Вселенная не согласуется с математикой по своей природе: Это следует из истории ее изучения (4 фото + 1 гиф)

Существующие на сегодня рамки для Общей теории относительности и квантовой теории поля хороши для того, что они делают, но они не решают все вопросы. Они принципиально несовместимы друг с другом и не могут в достаточной мере объяснить темную материю, темную энергию или причину, по которой наша Вселенная заполнена материей, а не антивеществом, и прочих головоломок.

Это правда, что математика позволяет нам количественно описать Вселенную, это невероятно полезный инструмент при правильном применении. Но Вселенная - это физическая, а не математическая сущность, и между ними есть большая разница. Вот почему одной математики всегда будет недостаточно, чтобы достичь фундаментальной Теории всего.

Около 400 лет назад развернулась битва за природу Вселенной. В течение тысячелетий астрономы точно описывали орбиты планет, используя геоцентрическую модель, где Земля неподвижна, а все другие объекты вращаются вокруг нее. Вооружившись математикой геометрии и точными астрономическими наблюдениями - включая такие инструменты, как круги, экванты, дифференты и эпициклы – такое точное математическое описание орбит небесных тел эффектно соответствовало тому, что мы видели.

Однако эта модель была не идеальной, и попытки улучшить ее либо приводили к появлению новых эпициклов, либо, в 16 веке, к гелиоцентризму Коперника. После размещения Солнца в центре модели, объяснения ретроградного движения стали проще, но совпадение с данными стали хуже. Когда появился Иоганн Кеплер, у него была блестящая идея, которая ставила задачей решить все.

Он обратил внимание на то, что всего было шесть планет, если включить Землю, но не Луну. Он также заметил, что математически было только пять платоновых тел: пять математических объектов, грани которых - многоугольники с равными сторонами. Рисуя сферу внутри и снаружи каждой, он мог «вкладывать» их так, чтобы они очень хорошо соответствовали планетарным орбитам: лучше, чем все, что делал Коперник. Это была блестящая, красивая математическая модель и, возможно, первая попытка построить то, что мы можем сегодня назвать «элегантной вселенной».

Но с точки зрения наблюдений, это не снова был провал. Модель оказалась даже мене хороша, чем древняя модель Птолемея с его эпициклами, лошадьми и отшельниками. Идея Кеплера была блестящей, и стала первой попыткой аргументировать какой должна быть Вселенная, исходя только из чистой математики. Но она просто не сработала.

Но затем последовал гениальный ход, который определил научное наследство Кеплера.

Он взял свою красивую, элегантную, неотразимую модель, которая не согласовывалась с наблюдениями, и выбросил ее. Вместо этого он пошел и углубился в данные, чтобы найти, какие типы орбит будут соответствовать тому, как на самом деле движутся планеты, и пришел с рядом научных (не математических) выводов.

1) Планеты движутся не по кругу вокруг Солнца, расположенного в центре, а в виде эллипсов с Солнцем в одном фокусе, с различным набором параметров, описывающих эллипс каждой планеты.
2) Планеты не двигались с постоянной скоростью, а двигались со скоростью, которая варьировалась в зависимости от расстояния планеты от Солнца, таким образом, что планеты уносили равные области в равные моменты времени.
3) И, наконец, планеты имели орбитальные периоды, которые были прямо пропорциональны длинной оси (главной оси) эллипса каждой планеты, возведенной в определенную степень (установленную как 3/2).

Это был революционный момент в истории науки. Математика не была основой физических законов, управляющих природой; это был инструмент, который описывал, как проявлялись физические законы природы. Ключевой прогресс, который произошел, заключался в том, что наука должна базироваться на наблюдаемых и измеримых показателях, и что любая теория должна сталкиваться с этими понятиями. Без этого прогресс был бы невозможен.

Эта идея возникала снова и снова на протяжении всей истории, так как новые математические изобретения и открытия дали нам новые инструменты, чтобы попытаться описать физические системы. Но каждый раз не просто новая математика рассказывала нам, как работала Вселенная. Вместо этого, новые наблюдения показывали нам, что требуется нечто большее, чем понимаемая на тот момент физика, а одной лишь математики недостаточно, чтобы все описать.