ÉS ALTAMENT POSSIBLE QUE EL SEGLE XXI DESVETLLI CONEIXEMENTS ENCARA MÉS MERAVELLOSOS QUE AQUELLS AMB ELS QUE HEM ESTAT BENEÏTS AL SEGLE XX. PERÒ PERQUÈ PASSI AIXÒ, NECESSITEM NOVES IDEES PODEROSES, LES QUE ENS CONDUIRAN CAP A ADRECES MOLT DIFERENTS DE LES QUE ESTAN SENT ACTUALMENT SEGUIDES. TAL VEGADA EL QUE NECESSITEM PRINCIPALMENT ÉS UN LLEUGER CANVI EN LA PERSPECTIVA, ALGUNA COSA QUE ENS HA FALTAT A TOTS. . .
ROGER PENROSE, DESCOBRINT LES LLEIS DE L’UNIVERS: LA HISTÒRIA PRODIGIOSA DE LES MATEMÀTIQUES I LA FÍSICA, ODILE JACOB (EDITIONS), 2007, 1059 PÀGINES.
Sergei Sergeevich Kokarev es va graduar en Física a la Universitat Estatal de Moscou el 1993, estudiant de doctorat en Física i Matemàtiques, director del Centre Cultural i Educatiu a Yaroslavl, Rússia. Ha publicat prop de 100 treballs científics i metodològics en edicions nacionals i estrangeres. Va escriure “Vectors en la física”, “Teoria general de la relativitat”, “La física de les bitlles”, “Marató de la música”, “Geometria en àlgebra bidimensional i física” (publicació en preparació).
Sergei Kokarev, “Imitació de la matèria pel camp escalar en la teoria de Kaluza-Klein en 5 dimensions”, una tesi sobre física teòrica i matemàtica, es va dedicar a la generalització en 5 dimensions de la teoria general de la relativitat d’Einstein ja la investigació sobre la possibilitat de la geometrialització de la matèria dins del seu marc. Les seves àrees actuals d’investigació són les teories físic-geomètriques i d’àlgebra física unificades, la física de l’espai-temps amb coordenades complexes, les extensions de Finsler de les teories físiques, els problemes filosòfics de la física i les matemàtiques.
Sergei, digues-me, per què et vas fer físic?
Crec que la base subjectiva de tota investigació científica és la sorpresa i el plaer. En la ciència, la capacitat de sorprendre’s es transforma en la capacitat de veure l’inusual en l’ordinari i, almenys de vegades, canvia la perspectiva de les coses familiars. L’entusiasme es transforma en un brillant sentit d’harmonia que s’obre en algun lloc en les etapes finals de la investigació científica.
Personalment, vaig tenir sort en aquest aspecte almenys tres vegades. Primer, en la meva infància, vaig escoltar una història increïble sobre àtoms i molècules, que em va deixar amb un fort sentit de misteri que roman amb mi fins al dia d’avui. Des de llavors, he decidit fermament estudiar física i encara tinc l’oportunitat de practicar-la. Vaig tenir l’oportunitat de comunicar-me amb diversos científics molt diferents i interessants: a vegades em van ensenyar a “fer física”, però la majoria de les vegades simplement vaig entrar en contacte amb els mons de les seves idees científiques, però la majoria de les vegades només estava descobrint noves idees, sovint oposades, en el meu món personal. La comunicació va ser de vegades molt intensa a això: van néixer nous pensaments, notes o articles.
Qui són els científics que més l’han influenciat?
Sir Roger Penrose és un dels últims brillants influents d’aquest tipus, a través dels seus llibres (R. Penrose, L’esperit, L’ordinador i les lleis de la física, 1998. R. Penrose, Las sombras del espíritu, A la recerca d’una ciència de la consciència, 1992. R. Penrose, Discovering the Laws of the Universe. La prodigiosa història de les matemàtiques i la física, 2007, i el meu contacte personal amb ell durant la seva estada a Rússia al març-abril del 2013. Els llibres citats per R. Penrose estan, per descomptat, entre els més populars, però no són simples: popularitzar les seves idees no aconsegueix sacrificar la precisió, però ofereix una comprensió profunda dels problemes i el talent. De l’autor com a científic i divulgador científic. Aquests llibres estan escrits de tal manera que qualsevol lector pot trobar abundant aliment per als seus propis pensaments.
Quan vaig començar a llegir els seus llibres, vaig preparar un quadern especial en què, mentre llegia, escrivia esborranys per a nens en edat escolar i estudiants, així com per a articles científics i acadèmics. científic-metodològic, seguint les meves pròpies idees que “van ressonar” amb la informació del llibre. Conèixer personalment a Sir Roger Penrose només va reforçar l’efecte dels seus llibres: la seva actitud i simplicitat es van combinar amb una profunda comprensió del tema i de l’interlocutor. La modèstia personal i l’encant humà creen una impressió inoblidable de la integritat de la seva persona i la seva posició científica.
Recordo la nostra trobada amb Penrose al Conservatori de Moscou. Explica’ns sobre la teva trobada amb ell.
Sí, vaig tenir una experiència addicional amb Roger Penrose, parlant en un seminari el 3 d’abril de 2013 a la Universitat Russa de l’Amistat dels Pobles, descrivint les idees generals de la teoria de camp de diversos nombres.
La versió impresa dels vídeos (així com dues conferències de Penrose i un informe de SV Siparov) es presenta al Hypercomplex Numbers in Geometry and Physics Journal (número especial dedicat a la visita de Sir Penrose a Rússia el març-abril de 2013), 1 (19), vol. 10 (2013). En el seu comentari, Sir Roger Penrose, en particular, afirma que “…el treball que estic fent va, d’alguna manera, cap a una direcció oposada al que vostè està fent… És molt important que això es faci i és molt important desenvolupar diferents direccions i tenir una comprensió més general de com estan connectades les coses…”
Vídeo del discurs i comentaris de R. Penrose disponibles a:
R. Penrose va fer comentaris addicionals a la conferència de premsa:
Després del taller, em vaig acostar a ell i li vaig preguntar:
– És possible que els nostres diferents camins es creuin en algun lloc? O que porten a la mateixa cosa?
Ell va somriure, es va aturar, i després va respondre:
– Sí, és molt possible que en algun lloc de l’infinit tinguin alguna cosa en comú i que estiguin parlant del mateix…
El tema dels punts en comú és interessant i important. Fins i tot els físics professionals no s’entenen immediatament…
Roger Penrose va entendre tot de forma ràpida i correcta. Aparentment, des d’un cert nivell d’habilitats, una comprensió i una visió profundes, les barreres desapareixen…
Sí, però estan amb un públic no preparat. Anem a parlar de «punts en comú»…
Em sembla que aquest tema de “punt en comú” (o potser “punts en comú”), tot just distingible avui dia, com el centre semàntic de molts camps de la física teòrica moderna, és molt rellevant en el context de l’enorme diferenciació entre les seccions modernes de la física i de les matemàtiques.
Per descomptat, el tema del «punt en comú» és molt ampli i inclou moltes àrees. Proposo obrir-lo mitjançant una discussió general de dues formes molt diferents en les que, en principi, poden desenvolupar-se les teories físiques.
La història de la física revela que el canvi de les teories físiques pot ocórrer en dos escenaris diferents. Segons el primer, la nova teoria substitueix l’antiga per la seva generalització. En aquest cas, la vella teoria s’obté de la nova com un cert cas límit. Una teoria generalitzada pot conduir a un nou nivell conceptual de comprensió de la realitat, que en general requereix un nou llenguatge conceptual i matemàtic. Però a mesura que avancem cap al límit de la teoria antiga, els nous conceptes de la teoria generalitzada es transformen en conceptes de l’antiga segons regles que són prou transparents i fàcils de formalitzar matemàticament.
D’aquesta manera, les teories generalitzades poden entendre com un cert tipus de distorsió de les teories antigues: de vegades, una nova magnitud física o fins i tot una constant fonamental s’utilitza com «paràmetre de deformació», que reflecteix aquestes noves propietats de la realitat física la descripció és reivindicada per una generalització corresponent.
En altres paraules, les teories físiques també es poden «deformar» com l’argila? I pot donar exemples de tal distorsió?
L’analogia amb l’argila per modelar només és correcta en cert sentit. Però el terme “teoria de la deformació” pot tenir un significat matemàtic exacte, i després les cometes poden eliminar-se. Exemples típics d’escenaris de generalització són les transicions de la mecànica newtoniana a la teoria de la relativitat especial, i de la teoria de la relativitat especial a la teoria de la relativitat general. En el primer cas, el paràmetre de deformació és la velocitat de la llum c: un límit no relativista correspon a una transició (que de vegades requereix diligència) c → ∞. En el segon cas, com un “paràmetre de deformació”, podem considerar un conjunt de variables per la immersió del full del món de Minkowski en un espai-temps multidimensional pla (SS Kokarev, L’espai-temps com un pla elàstic multidimensional) , Nuovo Cimento B113 (1998) pp. 1339-1350).
Hem parlat del primer escenari. Hi ha un segon?
El segon escenari del canvi de les teories físiques consisteix en un canvi fonamental en el paradigma físic, que pressuposa la descripció de la realitat en el marc i els termes dels conceptes, en general, que no es redueixen als conceptes de la vella teoria per un procés limitant. En aquest cas, la nova teoria ens dóna un llenguatge fonamentalment nou, que no s’assembla en res al llenguatge de la vella teoria.
El fet que les teories alternatives pretenen descriure el mateix conjunt de fenòmens observables vol dir que ha d’haver un morfisme (congruència de similitud) entre els seus idiomes: els seguidors d’una teoria alternativa deuen, en principi, poder formular regles per a la traducció dels seus conceptes en el llenguatge dels conceptes de la teoria original. En aquest cas, generalment no hi ha la possibilitat de considerar una teoria alterant com una distorsió de l’antiga, sentida en qualsevol sentit.
Com a exemples de teories alternatives, presentem l’electrodinàmica de llarg abast de Wheeler-Feynman (una alternativa a l’electrodinàmica de Maxwell, Yu. S. Vladimirov, A. Yu. Turygin ; Teoria de la interacció directa entre partícules, Sr. Energoizdat, 1986); La teoria relativista de la gravetat de Logunov (alternativa a la gravetat i la relativitat d’Einstein, AA Logunov ; Lectures sobre la teoria de la relativitat i la gravetat. Anàlisi dels problemes moderns, Sr. Nauka, 2005), Teoria de supercordes (alternativa al model estàndard de física de partícules, RR Metsaev, Teoria de cordes com a base per a una teoria de camp unificada i una descripció del robust règim d’acoblament de les Teories de Gauge, a la feina actual de Seminari IE Tamm, editors MR Vasiliev, LV, Selikhatov, M. Keldych, AM Nauchnyi Mir, 2007, pp. 5-52).
La següent taula comparativa resumeix les característiques de les teories generalitzades i alternatives.
|
Especificacions |
Teoria generalitzada |
Teoria alternativa |
|
Motivació |
Extensió dels límits |
Unificació de la descripció |
|
Mètode de disseny |
Deformació de la vella teoria |
Nous paradigmes i llenguatge |
|
Principi de conformitat |
Deformació final |
Diccionari de morfisme |
|
Rol de prova |
Decisiu |
Indirecte |
I què significa l’última línia d’aquesta taula? Significa això que l’experiència no és important en una teoria alternativa?
No, és important, però potser no en l’etapa de formular una teoria. Per exemple, el model estàndard modern de la física de les partícules elementals és semi-fenomenològic, és a dir, aproximadament la meitat es basa en una base matemàtica bastant abstracta (la teoria dels camps de mesurament en paquets en un grup de Lie), però aquesta base s’extreu d’experiments tediosos en acceleradors o observacions de partícules en raigs còsmics. Alhora, en el model estàndard, hi ha al voltant de 20 paràmetres que no es calculen, però simplement s’extreuen dels resultats de la comparació de la teoria amb l’experiment.
D’altra banda, la teoria de les supercordes és una cosa autosuficient i, diria jo, la teoria físic-geomètrica neopitagòrica, en què realment no s’afegeix o s’elimina res. Gairebé tot està calculat, fins i tot la dimensió espai-temps, però aquesta autosuficiència té un desavantatge, la teoria de supercordes prediu l’existència de moltes partícules que encara no s’han detectat experimentalment.
I quin és l’escenari habitual de l’evolució de la física?
Aquí, res és fàcil, la vida sempre és més difícil que qualsevol altre projecte! Primer, ha de notar-se que la transició a una nova teoria per generalització pot considerar-se en certa manera com un escenari “normal” per al desenvolupament de la física. Reflecteix el continu desenvolupament progressiu del coneixement científic i inclou el principi de continuïtat i, per tant, és més còmode des del punt de vista conceptual, tècnic i fins i tot psicològic per a l’investigador.
Per contra, l’escenari que va en la direcció de la teoria alternativa reflecteix el component de desenvolupament que sembla un salt, inclou el principi de continuïtat, potser només de forma indirecta, sovint requereix noves regles de reflexió sobre el món i les noves matemàtiques, i per tant causen certa incomoditat per a la majoria dels investigadors.
Roger Penrose en el seu llibre «Descobrint les lleis de l’univers…» descriu amb cautela aquesta situació amb les següents paraules: «L’aparent subjectivitat que observem en les fortes influències de la moda, evocada anteriorment, és simplement les característiques de la nostra prova i error per a aquesta comprensió, on les pressions socials, les pressions financeres i les debilitats humanes (comprensibles) tenen un paper important en el caos i en les imatges sovint conflictives que enfrontem actualment».
En segon lloc, s’ha d’entendre que, en realitat, el dilema “generalització” – “alternatiu” representa només dos pols extrems per a escenaris extremadament rars en la seva forma pura.
En la perspectiva històrica real del passat, ens enfrontem a teories que, comparades amb teories anteriors, constitueixen una simbiosi particular de teories generalitzades i alternatives. Per tant, la teoria general de la relativitat no és simplement una generalització de la teoria especial de la gravetat de Newton, sinó també una alternativa. De fet, en GTR, en lloc de la força gravitacional i la segona llei de Newton, apareixen objectes purament geomètrics: mètrica, connexió i equacions de la geodèsica.
L’electrodinàmica de llarg abast de Wheeler-Feynman és tant una alternativa com una generalització de l’electrodinàmica de Maxwell. El primer es deu al fet que, en la formulació de llarg abast, el camp electromagnètic és un concepte secundari (auxiliar), que fins i tot pot esmentar-se en el context d’aquesta teoria.
D’altra banda, l’electrodinámica de Wheeler-Feynman és una família de teories que es diferencien entre si per les seves infinites condicions d’absorció: l’electrodinàmica causal de Maxwell correspon a un absorbent absolut en un futur llunyà.
Electrodinàmica sense camp electromagnètic: sona com una cosa inesperada i fins i tot… desafiant. És realment possible?
Sí, suggereixo que en parlem la propera vegada.
Entrevista: Ivan Stepanyan
