جهان از چه ساخته شده‌ است؟

دانشمندان از گذشته از اصول ریاضی برای شرح دادن ویژگی‌های جهان استفاده می‌کرده‌اند اما اکنون کیهان‌شناسی ادعا می‌کند جهان خود از ریاضی ساخته‌ شده‌است.

به گزارش همشهری آنلاین، از پایگاه لایوساینس، مکس تگمارک کیهان‌شناسی است که از دیدگاهش همه‌چیز در جهان، از جمله انسان، بخشی از ساختاری ریاضیاتی است، می‌گوید همه مواد از ذرات تشکیل شده‌اند که از خصوصیاتی مانند بار و چرخش برخوردارند اما این ویژگی‌ها کاملا ریاضیاتی هستند. فضا نیز از دیدگاه وی ویژگی‌های مختص به خود را دارد اما مانند مابقی جهان از ساختاری مبتنی بر ریاضیات ساخته شده‌است. تگمارک براساس کتابی که به تازگی منتشر کرده می‌گوید اگر این نظریه را بپذیرید که فضا و تمامی محتوای درون آن به خودی خود به جز خصوصیات ریاضی از هیچ ویژگی دیگری برخوردار نیست، در این صورت ریاضی بودن همه‌چیز کمتر غیرقابل تصور به نظر خواهد آمد. وی می‌گوید اگر این نظریه نادرست باشد فیزیک محکوم به فنا خواهد بود. اما اگر جهان واقعا ریاضیات باشد هیچ‌چیز غیرقابل درکی در آن وجود نخواهد داشت.

این نظریه درپی مشاهداتی که از شکل‌ها و الگوهای بی‌نهایت طبیعت انجام شده مطرح شده‌است، ساختارهایی مشابه توالی فیبوناچی، مجموعه‌ای از اعداد که در آن هر عدد مجموع دو عدد قبلی است. فرایند گل‌دهی در گیاه آرتیشو یا کنگر فرنگی همین توالی را دنبال می‌کند. جهان غیر زنده نیز براساس اصول ریاضی رفتار می‌کند. اگر یک توپ بیسبال را به هوا بیاندازید، این توپ در مسیری سهمی‌وار حرکت می‌کند و سیاره‌ها و دیگر اجرام کیهانی نیز در مدارهای بیضی‌شکل حرکت می‌کنند. به گفته تگمارک در طبیعت سادگی و زیبایی وجود دارد که نقشه‌ها و الگوهای مبتنی بر ریاضی که برای ذهن انسان قابل درک هستند، آنها را آشکار می‌کنند. یکی از عواقب ریاضیاتی بودن طبیعت جهان این است که دانشمندان قادر خواهند بود هرنوع مشاهده یا محاسبه‌ای را در فیزیک پیش‌بینی کنند. تگمارک می‌گوید این ریاضی بود که وجود سیاره نپتون، امواج رادیویی و بوزون هیگز با اعلام کرد.

برخی براین باورند ریاضی ابزاری است که توسط دانشمندان برای توضیح جهان طبیعی ابداع شده‌است. اما تگمارک اصرار دارد ساختارهای مبتنی بر ریاضیاتی که در طبیعت وجود دارند نشاندهنده این موضوع هستند که ریاضی تنها محدود به ذهن انسان نیست بلکه پدیده‌ای جهان‌شمول است. از زاویه‌ای دیگر، برخی مغز انسان را پیچیده‌ترین ساختار جهان می‌دانند، در حقیقت این ذهن انسان بوده‌است که بار انجام تمامی پیشرفت‌های بزرگ در راستای شناخت جهان را به دوش کشیده‌است. به گفته تگمارک روزی دانشمندان قادر خواهند بود با استفاده از ریاضی مفاهیمی مانند آگاهی را نیز توضیح دهند.

اما اگر مغز صرفا ریاضی باشد، این به آن معنی خواهد بود که اراده وجود ندارد زیرا حرکات ذرات را می‌توان با کمک معادلات ریاضی محاسبه کرد؟ تگمارک با این فرضیه مخالف است. به گفته وی اگر رایانه‌ای تلاش کند تا نیت انسانی را شبیه‌سازی کند، محاسبه آن دست‌کم به همان اندازه زمان و انرژی مصرف خواهد کرد که انجام آن زمان می‌برد. به همین دلیل برخی از افراد اراده را ناتوانی پیش‌بینی عمل فرد پیش از آنکه اتفاقی رخ دهد معنی می‌کنند. اما این به آن معنی نیست که انسان قدرتی ندارد، تگمارک از سخنان خود این نتیجه را می‌گیرد که بشر نه‌ تنها قدرت درک جهان را دارد،‌ بلکه می‌تواند آن را متحول ساخته و بهبود ببخشد.

نقل از بیگ بنگ

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

What's the Universe Made Of? Math, Says Scientist

By Tanya Lewis, Staff Writer

 January 30, 2014 08:50am ET

MIT cosmologist Max Tegmark believes the universe is a mathematical structure.
Credit: Shutterstoc

BROOKLYN, N.Y. — Scientists have long used mathematics to describe the physical properties of the universe. But what if the universe itself is math? That's what cosmologist Max Tegmark believes.

In Tegmark's view, everything in the universe — humans included — is part of a mathematical structure. All matter is made up of particles, which have properties such as charge and spin, but these properties are purely mathematical, he says. And space itself has properties such as dimensions, but is still ultimately a mathematical structure.

"If you accept the idea that both space itself, and all the stuff in space, have no properties at all except mathematical properties," then the idea that everything is mathematical "starts to sound a little bit less insane," Tegmark said in a talk given Jan. 15 here at The Bell House. The talk was based on his book "Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality" (Knopf, 2014).

"If my idea is wrong, physics is ultimately doomed," Tegmark said. But if the universe really is mathematics, he added, "There's nothing we can't, in principle, understand." [7 Surprising Things About the Universe]

Nature is full of math

The idea follows the observation that nature is full of patterns, such as the Fibonacci sequence, a series of numbers in which each number is the sum of the previous two numbers. The flowering of an artichoke follows this sequence, for example, with the distance between each petal and the next matching the ratio of the numbers in the sequence.

The nonliving worldalso behaves in a mathematical way. If you throw a baseball in the air, it follows a roughly parabolic trajectory. Planets and other astrophysical bodies follow elliptical orbits.

"There's an elegant simplicity and beauty in nature revealed by mathematical patterns and shapes, which our minds have been able to figure out," said Tegmark, who loves math so much he has framed pictures of famous equations in his living room.

One consequence of the mathematical nature of the universe is that scientists could in theory predict every observation or measurement in physics. Tegmark pointed out that mathematics predicted the existence of the planet Neptune, radio waves and the Higgs boson particle thought to explain how other particles get their mass.

Some people argue that math is just a tool invented by scientists to explain the natural world. But Tegmark contends the mathematical structure found in the natural world shows that math exists in reality, not just in the human mind.

And speaking of the human mind, could we use math to explain the brain?

Mathematics of consciousness

Some have described the human brain as the most complex structure in the universe. Indeed, the human mind has made possible all of the great leaps in understanding our world.

Someday, Tegmark said, scientists will probably be able to describe even consciousness using math. (Carl Sagan is quoted as having said, "the brain is a very big place, in a very small space.")

"Consciousness is probably the way information feels when it's being processed in certain, very complicated ways," Tegmark said. He pointed out that many great breakthroughs in physics have involved unifying two things once thought to be separate: energy and matter, space and time, electricity and magnetism. He said he suspects the mind, which is the feeling of a conscious self, will ultimately be unified with the body, which is a collection of moving particles.

But if the brain is just math, does that mean free will doesn't exist, because the movements of particles could be calculated using equations? Not necessarily, he said.

One way to think of it is, if a computer tried to simulate what a person will do, the computation would take at least the same amount of time as performing the action. So some people have suggested defining free will as an inability to predict what one is going to do before the event occurs.

But that doesn't mean humans are powerless. Tegmark concluded his talk with a call to action: "Humans have the power not only to understand our world, but to shape and improve it."

Follow Tanya Lewis on Twitter and Google+. Follow us @livescience,Facebook & Google+. Original article on LiveScience.

Soure: Livescience

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات