20รับ100ดึงเชือก

20รับ100ดึงเชือก

คณิตศาสตร์ถือกุญแจสู่ทฤษฎีเอกภาพของจักรวาล

ซ่อนตัวอยู่ในกระจก: เสน่ห์ลึกลับของมิติพิเศษ ตั้งแต่เพลโตไปจนถึงทฤษฎีสตริง และอื่นๆ

Lawrence M. Krauss

ไวกิ้ง: 2005. 288 pp. $24.95 0670033952 | ISBN: 0-670-03395-2

การค้นหา20รับ100กฎทางกายภาพขั้นพื้นฐานที่ควบคุมจักรวาลทำให้มนุษย์หลงใหลและขับเคลื่อนไปหลายศตวรรษ รูปแบบที่ทันสมัยของมันเปิดตัวโดย Isaac Newton โดยสร้างขึ้นจากงานบุกเบิกของรุ่นก่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Johannes Kepler และ Galileo นับตั้งแต่การตีพิมพ์ Principia ของนิวตันเป็นต้นมา นับเป็นเรื่องราวที่น่าทึ่ง ซึ่งได้เจาะลึกลงไปในทุกขอบเขตของโลกทางกายภาพตั้งแต่มาตราส่วนย่อยของอะตอมไปจนถึงจักรวาลและบิกแบง กรอบทฤษฎีที่สนับสนุนองค์กรที่ยิ่งใหญ่นี้เป็นไปตามเส้นทางที่นิวตันกำหนดไว้อย่างมั่นคงโดยใช้คณิตศาสตร์ ในทุกขั้นตอนสำคัญ ฟิสิกส์จำเป็นต้องมีและกระตุ้นบ่อยครั้ง การแนะนำเครื่องมือและแนวคิดทางคณิตศาสตร์ใหม่ๆ ความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับกฎฟิสิกส์ด้วยความแม่นยำและความเป็นสากลขั้นสูงสุดเป็นไปได้เฉพาะในแง่คณิตศาสตร์เท่านั้น

การเข้าครอบครองฟิสิกส์ทางคณิตศาสตร์นี้มีอันตราย เพราะมันอาจล่อใจเราให้เข้าสู่ห้วงความคิดที่รวมเอาความสมบูรณ์แบบทางคณิตศาสตร์ไว้ แต่อาจจะห่างไกลออกไป หรือแม้แต่มนุษย์ต่างดาวกับความเป็นจริงทางกายภาพ แม้จะอยู่บนที่สูงจนเวียนหัว เราต้องไตร่ตรองคำถามเชิงปรัชญาที่ลึกซึ้งซึ่งสร้างปัญหาให้กับเพลโตและอิมมานูเอล คานท์ ความเป็นจริงคืออะไร? มันอยู่ในใจของเรา แสดงในสูตรทางคณิตศาสตร์ หรือเป็น ‘ข้างนอก’ การพัฒนาล่าสุดในฟิสิกส์สมัยใหม่ที่ใช้ชื่อง่ายๆ ที่หลอกลวงของ ‘ทฤษฎีสตริง’ ได้นำคำถามเก่าๆ เหล่านี้กลับมาที่ส่วนหน้า และเป็นจุดสนใจของ Hiding in the Mirror หนังสือเล่มใหม่ของ Lawrence Krauss

ออกมานับ: ฟิสิกส์กำลังถูกครอบงำโดยคณิตศาสตร์หรือไม่? เครดิต: NOVOSTI PHOTO LIBRARY/SPL

หนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมส่วนใหญ่เขียนขึ้น

โดยตัวเอกที่กระตือรือร้นที่พยายามถ่ายทอดความตื่นเต้นของพวกเขาต่อสาธารณชนทั่วไป หนังสือเล่มนี้แตกต่างอย่างสดชื่น สำหรับคำถามใหญ่ เคราส์ยังคงคลางแคลงใจ นักฟิสิกส์หัวแข็งที่ตั้งคำถามเกี่ยวกับทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่ยังไม่ได้สร้างหลักฐานการทดลองใดๆ แต่นี่ไม่ใช่แบบฝึกหัดหักล้าง Krauss พยายามอย่างจริงจังเพื่อนำผู้อ่านไปสู่ขอบเขตของฟิสิกส์สมัยใหม่ เขาอธิบายถึงโครงสร้างทางทฤษฎีที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นและเขายอมรับว่าในปัจจุบันไม่มีทางเลือกอื่นบนโต๊ะ: “เป็นเกมเดียวในเมือง”

หัวข้อหลักของหนังสือเล่มนี้ระบุด้วยชื่อรอง ซึ่งหมายถึง “เสน่ห์ลึกลับของมิติพิเศษ” สิ่งนี้จะแนะนำผู้อ่านเกี่ยวกับความซับซ้อนที่เพิ่มมากขึ้นของทฤษฎีฟิสิกส์ ดังที่ Krauss ชี้ให้เห็น ความลึกลับของมิติพิเศษนั้นใช้จินตนาการมานานก่อนที่มันจะเข้าสู่ฟิสิกส์ที่จริงจัง เรารู้สึกทึ่งกับเรื่องราวของ Flatland ของ Edwin Abbott ซึ่งเป็นภาพยนตร์คลาสสิกจากศตวรรษที่ 19 ที่ผสมผสานจุดมุ่งหมายทางวิทยาศาสตร์และปรัชญาเข้ากับการเสียดสีทางสังคมที่คู่ควรแก่ Jonathan Swift เจมส์ โจเซฟ ซิลเวสเตอร์ นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษผู้ขยันขันแข็งแต่มักผันผวน พยายามอ้างถึงมิติที่พิเศษกว่านั้นว่า ‘นึกไม่ถึง’ (โดยการเปรียบเทียบกับตัวเลข ‘จินตภาพ’) โชคดีสำหรับไอน์สไตน์และนักฟิสิกส์ที่ตามมา

Krauss ภูมิใจในจุดยืนของแนวคิดปฏิวัติของ Einstein ที่แสดงให้เห็น ครั้งแรกในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขา และน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นในทฤษฎีทั่วไปที่ตามมาของเขา ว่าอวกาศและเวลาก่อตัวเป็นคอนตินิวอัมสี่มิติที่ไม่ละลายน้ำ นี่เป็นจุดสังเกตอย่างไม่ต้องสงสัยในประวัติศาสตร์ของความคิดของมนุษย์ และพิสูจน์ให้เห็นถึงสถานะอันเป็นสัญลักษณ์ของไอน์สไตน์อย่างเต็มที่ ตามที่ Krauss อธิบาย ทฤษฎีทั่วไปของ Einstein ซึ่งแทนที่ทฤษฎีความโน้มถ่วงของ Newton ได้มาโดยกระบวนการของความคิดล้วนๆ ไม่ใช่ด้วยความกดดันของข้อมูลการทดลองที่ไม่สามารถอธิบายได้ ไอน์สไตน์ได้รับแรงบันดาลใจจากการพิจารณาด้านสุนทรียศาสตร์ ซึ่งเป็นตัวอย่างที่น่าประทับใจของพลังแห่งความงามที่ทำหน้าที่เป็นแสงนำทาง ในประเด็นนี้ Krauss กล่าวถึงนักคณิตศาสตร์ Hermann Weyl ว่า “งานของฉันพยายามที่จะรวมความจริงเข้ากับความสวยงาม แต่เมื่อฉันต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง ฉันมักจะเลือกสิ่งที่สวยงาม” เคราส์ให้ความเห็นว่านักคณิตศาสตร์ กวี นักเขียน และศิลปินสามารถเลือกความงามได้เหนือความจริง แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้มีความหรูหราเช่นนี้

นี่เป็นคำพูดสุดท้ายในหนังสือ แต่ Krauss ได้กล่าวถึงตอนที่เกี่ยวข้องกับ Weyl ซึ่งความงามได้รับชัยชนะในที่สุด หลังจากที่ไอน์สไตน์อธิบายแรงโน้มถ่วงในแง่ของความโค้งของกาลอวกาศ-เวลาสี่มิติแล้ว ไวล์ก็พยายามอธิบายเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยเงื่อนไขที่คล้ายคลึงกัน Einstein ชี้ให้เห็นข้อบกพร่องร้ายแรงในคำอธิบายของ Weyl (ไม่ใช่ในวิชาคณิตศาสตร์ แต่ในฟิสิกส์) น่าแปลกที่ Weyl ไม่ได้ถอนกระดาษออก และบทความดังกล่าวก็ถูกตีพิมพ์พร้อมกับการคัดค้านของ Einstein เป็นภาคผนวก เห็นได้ชัดว่าความงามของคณิตศาสตร์ใช้เสน่ห์ในตัวเอง

ไม่กี่ปีต่อมา หลังจากการปรากฏตัวของกลศาสตร์ควอนตัม การตีความทางกายภาพแบบใหม่ของคณิตศาสตร์ของ Weyl ก็เป็นไปได้ นี่คือจุดเริ่มต้น20รับ100