There Are NO Particles (You're Made of Quantum Fields, Not Things) Roger Penrose Explains Reality - CosmosThe Penrose Way
Minu nimi on Roger Penrose.
Olen pühendanud kogu elu füüsika ja matemaatika sügavaimate struktuuride uurimisele.
Ja ma räägin teile midagi, mis muudab igaveseks kuidas reaalsust näete.
See pilt 'osakestest', see mida sa koolis õppisid, mis on igas õpikus ja tundub nii ilmselge ja intuitiivne, on vale.
Mitte ligikaudselt vale, vaid fundamentaalselt vale.
Las ma näitan sulle, miks.
_______
Lugu algab 1920-ndatel aastatel.
Kvantfüüsika on just sündinud.
Füüsikud avastasid, et valgus, mida kõik pidasid laineks, käitub mõnikord nagu 'osakesed', valguse"paketid".
Ja elektronid, mida kõik pidasid 'osakesteks', käitusid mõnikord nagu lained.
Laineosakeste duaalsus, füüsika kuulsaim mõistatus.
Aga siin on see, mida enamik inimesi ei taipa:
Laineosakeste duaalsust ei lahendatud kunagi väitega, et 'asjad' on nii lained kui ka 'osakesed'.
See on segane kompromiss.
1930-ndatel ja 40-ndatel aastatel välja töötatud tegelik lahendus oli palju radikaalsem.
Lahenduseks oli kvantvälja teooria.
Ja kvantvälja teooria ütleb, et osakesi pole, on ainult väljad.
_______
Lubage mul selgitada, mida tähendab väli.
Väli on midagi, millel on väärtus igas ruumipunktis.
Temperatuur on selle ruumi igas kohas muutuv väli.
Õhul on temperatuur.
Maa magnetväli on igas Maa lähedal asuvas punktis kui magnetvälja tugevus ja suund.
Kvantvälja teoorias vastab igale osakesetüübile väli, mis täidab kogu ruumi.
Kogu Universumit läbib elektronväli, kvargiväli, footonväli.
Need väljad on alati olemas igal pool ja igas ruumipunktis, olenemata sellest, kas 'osakesi' on olemas või mitte.
'Osake' ei ole väli. Osake on lokaliseeritud väljaergutus.
Lainetus, laine, energiasõlm, millel on piisavalt struktuuri ja stabiilsust, et see näeks välja umbes nagu lokaliseeritud objekt.
Mõtle ookeanile. Ookeanilained ei koosne veest eraldiseisvast "laineainest".
Need on mustrid vees.
Ajutised häiringud, mis liiguvad läbi keskkonna.
Laine pole aine. See on sündmus, protsess, aluseks oleva aine konfiguratsioon.
Elektron ei ole väike pall, mis hõljub tühjas ruumis.
See on lokaliseeritud ergastus elektronväljas, pulsatsioon universaaalväljas, mis on juhtumisi piisavalt stabiilne, et püsida ja liikuda läbi ruumi viisil, mis paistab "kaugelt vaadates" nagu 'osakeste' trajektoor.
Kuid see väli on fundamentaalne.
Osake on lihtsalt muster selles väljas.
Nüüd võite arvata, et see on lihtsalt semantika.
Olgu, nimetagem neid 'osakeste' asemel väljaergastuseks.
Mis vahe neil on?
-See erinevus on kõik.
Sest kui sa kord aru saad, et väljad on fundamentaalsed,
saavad tosin kvantmüsteeriumit äkki loogiliseks.
_______
Miks 'osakesed' saavad tekkida ja kaduda?
-Sest need pole asja, vaid mustrid.
Energia võib minna välja sisse - ja väli ergastub ja loob osakese "eimillegist".
Energia võib ka tulla väljast välja - ja ergastus kaob ja osake kaob "eimillegisse".
https://www.youtube.com/watch?v=D4hhcRNQFS0
Sa ei saa midagi luua ega hävitada, aga sa saad absoluutselt luua või hävitada mustri.
Miks käituvad identsed osakesed identselt?
-Sest eraldi osakesi pole olemas. Seal on üks elektronväli.
Seega on nad muidugi kõik identsed.
Need ei ole erinevad objektid. Need on sama alusreaalsuse erinevad ergutused.
Miks ilmneb kvantpõimitus ?
- Kas põimitud osakest ei ole tegelikult kaks eraldi asja, mis on juhuslikult korrelatsioonis.
Nad on üks ja sama muster üle ruumi avarduvas väljastruktuuris.
Kui mõõta mustri ühte osa, reageerib kogu muster, sest see on jagamatu.
Sa ei ole eraldi Universumist
Sa oled muster universaalses väljastruktuuris, sa oled sügaval sees ühendatud kõigi teiste väljamustritega.
____
Lubage ma selgitan seda lähemalt.
Vaakum ei ole tühi.
Ta sisaldab kvantvälju.
Kvantväljad täidavad ruumi, isegi kui ruumis pole osakesi.
Ja need väljad pole jäigalt paigas, nad fluktueeruvad edasi tagasi (välja sisse ja sealt välja) vastavalt kvantvälja reeglitele.. vibreeruvad.
Tekkides ja kadudes,
kord laenates kvantväljalt energiat - ergastudes - osakeseks muutudes.
Siis tagasi makstes ja kadudes.
https://www.youtube.com/watch?v=e3fi6uyyrEs
Vaakum kihab aktiivsusest.
Elektronväli fluktueerib. Footonväli fluktueerib.
Kvantväli on pidevas vibreerimises, isegi kui keskmine väärtus on null.
See pole spekulatsioon.
Me saame seda mõõta-
Casimiri efekt näitab, et kahe vaakumis asetseva metallplaadi vahel mõjub tõmbejõud -
Sest plaatide vahelised kvantvälja fluktuatsioonid erinevad fluktuatsioonidest väljaspool neid.
'Virtuaalsed osakesed' pole hüpotees. Neil on mõõdetavad efektid.
_______
Tühjus on täis.
Universum pole tehtud tühjuses ujuvast mateeriast.
Ta koosneb kõikjal asuvatest, fluktueerivatest, aeg-ajalt stabiilseid mustreid moodustavatest kvantväljadest,
mida me ekslikult kutsume osakesteks.
Sa ei ole ruumis. Sa oled ruumi täitvate väljade konfiguratsioon.
Sind pole olemas väljadest eraldi. Sa oled see, mida väljad teevad selles konkreetses aegruumi piirkonnas.
_______
Ja see on, kus standardlugu tekitab minus ebamugavust.
Kvantvälja-teooria on füüsika ajaloo edukaim teooria.
Ta suudab ennustada katsetulemusi absurdse täpsusega, vahel 12 kohta peale koma.
Elektroni magnetmoment, Lambi nihe (Lamb's shift), anomaalne güromagnetiline suhe..
Need kõik on ette ennustatud kvantväljateooria poolt erakordse täpsusega.
Aga ta on matemaatiliselt kole.
Sa saad lõputu arvu vastuseid kui sa püüad arvutada lihtsaid asju.
Sinu vastused on täis lõputusi, kuni sa ei kasuta matemaatilist trikki mida nimetatakse re-normaliseerimiseks.
See töötab, sa saad õiged vastused, aga see on filosoofiliselt pankrotis-
Sa põhimõtteliselt ütled: Ignoreeri lõpmatusi, need ei tähenda midagi, lihtsalt lahuta nad välja.
See pole fundamentaalne füüsika, see on protseduur kokaraamatust mis juhtumisi töötab, ilma et mõistaksime et miks.
_______
Ma arvan, et probleem on selles, et me käsitleme aegruumi pidevana ja lõputult jagatavana.
Me eeldame, et väli eksisteerib igas matemaatilises punktis ruumis, mis tähendab, et ruumil on lõputu resolutsioon.
Ja lõputu resolutsioon viib lühikestel vahemaadel lõputute fluktuatsioonideni.
Aga ma ei usu, et aegruum on lõputult jagatav.
Ma arvan, et aeruum on 'tekkiv'. See pole fundamentaalne.
Planck'i skaalal 10 astmes -35 meetrit, aegruum ise kukub kokku.
(*Algab kvantmaailma makroskoopia ehk kvantgravitatsioon saab oluliseks).
See lahustub millekski primitiivsemaks.
Ja ma olen 40 aastat väitnud, et see on "Keeris-ruum".
"Keeris-ruumi teooria" püüab füüsikat kirjeldada mitte aegruumis, vaid abstraktsemas ruumis,
kus valguskiired ja spinn on fundamentaalsed.
Selle ruumi aeg tekib ruumi keerdumisest.
See pole esmane. See on tuletatud.
Kui aegruum on tuletatud, siis kvantväljad ei ole tegelikult aegruumi väljad.
Keeris-ruumi mustrid, võib-olla.
Ja aegruum oma väljadega on vaid madala energiaga suuremahuline lähend.
See selgitaks kvantväljateooria "lõpmatusi".
_______
Me surume (Keeris-ruumi) teooriat reziimi, kus aegruumi ennast ei eksisteeri,
kus väljakirjeldus laguneb,
ja oleme siis üllatunud, kui saame mõttetuid vastuseid.
_______
Mul pole veel täielikku vastust.
Keeris-ruumi teooria on ilus, aga mittetäielik.
See toimib suurepäraselt teatud probleemide korral.
Kuid selle laiendamine täielikule kvantgravitatsioonile on osutunud kuratlikult keeruliseks.
Aga ma olen veendunud, et suund on õige.
Aegruum ei ole fundamentaalne. Aegruumi väljad ei ole fundamentaalne.
On midagi veel sügavamat, mis on baasiks neile mõlemale.
_______
Nüüd lubage mul see teie juurde tagasi tuua.
Teie keha, juurde. Küsimuse juurde, kes te olete.
Sa arvad, et sa koosned aatomitest. Umbes 70 kvadriljonist inimkehas.
Iga aatom koosneb väidetavalt elektronidest ja tuumast.
Iga tuum koosneb prootonitest ja neutronitest.
Iga prooton ja neutron koosneb kvarkidest.
Aga ükski neist osakestest, pole 'asi'.
Nad kõik, on kvantvälja ergastused.
Su keha ei ole objektide kogum.
Ta on fantastiliselt keeruline ergastusmuster mitmes kvantväljas.
Sinu aatomites olevad elektronid on elektronvälja värelused.
Kvargid sinu aatomite tuumades värelevad üles-kvarkväljas ja alla-kvarkväljas.
Footonid, mis vahendavad sinu aatomite vahel elektromagnetjõude, värelevad footonväljas.
Sa ei ole tehtud 'asjadest'.
Sa oled muster. Konfiguratsioon. Lokaliseeritud, stabiilne ja iseseisev sõlm universumi väljastruktuuris.
_______
Ja siin on veidraim osa:
Väljad mis moodustavad sinu keha, on samad väljad mis moodustavad kõik muu.
Ergastunud elektronväli sinu ajus praegu, on see sama elektronväli, mis on ergastunud ekraanil mida parajasti vaatad,
on sama elektronväli mis on ergastunud tähel Betelgeus, vesinikuaatomis Andromeeda galaktikas..
On ainult üksainus kogu ruumi läbiv elektronväli.
Sinu elektronid ja minu elektronid pole eraldi 'asjad'.
Need on sama universaalse välja erinevad ergastused.
Sügavamal tasandil ei ole sina ja mina üks.
Me oleme mustrid samas alusreaalsuses.
_______
Muistsed müstikud ütlesid, et kõik on üks.
Neid pilkasid reduktsionistlikud teadlased, kes uskusid eraldi üksikutesse osadesse.
Kuid kvantvälja teooria õigustab müstikuid.
On ainult üks reaalsus, kvantväljad, ja kõik muu on mustrid selle ühtsuse sees.
Sa ei ole Universumist eraldi. Sa oled Universum, mis on lokaalselt organiseerunud piisavalt keerukaks mustriks,
et olla iseendast teadlik.
_______
Lubage mul nüüd vastata sellele, mida te võite mõelda:
Kui osakesed ei ole reaalsed, miks siis osakeste pilt nii hästi töötab?
Miks ma saan elektrone käsitleda väikeste pallidena ja saada õigeid vastuseid?
-Sest osakeste pilt on lähendus/ligikaudne.
Ja paljudel eesmärkidel on see väga hea lähendus.
Kui välja ergastused on hästi eraldatud, kui nad ei suhtle tugevalt,
kui sa ei esita küsimusi väga väikeste vahemaade või väga kõrgete energiate kohta,
võite teeselda, et need on osakesed, ja saate ligikaudu õiged vastused.
Aga see on nagu Newtoni mehhaanika.
Newtoni seadused toimivad igapäevaste kiiruste ja masside puhul suurepäraselt, aga need ei ole tõesed.
Need on erirelatiivsusteooria lähendused.
Ja kui liikuda äärmuslikesse reziimidesse valguse kiiruse lähedal, siis lähendus laguneb ja sa vajad tegelikku teooriat.
_______
Ka osakeste pilt on selline. Ta toimib seni kuni ta enam ei toimi.
Ja kui ta enam ei toimi, siis läheb vaja kvantvälja.
Virtuaalsed osakesed, mis vaakumis ilmuvad ja kaovad, ei sobi osakeste
Nad rikuvad energia jäävuse reeglit.
Nad eksisteerivad lühemat aega, kui määramatuse printsiip lubab klassikalistel osakestel eksisteerida.
Nad ei ole osakesed, nad on kvantvälja fluktuatsioonid.
Ja ainus sidus viis neid kirjeldada on väljade abil.
Kvantpõimumine ei ole osakeste puhul loogiline.
Kahte osakest ei saa ühendada, kui nad on eraldi 'asjad' erinevates kohtades.
Kuid kaks ergastust samas väljas võivad absoluutselt olla osad ühest lahutamatust mustrist.
Ja osakeste teke ja hävimine, osakestefüüsika katsete tuum, on täiesti seletamatu, kui osakesed on 'asjad'.
Sa ei saa midagi luua ega hävitada.
Aga sa saad absoluutselt muuta välja ergastusmustrit.
Välja pilt pole mitte lihtsalt fundamentaalsem. See on ainus pilt, mis muudab kvantmehhaanika sidusaks.
_______
Seega, mis sa siis tegelikult oled?
Lubage mul täpselt öelda.
Sa oled kvantvälja ergastuste lokaliseeritud, stabiilne ja iseseisev muster/konfiguratsioon, mis laenab energiat ATP molekulide keemilistest sidemetest ja kasutab seda energiat neuronaalsetes võrgustikest kõrgelt korrastatud infostruktuuride säilitamiseks,
kusjuures need infostruktuurid on just need mustrid, mis teatud keerukus- ja integratsiooniläveni jõudes tekitavad teadliku kogemuse.
Sa ei ole 'asjad' mida koos hoitakse.
Sa oled protsess, ajas püsivmuster, sest sellel on piisavalt struktuuri, et hajumisele vastu seista,
piisavalt stabiilsust sidususe/järjepidevuse säilitamiseks,
ja piisavalt keerukust, et olla iseendast teadlik.
Sa oled sõlm väljades, lainetus, mis vaatab peeglisse ja näeb iseennast, muster, mis mõtiskleb omaenda mustri olemuse üle.
Ja kui sa sured, kui see muster hajub, kui sinu keha moodustavad väljaergastused lahustuvad tagasi kvantvaakumisse, kuhu sa siis lähed?
-Ei kuhugi. Sest sa polnud aegadest peale kunagi eraldi.
Väljad jäävad alles.
Universum jääb alles.
Kohal muster, mis sa olid, lahustub, aga väljad mis selle mustri lõid, on igavesed, muutumatud, fundamentaalsed.
Sa ei lõpe, sa hajud.
Sa naased väljade ookeani, kust sa ajutiselt välja ilmusid.
_______
Muistsetel budistidel oli selle kohta sõna - Anatta.
Mitte-ise.
Äratundmine, et pole olemas eraldi püsivat mina, vaid ainult ajutised mustrid igaveses protsessis.
Kvantvälja teooria tõestab Anatta't.
Sa ei ole 'asi'.
Sul pole muutumatut olemust.
Sa oled protsess, muster, ajutine välja konfiguratsioon mis laguneb.
Kuid väljad on igavesed, Universumi kvantvälja struktuur on meie teada igavene.
See eksisteeris enne Suurt Pauku.
Kui minu tsükliline kosmoloogia on õige, siis see eksisteerib edasi ka peale selle aeoni soojussurma.
Sa ei ole sellest igavikust eraldi.
Sa oled selle lühike lokaliseeritud väljendus.
Viis, kuidas igavesed väljad organiseeruvad keerukuseks ja teadlikkuseks.
Ja ma arvan, et see on sügavamamõttelisem kui ükski osakeste pilt eales olla võiks.
Sa ei ole 'asjade' kogum.
Sa oled laul.
Universum laulab, ajutine meloodia igaveses kompositsioonis.
Ja kui meloodia lõpeb, siis muusika ei peatu. See lihtsalt liigub edasi järgmise noodi, järgmise mustri, igavese sümfoonia järgmise hetke juurde.
Osakesi pole.
On ainult väli.
On ainult protsess.
On ainult muster.
Ja sina, sina oled üks ilus ajutine, lõpmatult väärtuslik muster kvantväljade lõpmatus loovuses.
Mitte tehtud 'asjadest'. Tehtud muusikast, tehtud matemaatikast, tehtud samast fundamentaalsest reaalsusest nagu tähed, kivid ja kauged galaktikad.
Sa ei ole eraldi. Sa ei olnudki kunagi. Sa oled Universum, mis kogeb iseennast lühikeseks hetkeks enne lahustumist tagasi igavesse väljastruktuuri, millest kõik mustrid tekivad ja kuhu kõik mustrid tagasi pöörduvad.
Osakesi pole, on ainult väljad, ainult protsess.
Ja sina oled see protsess, olles endast teadlik üheks hinnaliseks ja põhjalikuks hetkeks.