым, насколько я его когда-либо видел, — даже без улыбки дискомфорта.

    Мое лицо горело, и я не мог говорить. Раджив закончил лекцию, а я сел и уставился в доску, мои мысли превратились в горячий водоворот эмоций и ломаной логики. После этого я избегал Раджива как минимум неделю. Пучки волокон — это топологические объекты, которые были основными составляющими предпочитаемого Радживом способа построения квантовой теории поля, моей предполагаемой области знаний. И все же, даже когда я писал диссертацию, в моей мысленной модели не хватало некоторых винтов.

    Внося последние штрихи в свою диссертацию, я взвешивал свои возможности.Я был разорен, выгорел и сомневался в своей способности продвинуться дальше в теоретической физике. Но в основном, когда Грааля больше нет, а физический ландшафт стал таким огромным, я вспомнил комментарий Раджива о том, какие проблемы нужно решить, и понял, что до сих пор не знаю, что они для меня значат.

    Пятнадцать лет спустя, осенью 2012 года, я въехал в Рочестер на мотоцикле, нагруженном припасами для поездки по пересеченной местности, только что оставив свою последнюю работу на Уолл-Стрит. Я надеялся, что поездка поможет мне очистить голову и решить, что делать дальше. Рочестер был моей первой остановкой, где я планировал встретиться с Радживом. Мы потеряли связь после того, как я выпустился, но недавно я связался с ним, и, к моему удивлению, он предложил нам снова заняться чем-нибудь вместе по физике.

    Когда я нашел его в его новом офисе в Бауш-энд-Ломбе, Раджив потер свою круглую голову и посетовал на волосы, которые он потерял за прошедшие годы. На нем была черная водолазка и черные брюки, из-за чего он больше походил на художника, чем я помнил. Его голос был даже мягче, чем я помнил.Пересекая двор по пути к Факультетскому клубу на обед, я изо всех сил пытался услышать его из-за ветра, свистящего в коричневых листьях дубов, и падающих на землю опавших листьев.

    Вернувшись в свой кабинет после обеда, Раджив предложил мне стул и плюхнулся на кушетку. «Я не знаю, что вы хотите сделать», — сказал он, и я неловко замолчал, обдумывая, как интерпретировать этот вопрос. Потом я спросил его о Керале, откуда он, и мы отправились на скачки.Сначала о текущих событиях, потом об истории и, наконец, о физике. Мы разговаривали часами весь день, пока его окно не засветилось оранжевым от заходящего солнца. Все было как в старые добрые времена, за исключением того, что на этот раз Раджив звонил жене во время обеда, а не наоборот.

    Мы говорили о том, что произошло в физике с тех пор, как я ушел. Бозон Хиггса был только что открыт, но это не было таким уж сюрпризом. Теоретически более интересным было открытие, что нейтрино обладают массой, которой, согласно Стандартной модели, у них быть не должно.Это и открытие того, что расширение Вселенной ускоряется, что подразумевает присутствие темной энергии, и суровый вывод о том, что большая часть «материала» во Вселенной может вообще не охватываться Стандартной моделью. Я питал надежду, что Раджив проявит интерес к этой сфере, у него будут какие-то идеи. В некотором смысле я не сильно изменился. Я все еще был склонен гнаться за Граалем.

    Я понял, что это самое подходящее время, чтобы задать вопрос, который давно горел в моей голове, но который я никогда не осмелился задать.

    «Что со мной случилось?» Я начал. Я хотел знать, почему Раджив думал, что я провалился в физике. У меня было свое мнение, и я махнул рукой. Я хотел, чтобы Радживу было проще сказать то, что, по моему мнению, нужно было сказать, что я просто недостаточно умен, недостаточно хорош в математике.

    Но у Раджива, как всегда, были свои идеи.

    Не называя имён, он просмотрел список своих современников, которые преуспели в теоретической физике, даже не обладая выдающимся математическим интеллектом, который, как я был уверен, для этого потребовался и который наверняка есть у Раджива.Они добились этого, объяснил Раджив, сосредоточившись на проблемах, которые играли в их сильные стороны, или воспользовавшись преимуществами компьютеров, или сотрудничая с коллегами, обладающими дополнительными навыками. Некоторые социально одаренные, но не столь математически одаренные типы зашли довольно далеко на этом пути, снискав себе большую известность. Когда Раджив изложил свою позицию, я понял, что он звучит знакомо. На самом деле, он был очень похож на меня, когда молодые авантюристы много раз спрашивали меня, как пробиться на Уолл-стрит или как добиться там успеха.Часто я видел, как глаза моих слушателей тускнели, когда я давал им такие практические советы и подчеркивал, сколько работы это требует. Так много людей, казалось, хотели какой-то секрет, который не мог раскрыть я.

    Постепенно я услышал, что говорил Раджив, но был слишком дипломатичен, чтобы сказать: «Ты не подвел, Боб. Вы выходите.”

    Меня как кирпичом поразило. Мне не приходило в голову, или я не позволял себе думать, что, если бы я действительно хотел этого, я мог бы продолжать, по крайней мере, подать заявку на постдока, несмотря ни на что.Мои мысли блуждали, когда я задавался вопросом, почему я, возможно, не хотел заниматься физикой так сильно, как я всегда представлял…

    Но Раджив еще не закончил.

    «Самое сложное во всем, — сказал он о теоретической физике, — это контролировать свои эмоции».

    Еще один кирпич. Было ясно, что он имел в виду себя.

    «Ты?» Я попросил.

    Раджив бросил на меня прищуренный взгляд, словно спрашивая, действительно ли я такой тупой. У меня было воспоминание о пучке волокон, когда он продолжал объяснять.

    Отрывки из этого разговора эхом отразились в моем шлеме, когда я выкрутил педаль газа и оставил Рочестер позади. Я ушел из , когда плыл в Канаду по озеру Эри. Я уехал из , проезжая через Чикаго, а затем через фермерские поля Висконсина. Я бросил через плоское ничто Небраски. Я покидаю , поднимаюсь в заснеженные Скалистые горы и спускаюсь вниз через тающую жару Моава, Игл и Палм-Спрингс.

    Писатели говорят об ужасе перед пустой страницей, но теоретики, подобные Радживу, пытаются выбрать, по какому пути идти.Есть бесконечное количество вариантов на выбор, и большинство из них уходят в никуда или возвращаются туда, откуда пришли. Часы всегда тикают, и вы проводите так много времени в темноте, что это может заставить вас подвергнуть сомнению не только свой путь, но и собственную самооценку. Это может заставить вас чувствовать себя глупо. Раджив когда-то был ночным человеком, но теперь, как он сказал мне, с двумя детьми в доме, он просыпался каждый день в 3 часа ночи, чтобы иметь спокойное время, необходимое для таких блужданий в темноте, не отвлекаясь. Он признался, насколько напряженной может быть работа.

    Я был ошеломлен. Мне Раджив всегда казался счастливым воином-математиком, наделенным мозгом, который позволял ему следовать своему счастью. Было ли это на самом деле таким же стрессом для него, как для меня? Была ли моя неспособность довести до конца физику больше эмоциями, чем математикой? Эти вопросы и уроки, полученные от Раджива, крутились у меня в голове, когда я взобрался на поросший травой холм за пределами Малибу и впервые увидел Тихий океан. Это и то, что физика, письмо и жизнь по сути одинаковы, как и люди.И пока я продолжал обдумывать, как ориентироваться в открытом жизненном пространстве передо мной, как Раджив завершил нашу последнюю беседу предположением, как если бы он размышлял над этим вопросом в первый раз, что такие теоретики, как он, придерживаются напряженного курса жизни. бродить в темноте и угадывать, какие вопросы задавать, потому что «они, должно быть, действительно хотят знать ответы».

    Боб Хендерсон изучал физику, работал на Уолл-стрит, а сейчас является независимым писателем, специализирующимся на науке и финансах.

    • Боб Хендерсон

      Опубликовано 19 декабря 2016 г.

    Получить информационный бюллетень Nautilus

    Самые новые и самые популярные статьи доставляются прямо на ваш почтовый ящик!

    Собираетесь на физику? – Университет Хьюстона

    Буклет программ бакалавриата по физике
    Folleto en Español

    Физика является самой основной и фундаментальной наукой. Физики пытаются понять законы природы вокруг нас, внутри нас и во Вселенной вне нас.Физики используют экспериментальные, аналитические и численные навыки для решения проблем. Физики вносят значительный вклад во многие области. В прошлом веке физики получили несколько Нобелевских премий по химии, биологии и экономике.

    Тем, у кого есть естественное любопытство к изучению того, как работают вещи, и кто хорошо разбирается в математике, понравится физика в качестве основного предмета. Студенты, планирующие специализироваться на физике, должны иметь сильную естественную и математическую подготовку.

    Ссылки по теме

    вопроса, которые студенты часто задают при выборе специальности «Физика»

    Вопрос 1: Могу ли я найти достойную работу, если я специализируюсь в области физики?

    Около 60% студентов-физиков, получивших степень бакалавра, поступают в аспирантуру, а около 40% сразу идут на работу.Бакалавриат по физике, работающий в области STEM, получал среднюю начальную зарплату в размере 51 000 долларов США, исходя из данных о выпускниках 2011 и 2012 годов.

    Первое место работы бакалавра физики

    Вопрос 2: Какие виды карьеры мне доступны, если я специализируюсь в области физики?

    Физики критически мыслят и умеют решать проблемы. Эти навыки необходимы работодателям в области исследований, инженерии, технологий, образования и многих других областях.

    Кто нанимает бакалавров?

    Если вы решите поступить в аспирантуру и получить степень доктора философии.D. по физике вы, скорее всего, будете проводить исследования в частной, государственной или университетской лаборатории. По данным Бюро статистики труда, средняя оплата доктора философии. Физики в 2015 году составляли 110 980 долларов.

    Вопрос 3: Поможет ли мне специальность «Физика», если я хочу стать доктором? Что делать, если я хочу стать юристом?

    ДА! Специалисты по физике лучше сдают MCAT и LSAT, чем практически любые другие специальности!

    Вопрос 4: Каковы количество и демографические данные физического факультета UH и физических специальностей? Сколько женщин? Сколько меньшинств?

    В UH обучается около 130 специальностей бакалавриата по физике.Приблизительно 20% специалистов по физике в Хьюстонском университете составляют женщины, а примерно 45% – представители меньшинств. Физический факультет UH призывает как женщин, так и представителей меньшинств, а также представителей других исторически недопредставленных групп рассмотреть возможность получения специальности «физика».

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.