Новости всё Наука - iCity.life Волгоград

Теория эмерджентности (возникновения) — это новая физическая модель, в настоящее время разрабатываемая лос-анджелесской группой ученых. Задача теории — тесно, но просто — сплести вместе квантовую механику, общую и специальную теории относительности, стандартную модель и прочие основные теории физики в полную, фундаментальную картину дискретизированной самореализующейся Вселенной.

В основе формализма физической теории эмерджентности лежит концепция, быстро обретающая место в сообществе физиков-теоретиков: вся реальность состоит из информации. Что такое информация? Информация — это значение, передаваемое символами. Языки и коды — это группы таких символов, которые передают смысл. Различные возможные расположения этих символов регулируются правилами. Пользователь языка делает произвольный выбор относительно того, как расположить эти символы, чтобы произвести осмысленное значение, в соответствии с правилами. Следовательно, существование информации должно подразумевать того, кто выбирает, или некую форму сознания, чтобы она была актуализирована.

Мы идентифицируем два класса символов. Один класс содержит те символы, которые субъективно представляют нечто иное, чем сами символы. Например, форма двух пересекающихся диагональных линий («Х») может представлять математическое понятие умножения, английскую букву или поцелуй (как принятое сокращение в английском языке). Формы букв «К-О-Т» могут представлять определенное животное, которое мы все знаем и любим, но также может представлять и что-то еще, если мы захотим. Второй и, возможно, более фундаментальный класс символов — это символы, которые представляют собой сверхнизкую субъективность. Пример — форма квадрата, репрезентующая форму квадрата. Такой геометрический язык с использованием геометрических символов может выражать геометрическое значение.

Экспериментально наблюдаемая реальность оказывается геометрической на всех масштабах, от планковского уровня до самых крупных структур. Физики-теоретики выдвигают гипотезу, что абсолютно геометрический язык или код, использующий геометрический символизм, представляет собой фундаментальный способ, которым выражается значение в нашей физической реальности. К этому мы еще вернемся.

Центральная особенность реальности, демонстрирующей геометрическое поведение, в том, что все фундаментальные частицы и силы в природе, включая гравитацию, могут трансформироваться друг в друга в процессе так называемого калибровочного преобразования. Симметрию этих преобразований можно представить точно соответствующей вершинам 8-мерного многогранника, решетки E8. Однако мы не живем в 8-мерной вселенной. Экспериментальные данные показывают, что мы живем во вселенной, состоящей только из трех пространственных измерений.

Какого рода геометрический язык или код, в таком случае, мог бы выразить геометрическую трехмерную реальность, которая глубоко связана с 8-мерной решеткой E8?

Ученые полагают, что ответ лежит в языке и математике квазикристаллов. Квазикристалл — это апериодический, но не случайный паттерн, схема. Квазикристалл в любом отдельном измерении создается за счет проекции кристалла — периодического паттерна — из более высокого измерения в низкое. К примеру, представьте проекцию 3-мерной шахматной доски — или кубической решетки, сделанной из равно разделенных кубов равных размеров, — на 2-мерной плоскости под определенным углом. Эта 3-мерная кубическая решетка представляет периодический паттерн, который может бесконечно растягиваться во всех направлениях. 2-мерный проецируемый объект не является периодическим паттерном. Он искажается из-за угла проекции и содержит не одну форму, которая повторяется бесконечно, как в 3-мерном кристалле, а конечное число различных форм (протоплиток), которые определенным образом ориентированы между собой, подчиняются определенным правилам и законам и заполняют всю двумерную плоскость во всех направлениях.

Анализируя 2-мерную проекцию, при наличии подходящего математического и тригонометрического инструментария, можно восстановить «материнский» объект в 3D (в данном примере кристалл кубической решетки). Знаменитый пример 2-мерного квазикристалла — это мозаика Пенроуза, которую Роджер Пенроуз придумал в 1970-х годах, в которой 2-мерный квазикристалл создается проекцией 5-мерной кубической решетки на 2-мерную плоскость.

Мозаика Пенроуза

Теория эмерджентности фокусируется на проецировании 8-мерного кристалла E8 на 4- и 3-мерное пространство. Когда базовая 8-мерная ячейка решетки E8 (формы с 240 вершинами, называемой «многогранником Госсета») проецируется в 4D, создаются две идентичные 4-мерные формы разных размеров. Отношение их размеров — это золотое сечение. Каждая из этих фигур построена из 600 3-мерных татраэдров, повернутых друг от друга под углом, основанном на золотом коэффициенте. Ученые называют эту 4-мерную форму «Ячейка-600». Такие формы взаимодействуют определенным образом (пересекаются 7 способами, связанными с золотым соотношением, и «целуются» определенным образом) с образованием 4-мерного квазикристалла. Принимая 3-мерные подпространства этого 4-мерного квазикристалла и поворачивая их друг от друга под определенным углом, мы формируем 3-мерный квазикристалл, который имеет протоплитку только одного типа: 3-мерный тетраэдр.

На экране телевизора или мониторе компьютера наименьшей, неделимой единицей является 2-мерный пиксель. В нашей трехмерной квазикристаллической реальности тетраэдр является наименьшей неделимой единицей. Трехмерный пиксель реальности, если угодно. Каждый тетраэдр представляет собой наименьшую возможную трехмерную форму, которая может существовать в этой реальности: длина каждого из ее ребер — это длина Планка (кратчайшая длина, известная в физике), которая в 1035 раз меньше метра. Эти трехмерные пиксели объединяются между собой в соответствии с конкретными геометрическими правилами, заполняя все пространство.

На 2-мерном экране пиксели никогда не двигаются. Они просто меняют значения яркости и цвета, и иллюзия значения (в виде рисунка) создается их объединенными величинами. Точно так же тетраэдры в трехмерном квазикристалле никогда не перемещаются. Вместо этого они действуют как бинарный язык: в любой момент каждый тетраэдр может быть выбран оператором кода как «вкл» и «выкл». Если он «вкл», он может находиться в одном из двух состояний: «повернут влево» или «повернут вправо».

Представьте себе один замороженный момент во времени во всей вселенной. Назовем этот момент «моментом 1» для иллюстрации. В момент 1 трехмерный квазикристалл, заполняющий всю вселенную, находится в «состоянии 1», и в этом состоянии некоторые тетраэдры включены, некоторые выключены, некоторые повернуты влево, некоторые вправо. Теперь представим следующий замороженный момент времени «момент 2». В момент 2 квазикристалл находится в «состоянии 2». В этом новом состоянии многие тетраэдры находятся в состояниях, отличных от своих состояний в момент 1. Теперь представьте сотню таких моментов. Теперь представьте себе движение всех этих замороженных моментов.

Тетраэдр

Если вспомнить кино, движущееся изображение состоит из одиночных, неподвижных кадров, которые снимаются и проецируются с определенной скоростью (24 кадра в секунду в большинстве современных фильмов). В модели ученых одна секунда содержит 1044 неподвижных кадров. Многие паттерны этих паттернов кадров возникают на 3-мерном квазикристалле. Эти паттерны становятся все более осмысленными и сложными со временем. Постепенно на квазикристалле возникают формы, напоминающие частицы и действующие как они. В частности, одно из множества интересных предсказаний теории эмерджентности затрагивает особенную пиксельную субструктуру электронов — частиц, которые в настоящее время считаются безразмерными, хоть и бездоказательно. Со временем эти частицы принимают все более сложные формы, пока не образуют известную нам реальность.

Теория физической эмерджентности рассматривает пространство-время в рамках пространственно-временной модели Эйнштейна, когда будущее и прошлое существуют одновременно в одном геометрическом объекте. Ученые рассматривают этот объект как систему, в которой все кадры пространства-времени взаимодействуют со всеми другими кадрами постоянно. Другими словами, между всеми моментами времени есть постоянная, динамическая, причинно-следственная петля отношений, когда прошлое влияет на будущее, а будущее влияет на прошлое.

Они считают сознание одновременно эмерджентным и фундаментальным. В своей фундаментальной форме сознание существует внутри каждого тетраэдра/пикселя в трехмерном квазикристалле в форме так называемых видовых векторов. Эти видовые векторы можно представить микромасштабными наблюдателями в традиционном квантово-механическом смысле. Эти наблюдатели актуализируют реальность, делая сверхбыстрые выборы в планковских масштабах о бинарном состоянии пикселей (вкл, выкл, лево, право) в каждый момент времени. Эта фундаментальная, примитивная, но в то же время очень хитроумная форма сознания направляет паттерны квазикристаллического точечного пространства в сторону все большей значимости. В конечном итоге сознание расширяется до высших степеней упорядоченности, вроде природы и жизни, нам известных. Жизнь и сознание с этого момента продолжают расширяться, разрастаясь во все уголки вселенной. Представьте, как люди однажды наполнят триллионы галактик — их мгновенная сеть коммуникаций и высокий уровень сознания разрастется в гигантскую нейронную сеть универсальных масштабов, своего рода коллективное сознание. Это коллективное сознание скрывает фундаментальное, «примитивное» сознание, которое питает квазикристалл, из которого возникает.

А создает B.

B создает С.

С создает А.

В физике нет известных законов, устанавливающих верхний предел того, какой процент Вселенной может экспоненциально самоорганизовываться в свободные системы, например, вроде нас, людей. Физика допускает возможность превращения всей энергии Вселенной в единую сознательную систему, которая сама будет являться сетью сознательных систем. По прошествии достаточного времени произойти может что угодно. А что возможно, то неизбежно.