Эрозия принципа фальсифицируемости, или невидимые единороги атакуют
Критерий фальсифицируемости Поппера долго верой и правдой служил физикам (он служил физике задолго до того, как был явно сформулирован в 1934 году). Этот принцип избавлял физику от невидимых розовых единорогов, которые летают повсюду, но никак не наблюдаемы. Однако по мере развития науки и движения в сторону общей теории всего приходится поступаться принципами. Или нет? Давайте рассмотрим случаи, когда этот принцип ставится под вопрос.
Черные дыры
Насколько мы можем говорить о том, что происходит внутри черной дыры?
Как только мы пересекаем горизонт черной дыры, пути назад нет, мы не можем передать информацию назад. (пока мы забудем о том, что информация потом может 'вытечь' после испарения черной дыры). Имеет ли физический смысл тогда говорит о том, что происходит внутри? Считается, что мы можем об этом говорить. Причин две:
Мы не выдумываем для внутренности черной дыры никаких новых законов. Мы просто экстраполируем то, что знаем про внешний мир (общая теория относительности) на то, что происходим внутри.
Теоретически мы можем отправить астронавта смертника внутрь черной дыры (дыра должна быть большой, чтобы его не разорвало). Он сможет наблюдать все своими глазами. Да, он не сможет рассказать об этом нам, но сам все увидит. Имеем ли мы право давать предпочтение нам над гибнущим астронавтом только потому, что ему осталось недолго? Не должны ли мы рассматривать все сознания равными в праве быть свидетелем мироздания?
Именно поэтому мне крайне странно было читать про принцип космической цензуры Пенроуза. Природа, дескать, не терпит голой сингулярности. Но падающий астронавт может увидеть голую сингулярность — чем его пространство-время 'хуже' и чем то, что он обо всем этом не сможет рассказать потомкам избавит нас от парадоксов? Это похоже на костыль. И неудивительно что
В своей работе, опубликованной в октябре 2017 года, математики Михалис Дафермос и Джонатан Лак доказали, что сильная форма космической цензуры, относящаяся к странной структуре чёрных дыр, неверна[4].
Таким образом утверждения о внутренней структуре черных дыр являются, скажем так, условно фальсифицируемыми,
Две версии общей теории относительности
Существуют две теории относительности: всем известная ОТО и ОТО++. В смысле, теория Эйнштейна-Картана. Последняя является правильным и единственно возможным расширением ОТО. В дополнение к тому, что есть в ОТО, в теории Картана есть еще и 'скрученность' пространства. К сожалению,
Эффекты неметричности в данной теории являются настолько малыми, что ими можно пренебречь даже в нейтронных звёздах
То есть, несмотря на теоретическую фальсифицируемость, нет никакой практической надежды проверить эту теорию экспериментально. Поэтому, так как она сложнее ОТО, мы ее вырезаем бритвой Оккама?
Не торопитесь. Теория Картана свободна от сингулярностей, от которых страдает ОТО. Например, для черной дыры вместо сингулярности она дает 'отскок' с образованием другой вселенной.
This scenario also explains why the present Universe at largest scales appears spatially flat, homogeneous and isotropic, providing a physical alternative to cosmic inflation
А также что-то в направлении теории струн:
Torsion allows fermions to be spatially extended instead of «pointlike», which helps to avoid the formation of singularities such as black holes and removes the ultraviolet divergence in quantum field theory
Совпадение? Не думаю. Итак, имеем: есть две теории пока согласующиеся с измерениями. Одна чуть сложнее (это -). Зато нет деления на 0 и NaN (это +). И еще два плюса выше (++)
Что выбираем? По моему явного лидера нет. Но голоса мне говорят мои симпатии на стороне теории Картана.
Итак, что если теория фальсифицируема, но при таких условиях (планковские плотности и энергии), что экспериментальная проверка невозможна?
И две интерпретации специальной теории относительности
Эфир жив! Только невидим и недетектируем, как единороги. Прочитайте про теорию эфира Лоренца. И нет, ее не опровергли:
Сегодня ТЭЛ часто трактуется как некий вид «лоренц»-интерпретации специальной теории относительности[1]. Введение сокращения длин и замедления времени в «привилегированной» системе отсчета, которая играет роль неподвижного эфира Лоренца, ведет к полным преобразованиям Лоренца (в качестве примера см. Теория Робертсона — Мансури — Секлаruen). Так как в обеих теориях присутствует одинаковый математический формализм, то нет возможности экспериментально различить ТЭЛ и СТО. Но так как в ТЭЛ предполагается существование необнаружимого эфира, а справедливость принципа относительности представляется лишь совпадением, то в целом предпочтение отдается СТО.
Основное отличие чисто философское, желание сохранить привычные вещи из Ньютоновоской механики и построить теорию 'снизу вверх', а не 'сверху вниз'. На мой взгляд, теория эфира математически некрасива, так как содержит в себе (невидимую и недетектируемую) особую, истинную систему отсчета, где эфир покоится. Все остальное представляет костыли (типа сокращения предметов) для того, чтобы теория соответствовала предсказаниям специальной теории относительности.
Впрочем, у нас на habr есть сторонник этой теории (@V_Scalar). Он также привел ссылку на одну работу, (исходник и вики про вращающиеся системы) где якобы подтверждается истинность теории эфира, а теория относительности дает сбой. Однако видимо теория Лоренца там интерпретируется нестандартным образом (потому что иначе они должны давать одинаковые результаты), либо есть невидимые допущения которые приводят к ошибкам (такое бывает часто), либо другие исследователи это опровергнут (те же сверхсветовые нейтрино продержались несколько лет). В любом случае одна статья на arXiv 2021 года без продолжения исследований никак не тянет на «extraordinary evidence», если не быть сторонником всемирного заговора ученых.
Но я выступлю адвокатом дьявола: есть еще одна теория, где есть выделенная система отсчета — это интерпретация квантовой механики Бома. Там не только есть выделенная система отсчета, но и невидимые единороги частицы, управляемые волной (эти частицы даже умеют двигаться быстрее света). Теоретически, эта интерпретация может давать результаты, отличающиеся от стандартной квантовой механики, если невидимые частицы 'не в эквилибриуме'. Но как этого добиться непонятно, и проверить это невозможно.
В остальном волновая функция в теории Бома ничем не отличается от этой функции в Мультиверсе (коллапса нет). Как говорил мне один ученый на Physics forums, MWI — это дерево. Теория Бома — это то же самое дерево, по которому ползет один муравей, и только та ветка, по которой он ползет — реально существует (что опять-таки возвращает к философскому вопросу, что такое 'на самом деле существовать')
Наконец, в нашем мире есть одна выделенная система отсчета, это система, где мы в основном в покое относительно материи вселенной (с учетом неоднородности и гравитационных движений). Проверить можно по изотропии микроволнового излучения. Правда, в каждой точке вселенной эта система отличается. Возникла она, вероятно, при разрушении сверхплотного вакуума, и выделение этой системы отсчета являлось типичным спонтанным разрушением симметрии.
Интерпретации квантовой механики
Существует много интерпретаций квантовой механики и с точки зрения фальсифицируемости они имеют разный статус. Например, objective collapse theories (например, гравитация приводит к коллапсу волновой функции) дают вполне себе фальсифицируемые предсказания (которые не подтверждаются экспериментами).
Часть интерпретаций, например, сознание приводит к коллапсу волновой функции несколько метафизичны, тем более что про сознание мы знаем еще меньше чем про общую теорию всего.
Моя любимая MWI (мультивселенная) не является фальсифицируемой. С другой стороны, здесь ситуация еще позитивнее, чем с теорией Картана. MWI является абсолютно минималистичной, потому что она не постулирует ничего нового кроме того, что есть в основе квантовой механики. Многие ошибочно считают, что MWI постулирует существование альтернативных ветвей нашей вселенной, но это не так. Альтернативные ветви являются вынужденным следствием математического аппарата квантовой механики.
Можем ли мы заставить себя не думать о таких вещах только потому, что они нефальсифицируемы? Ведь используя MWI, мы делаем то же самое, что и при рассмотрении внутренности черных дыр — берем известную и проверенную математику физических законов и экстраполируем на те области, куда мы не можем забраться.
Супердетерминизм
Супердетерминизм крайне странен. Это последнее прибежище физика, который не может расстаться с верой в одновременную локальность и объективность физического мира. Прибежище последнее, потому что был выполнен loophole-free тест теоремы Бэлла. Поэтому остался супердетерминизм, который в принципе неопровержим, примерно как субъективный материализм:
Мне крайне странно, что некоторые умные люди типа Сабины, которая ведет интересный канал на Ютюб, придерживаются этой точки зрения:
Физики Сабина Хоссенфельдер и Тим Палмер утверждают, что супердетерминизм «является многообещающим подходом не только для решения проблемы измерения, но и для понимания очевидной нелокальности квантовой физики»[13].
Эйнштейну приписывают фразу:
Бог изощрен, но не злонамерен
Супердетерминизм как раз утверждает злонамеренность бога. То есть при создании начальных условий в момент большого взрыва Его не особо беспокоили войны, террористы и эпидемии. Но вот когда пресловутые Алиса и Боб решают провести измерение — вот тут надо покопаться в нейронах их мозга путем точного изменения координат и импульсов частиц, которые в эти нейроны войдут через 13.7 миллиарда лет.
И зачем? Просто, чтобы запутать ученых и потом посмеяться?
Dr. Evil
Исключительно ради мелкой пакости, чтобы мерзко похихикать и потереть потные ладошки? Увольте.
Космология
Космологию можно разделить на две части. Первая часть — это наша вселенная после Большого Взрыва. Константа Хаббла, процент темной материи, возникновение галактик — все это обычная наука, близкая астрономии.
Вторая часть — философская. Как правило, она рассматривает то, что было до распада сверхплотного вакуума, то есть до эпохи инфляции. К сожалению, сама природа инфляции делает практически полный 'hard reset', после которого нет никакой надежды найти что-либо, что позволит отличить вариант 'eternal inflation' от, например, естественного отбора черных дыр. Но опять-таки, можем ли мы кастрировать наше желание думать о том, как это произошло?
