Қара құрдымдар рекурсивті әлемдер ретінде: физикадан тіршілік мәніне дейін
Егер әрбір қара құрдым жаңа әлемнің Үлкен Жарылысы болса ше? Рекурсивті космология, Хокинг сәулеленуі және танымдық жабықтық туралы зерттеу.
TL;DR
Егер әрбір қара құрдым жаңа әлемнің Үлкен Жарылысы болса ше? Бұл мақала біздің әлеміміз шексіз рекурсивті ағаштың бір түйіні болуы мүмкін деген идеяны зерттейді — мұнда қара құрдымдар суб-әлемдерді дүниеге әкеледі, энергия Хокинг сәулеленуі арқылы қайта оралады, ал физиканың іргелі заңдары әлемдер арасындағы байланысты мүмкін емес ету үшін әдейі жасалған.
Қара құрдым = әлем
Идея ой толғау сәтінде туды: жеткілікті масса мен қысым бір нүктеге шоғырланғанда қара құрдым пайда болады. Бұл сингулярлық — шексіз тығыздық, шексіз қисықтық — Үлкен Жарылысты сипаттайтын жағдайларға күдіктенерлік дәрежеде ұқсас.
Егер бұл әртүрлі жақтан қаралған бір оқиға болса ше? Сырттан біз материяны жұтып жатқан қара құрдымды көреміз. Іштен қарасақ — өмірге жарылып шыққан жаңа әлемді. Қара құрдымға құлаған масса мен энергия өзінің жұлдыздары, планеталары және, бәлкім, өз қара құрдымдары бар мүлдем жаңа ғаламның шикізатына айналады.
Біздің әлемдегі әрбір қара құрдым бір әлемді қамтуы мүмкін. Ал біздің әлеміміз аталық әлемнің қара құрдымының ішінде өмір сүруі мүмкін.
Неліктен әлемдер бір-бірімен байланыса алмайды
Міне, ең әсем тұсы: оқиғалар көкжиегінен өткеннен кейін кері қайту жоқ. Жалпы салыстырмалылық теориясы мұны кепілдейді — аталық әлемнің болашағы толығымен оқиғалар көкжиегінен тыс жатыр әрі іштен қол жеткізу мүмкін емес. Суб-әлемнің тұрғысынан алғанда, аталық әлем әлдеқашан аяқталған. Оның бүкіл уақыт сызығы өтіп кеткен.
Бұл — жетілдірілген технологиямен еңсеретін техникалық шектеу емес. Ол кеңістік-уақыттың геометриясының өзіне сіңірілген. Әлемдер бір-бірінен түбегейлі оқшауланған — қашықтықпен емес, уақыт құрылымымен.
Энергия айналымы: қарызға алу мен қайтару
Бірақ энергия жоғалмайды. Хокинг сәулеленуі — қара құрдымдардың баяу буланатын кванттық процесі — таңғажайып айналым жасайды:
- Аталық әлем қара құрдым жасап, энергияны суб-әлемге береді
- Суб-әлем өзінің бүкіл өмірлік циклін триллиондаған жыл бойы өткізеді
- Қара құрдым баяу буланып, Хокинг сәулеленуі арқылы энергияны аталық әлемге қайтарады
- Аталық әлем өз энергиясын қайтарып алады — үстемесімен қоса
Бұл «үстеме» қызық: физиктер қазір Хокинг сәулеленуі ақпаратты сақтайды деп есептейді. Аталық әлем жай ғана бос энергияны қайтарып алмайды — ол ішінде болған барлық нәрсенің ізін алады. Қалыптасқан әрбір жұлдыз, әрбір планета, сананың әрбір сәті — сәулеленуде кодталған.
Түбіне дейін рекурсия
Егер сіз бағдарламашы болсаңыз, бұл үлгіні бірден танисыз. Бұл — рекурсия. Әрбір әлем аз энергиямен universe() шақырып, суб-әлемдер жасайды, олар өз кезегінде суб-суб-әлемдер жасайды — қара құрдым түзуге энергия жетпей қалғанша, яғни базалық жағдайға дейін.
universe(energy)
├── creates black holes
│ ├── universe(energy - n)
│ │ ├── universe(energy - n - m)
│ │ │ └── base case: not enough energy for black holes
│ │ └── returns energy via Hawking radiation
│ └── returns energy via Hawking radiation
└── receives all energy backФизик Ли Смолин осыған ұқсас идеяны Космологиялық Табиғи Сұрыпталу ретінде тұжырымдады: әлемдер қара құрдымдар арқылы «көбейеді», әрі әрбір ұрпақтың физикалық тұрақтылары сәл өзгеше болады — сансыз циклдар барысында көбірек қара құрдым, көбірек әлем тудыруға оңтайландырылған.
Осы циклде біз қайдамыз?
Біздің әлемге шамамен 13,8 миллиард жыл. Бұл көне болып естіледі, бірақ оның толық өмір ұзақтығы аясында біз небәрі ең басын көріп отырмыз:
| Оқиға | Уақыт ауқымы |
|---|---|
| Әлемнің қазіргі жасы | ~10¹⁰ years |
| Жұлдыздар түзілуін тоқтатады | ~10¹⁴ years |
| Қара құрдымдар дәуірі | ~10⁴⁰ years |
| Соңғы қара құрдым буланады | ~10¹⁰⁰ years |
Біз әлеміміздің жалпы өмір ұзақтығының шамамен 0,00000000...01% тұсында өмір сүреміз. Жұлдыздар дәуірі — біз көре алатын барлық нәрсе — ең басындағы қысқа жарқыл ғана. Әлемнің шынайы тарихы — қара құрдымдардың суб-әлемдерді жасап, буландыратын баяу да шыдамды дәуірі.
Жоғары өлшемдер туралы мәселе
Осыған дейін талқыланғанның бәрі біздің үшөлшемді түсінігіміз аясында әрекет етеді. Бірақ біздің әлеміміз жоғары өлшемді бір нәрсенің «тілімі» болса, онда қара құрдымдар мен суб-әлемдердің бүкіл рекурсивті ағашы біз қабылдай алмайтын құрылымның көлеңкесі ғана болуы мүмкін.
1884 жылы Эдвин Абботт Флатландия шығармасын жазды — үшінші өлшемді елестете алмайтын екіөлшемді тіршілік иелері туралы әңгіме. Флатландия арқылы өтетін шар үлкейіп, кішірейетін шеңбер түрінде көрінеді. «Флатландықтар» оны математикалық түрде сипаттай алады, бірақ көріп отырғанын ешқашан шынайы түсінбейді. Біз де өз әлемімізге қатысты дәл осындай жағдайда болуымыз мүмкін.
Сана дегеніміз не? Субъективті тәжірибе неге бар? Дэвид Чалмерс мұны «қиын мәселе» деп атады — және бұл біздің өлшемдік ауқымымыздан тыс бірдеңенің әрекет ететінінің ең күшті дәлелі болуы мүмкін.
Бәрі де іргелі деңгейде құлыпталған
Ең таңғаларлық түйсіну — біздің білмейтінімізде емес, керісінше біздің біле алмайтынымызда. Ізденістің әрбір бағыты іргелі кедергіге тіреледі:
- Аталық әлемді көргіңіз келе ме? Оқиғалар көкжиегімен бөгелген
- Сананы түсінгіңіз келе ме? Бөгелген — жүйе өзін толық талдай алмайды (Гёдельдің толымсыздық теоремалары)
- «Бұрын» не болғанын білгіңіз келе ме? Бөгелген — уақыт Үлкен Жарылыстан басталды
- Жоғары өлшемдерді қабылдағыңыз келе ме? Үшөлшемді тіршілік иесінің танымдық шектеулерімен бөгелген
Философ Колин Макгинн мұны танымдық жабықтық деп атайды: кейбір сұрақтар адам санасы үшін деректердің жеткіліксіздігінен емес, сананың өзінің құрылымынан жабық. «Біз әлі білмейміз» бен «біз біле алмаймыз» арасындағы айырмашылық орасан зор.
Қалған жалғыз нәрсе: өзін-өзі жетілдіру
Егер әрбір шығу жолы әдейі бөгелген болса — сыртқа қарай алмасаңыз, артқа қарай алмасаңыз, жоғары қарай алмасаңыз — онда бір ғана бағыт қалады: ішке қарай. Әлем адамды өзіне назар аударуға мәжбүрлеу үшін әдейі құрылған сияқты.
Бұл тұжырым діннен де, философия оқулықтарынан да шыққан жоқ. Ол қара құрдымдардың, рекурсияның, ақпарат теориясының және таным шектерінің логикасын қадағалаудан туындады. Экзистенциалистер, буддистер, стоиктер мен физиктер — бәрі әртүрлі жолмен бір нүктеге келеді: тіршіліктің мәні жай ғана өмір сүріп жатқан тіршілік иесін жетілдіруде болуы мүмкін.
Біз бұған сеніммен емес, физикамен келдік — қара құрдымдардан бастап, рекурсивті әлемдер арқылы, білімнің іргелі бөгеттеріне дейін, жалғыз ашық есікке дейін: жақсырақ болу.