Woraus besteht das Universum? Mathematik, sagt Wissenschaftler


BROOKLYN, N.Y. – Wissenschaftler haben lange Mathematik verwendet, um die physikalischen Eigenschaften des Universums zu beschreiben. Aber was passiert, wenn das Universum selbst ist Mathematik? Das ist was Kosmologe Max Tegmark glaubt.

Tegmarks Meinung, alles im Universum – Menschen eingeschlossen – ist Teil einer mathematischen Struktur. Alle Materie besteht aus Partikeln, die Eigenschaften wie Ladung und Spin haben, aber diese Eigenschaften sind rein mathematisch, sagt er. Und Raum selbst hat Eigenschaften wie Abmessungen, aber letztlich eine mathematische Struktur.

"Akzeptierst du die Idee, dass sowohl Raum selbst, und all das Zeug im Raum, keine Eigenschaften bei allen außer mathematischen Eigenschaften haben," sagte die Idee, dass alles ist mathematische "beginnt zu klingen ein bisschen weniger verrückt," Tegmark in einem Vortrag Jan. 15 hier im The Bell House. Der Vortrag basierte auf sein Buch "Our mathematische Universum: meine Quest für die ultimative Natur der Realität" (Knopf, 2014).

"Wenn meine Idee falsch ist, Physik letztlich zum Scheitern verurteilt ist," sagte Tegmark. Aber ob das Universum wirklich Mathematik, fügte er hinzu: "Es gibt nichts, was wir im Prinzip nicht verstehen können,." [7 überraschende Dinge im Universum]

Die Natur ist voller Mathematik

Die Idee folgt die Beobachtung, dass die Natur voller Muster, wie zum Beispiel der Fibonacci-Folge ist eine Reihe von Zahlen, in denen jede Zahl die Summe der vorhergehenden zwei Zahlen ist. Die Blüte einer Artischocke folgt dieser Sequenz, z. B. mit dem Abstand zwischen jedes Blütenblatt und dem nächsten passenden das Verhältnis der Zahlen in der Reihenfolge.

Die unbelebten Worldalso verhält sich in einen mathematischen Weg. Wenn Sie einen Baseballschläger in die Luft werfen, ergibt sich eine etwa parabolische Flugbahn. Planeten und andere astrophysikalische Körper folgen elliptische Umlaufbahnen.

"Es gibt eine elegante Einfachheit und Schönheit in der Natur offenbart durch mathematische Muster und Formen, die unseren Geist herausfinden konnten," sagte Tegmark, liebt Mathematik so viel er Bilder von berühmten Gleichungen in seinem Wohnzimmer umrahmt wurde.

Eine Folge der mathematischen Natur des Universums ist, dass Wissenschaftler in der Theorie jede Beobachtung oder Messung in der Physik voraussagen könnte. Tegmark darauf hingewiesen, dass Mathematik die Existenz des Planeten Neptun, Radiowellen und das Higgs-Boson Teilchen prognostiziert zu erklären, wie andere Teilchen ihre Masse gedacht.

Einige Leute argumentieren, dass Mathematik nur ein Werkzeug erfunden von Wissenschaftlern, die natürliche Welt zu erklären. Aber Tegmark behauptet, dass die mathematische Struktur fand in der natürlichen Welt zeigt, dass Mathematik in der Wirklichkeit, nicht nur im menschlichen Geist vorhanden ist.

Und spricht von den menschlichen Geist, könnten wir Mathematik verwenden, um das Gehirn zu erklären?

Mathematik des Bewusstseins

Einige haben das menschliche Gehirn als die komplexeste Struktur im Universum beschrieben. In der Tat hat der menschliche Geist möglich alle große Sprünge gemacht im Verständnis unserer Welt.

Eines Tages, Tegmark sagte, werden Wissenschaftler wahrscheinlich sogar Bewusstsein mit Hilfe der Mathematik beschreiben können. (Carl Sagan wird veranschlagen, wie sagend, "das Gehirn ist ein sehr großer Ort, in einem sehr kleinen Raum.")

"Bewusstsein wahrscheinlich die Art und Weise Informationen geht, wenn es wirklich auf eine bestimmte, sehr komplizierte Weise verarbeitet wird," sagte Tegmark. Er wies darauf hin, dass viele große Durchbrüche in der Physik beteiligt haben zwei Dinge, die einst als separate Vereinheitlichung: Energie und Materie, Raum und Zeit, Elektrizität und Magnetismus. Er sagte, dass er vermutet, dass der Geist, der das Gefühl eines bewussten selbst ist, letztlich mit dem Körper vereint sein wird, die eine Sammlung von bewegten Teilchen ist.

Aber wenn das Gehirn nur Mathe ist, bedeutet das, dass freier Wille nicht vorhanden ist, weil die Bewegungen der Teilchen mit Gleichungen berechnet werden könnte? Nicht unbedingt, sagte er.

Eine Möglichkeit, daran zu denken ist, wenn ein Computer versucht zu simulieren, was eine Person tun wird, die Berechnung mindestens die gleiche Menge an Zeit wie die Aktion dauern würde. So haben einige Leute vorgeschlagen definieren Willensfreiheit als eine Unfähigkeit, vorherzusagen, was man tun, bevor das Ereignis eintritt.

Aber das bedeutet nicht, dass Menschen machtlos sind. Tegmark schloss seine Rede mit einem Aufruf zum Handeln: "Die Menschen haben die Kraft nicht nur, unsere Welt zu verstehen, sondern zu gestalten und zu verbessern."

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