Dnešní fyzice chybí.... více fyziky, aneb proč je matematika někdy fyzikálně slepá

16. 10. 2017 9:07:59
Matematika je náš nejlepší "smysl", kterým vidíme nejhlouběji do světa elementárních částic, či nejostřeji do minulosti vesmíru. Tento superiorní "smysl" má ale, bohužel, i své "optické klamy" a nedostatky.

V běžném životě je naším nejlepším smyslem zrak, který nám dodává kolem 80% informací o okolním světě. Je skvělý v tom, že dosáhne nejdál, třeba až na hvězdy, na rozdíl od hmatu a sluchu. Jenže i tento "dokonalý" zrak má své nedostatky. Známe třeba mnoho optických klamů a když pomineme všechny ty, které jsou způsobeny algoritmy zpracování zrakové informace v naších očích a mozku, vidíme, jak snadno lze zrak oklamat třeba na příkladu "lomené" tyče vložené do vody.

article_photo
(http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/02_odraz.htm)

Spolehlivější než zrak je v takovém případě omezenější hmat, kterým si ponořený objekt osaháme a získáme tak informaci o skutečném tvaru. Evidentně tedy jsou situace, kdy ne tak dokonalý smysl dává solidnější informace než ten superiorní, prostě i ne tak dobrý smysl má své přednosti, které ten "dokonalý" nemá. Je zajímavé, že dokonce i v teorii relativity je nejspolehlivější údaj, který se získá kontaktem pozorovatele a tělesa, tedy jakoby způsobem, který využívá náš hmat v přirozeném světě. Teorie relativity například tvrdí, že pouze soumístné události jsou absolutně současné, zatímco současnost událostí na různých místech je už jen relativní, tedy poněkud problematická.

Postavení matematiky je v dnešní fyzice neotřesitelné, fyziky bez matematiky nemůže existovat. Dávno pryč jsou doby pánů Volty, Galvaniho, ale zřejmě i Tesly, kteří žili jen či hlavně z fyzikální interpretace a matematiku nepoužívali buď skoro vůbec nebo jen a jen jako službu fyziky.

Podobně, jako se v historii matematika odtrhla od reality a začala se domnívat, že je zcela na ní nezávislá, a začala být postupně racionálně dominantní, což začalo někde u Platóna a jeho světa idejí, trochu podobně ve 20. století začala matematika postupně ve fyzice dominovat. Tak jako lze představu absolutně odděleného abstraktního světa matematiky považovat za účelnou, nicméně přesto profesionální deformaci, tak analogicky úžasný a oprávněný úspěch matematiky ve fyzice způsobuje i negativní efekty ve smyslu přecenění matematiky.

Že matematika není ve fyzice zdaleka všemocná je nejlépe vidět na kvantové mechanice, jejíž matematika byla v základu zformulována už ve 20. letech 20. století (Schrödingerova rovnice v 1925), nicméně obecně přijatou interpretaci, obecně přijaté pochopení nemá dodnes. Dokonce i milovaný Richard Feynman prohlásil: "Na druhé straně si však myslím, že mohu klidně prohlásit, že kvantové teorii nerozumí nikdo." a považoval to tak nějak skoro za přirozený stav. Jak je možné, že (spolu)autor kvantové elektrodynamiky, která matematicky modeluje chování částic s neuvěřitelnou přesností, jí vlastně nerozumí?

article_photo

Tato v podstatě rezignace na pochopení či přinejmenším neschopnost věc pochopit, která se od dob Feynmana v zásadě nezměnila, jasně ukazuje, že i superiorní "zrak" matematiky není sám o sobě vůbec postačující. Matematické oko vidí úžasně ostře, leč nevidí v daném případě fyzikálně a svým detailním viděním nepostihuje vnější souvislosti. Matematika je fyzikálně slepá. Tak jako nelze u lomené tyče podstatu věci odhalit zrakem (když jsme třeba fixování v jenom bodě pozorování), stejně nelze fyzikální podstatu nalézt čistou matematikou. Zde musí nastoupit fyzikální interpretace matematického modelu, která není matematizovatelná a při svém intuitivním vznikání není ani algoritmizovatelná.

Mezi matematické "optické klamy" patří třeba naivní představa, že podstatou naší reality je matematika. Tuto koncepci můžete najít třeba v knize Maxe Tegmarka Matematický vesmír, její názornou metaforickou kritiku můžete najít v tomto anglicky psaném blogu nebo česky zde na iDnes. Z Maxovy představy, že podstatou světa je matematika, by měl Platón se svým světem idejí určitě velkou radost.

Samozřejmě je nesmyslné nepoužívat ve fyzice matematiku, neboť by to bylo asi něco takového, jako z důvodů optických klamů přestat používat zrak a orientovat se v okolí pouze hmatem. Ale spolupráce hmatu je v některých situacích jistě velmi užitečné i pro tak superiorní smysl jako je zrak.

Jako primitivní a naivní se mohou zdá nematematické analogické pokusy se kapičkou skákající na povrchu vlnící se kapaliny (viz video níže), tedy naivní přinejmenším ve srovnání se složitostí matematiky kvantové mechaniky. Fascinující na oné primitivnosti ale je, že dokáže vysvětlit většinu kvantových podivností zcela přirozeně, což nedokáže žádná jiná interpretace kvantové mechaniky, která je sice kompatibilní se stávající kvantovou matematikou, ale zato je fyzikálně nesmyslná. Odrážející se kapička zase snadno vysvětlí třeba tzv. superpozici, tedy přítomnost jedné částice na mnoha místech. Ona na mnoha místech není ona kapička, ale ta vlna, která její pohyb vlastně řídí. Nebo lehce vysvětlí interferenci jediné částice (kapičky) na dvou štěrbinách, v níž oběma současně prochází ona vlna, a ne jedna částice.

Ano, je to sice jen naivní analogie skutečné kvantové mechaniky, nicméně je to jen ilustrace interpretace tzv. de Broglieho pilotní vlny z roku 1927, vylepšené Bohmem v roce 1952. Ano, toto deterministické pojetí kvantové mechaniky nemá zatím přesný matematický model, který je evidentně o dost složitější než současný pravděpodobnostní, tedy zjednodušený model. Přikloníme se však k této pilotní vlně, která fyzikálně vysvětluje skoro vše, leč matematicky není hotová, nebo k dokonale matematicky propracované pravděpodobnostní interpretaci, která neúspěšně fyzikálně skřípe už 90 let?

Ona pravděpodobnostní matematika je dokonalá, popisuje ale celou věc pouze povrchně, asi jako statistická termodynamika, která řeší spoustu molekul plynu najednou, není však vůbec přesná, co se týče jediné molekuly. Že je třeba dát šanci "naivnímu" fyzikálnímu uvažování si zřejmě myslí i časopis Nature, který již informoval o oné kapičce skákající na povrch vln. Matematika je dobrý sluha, ale zlý pán, když má nahrazovat fyzikální uvažování.

Jestli se ukáže takový naivní a fyzikální přístup nakonec jako úspěšný, bude to zřejmě znamenat, že část současné fyzikální krize, která se projevuje tím, že už 50 let nevznikla žádná ověřená fyzikální koncepce na tak zásadní úrovni jako jsou teorie relativity či kvantová mechanika, je způsobena jistým nedostatkem fyzikálního myšlení. Ten je asi způsoben i tím, že matematika se občas považuje snad za jediný poznávací nástroj a má tendence vytlačovat fyzikální uvažování.

O krizi současné fyziky si můžete přečíst něco třeba z pera fyzika světového jména, Lee Smolina, v jeho i u nás vydané knize Fyzika v potížích. Nobelova cena za objevení gravitačních vln je skvělá, leč krizi fyziky je možné spatřovat v tom, že je to jen ověření 100 let staré předpovědi Alberta Einsteina, podobně jako Nobelova cena za Higgsův boson je vlastně za 50 let starý článek a předpovědi v něm.

Nestačí dokonalá a krásná matematika superstrunové teorie, když po 40 letech není schopna tato teorie ani navrhnout způsob experimentálního ověření, netobože být experimentálně ověřena.

Takže chvála patří úžasné matematice, která dokáže, co nic jiného nedokáže, jenže i když budeme tímto "jazykem mluvit" zcela přesně podle jeho dokonalých pravidel, stále to neznamená, že naše sdělení budou mít smysl, když nebudou dobře popisovat realitu.

Přestože je pravděpodobnostní pojetí kvantové mechaniky v matematice dokonalé, stejně je pravděpodobnostní kvantové mechanika fyzikálně mrtvá už od svého zrodu. Chybí jí totiž fyzikální a filosofické pochopení toho, že je jen neúplným popisem reality ne realitou samotnou.

Autor: Jan Fikáček | pondělí 16.10.2017 9:07 | karma článku: 36.61 | přečteno: 1967x

Další články blogera

Jan Fikáček

Nahraďte svou ženu a děti umělou trpělivostí (inteligencí?)!

Tak jo, uznávám, že ženu a děti nelze umělou inteligencí nahradit ve většině případů, ale v jednom by to asi šlo, ne? :)

20.3.2024 v 9:07 | Karma článku: 21.51 | Přečteno: 601 | Diskuse

Jan Fikáček

Mašínové: Padouch nebo hrdina, my jsme jedna rodina!

Film Bratři o skupině Mašínů dostal v sobotu cenu za nejlepší film roku na Českém lvu. Jeho tvůrce na večeru prohlásil, že to byli hrdinové. Tak se pojďme podívat na jejich činy.

11.3.2024 v 9:07 | Karma článku: 45.70 | Přečteno: 6276 | Diskuse

Jan Fikáček

Jak nás intuice vede na scestí v otázce, co je to realita

V hollywoodských filmech často nějaký hrdina, astronaut nebo detektiv, vyřeší problém intuicí. Když selže rozum a důkazy, intuice zaskočí. Jenže intuice není vždy spásné řešení, někdy tomu řešení naopak brání..

27.2.2024 v 9:07 | Karma článku: 30.21 | Přečteno: 2102 | Diskuse

Jan Fikáček

Dá se v padesáti naučit anglicky?

Mnohokrát jsem slyšel názor, že pokud se člověk nenaučí nějaký cizí jazyk do třiceti, už se ho nenaučí nikdy. A proto když jsme se přestěhovali s rodinou před tímto mým věkem do Belgie, ani jsem se nový jazyk naučit nesnažil.

13.2.2024 v 9:07 | Karma článku: 39.56 | Přečteno: 7005 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 8.01 | Přečteno: 80 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém co začal už Arrhenius: Kysličník uhličitý a doba ledová - a teď i sopečné aktivity

Už S. Arrhenius řešil vztah obsahu CO2 v atmosféře i k době ledové. Tehdy hlavně ukázal, že jeho navyšování v atmosféře povede k nárůstu její teploty. Nyní výzkumy z univerzity v Sydney ukazují na roli sopek v nástupu ochlazování.

26.3.2024 v 5:22 | Karma článku: 23.31 | Přečteno: 505 |

Martin Tuma

Berte Viagru, dokud si na to vzpomenete

Rozsáhlá studie odhalila významné snížení výskytu Alzheimerovi nemoci u pravidelkných uživatelů Viagry

25.3.2024 v 14:17 | Karma článku: 13.60 | Přečteno: 303 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.14 | Přečteno: 184 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.08 | Přečteno: 286 | Diskuse
Počet článků 307 Celková karma 31.85 Průměrná čtenost 3138

Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy. Více informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány. P.S.: Osobně útočné a odborně velmi nekvalitní komentáře, zejména velmi dlouhé, budou mazány.

Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...