Mathematical proof of the creation of the universe
Plato is my friend,
Aristotle is my friend,
but my greatest friend is truth."
Sir Isaac Newton
(MS Add.3996, 88r)
Trinity College, Cambridge.
The universe was created so that a person could watch TV and use the Internet.
With the advent of computers, which double in power every few years, simulation capabilities have been created that have never existed before. As one of the fundamental problems, it was shown that if the world constants were even slightly different (different from the current values, say, by one millionth), the Universe that we observe could not exist. And it is absolutely certain that man could not exist. For the elementary reason that there would be no substance from which it could arise.
Other constants
After this was convincingly shown by computer simulations, a natural question arose: why are the world constants the way they are, and not others? The answer given by physicists and philosophers is logical and witty. “We live in a world with such and no other world constants, because we exist”, “There is a great many universes with very different values of world constants (gravitational constant, Planck's constant, speed of light in vacuum, elementary charge, Boltzmann's constant... ). However, we exist in this Universe, and not in some other, not because there are no universes with other world constants, but because homo sapiens could not exist in other universes ”... Descartes’ aphorism “I think, therefore I exist » in relation to the problem of world constants can be reformulated as follows:
There are two explanations for explaining that there is such and only such a set of world constants in the Universe. First, there are a great many universes. But we live in this Universe because we simply could not have arisen in others! Second: the Universe was created as a result of Divine Creation, with these laws of nature and with these world constants. In the second case, the assumption of multiple universes (multiverse theory) is not required. However, simultaneously with this rejection of multiverse theory and the materialistic idea of the origin of the world comes to an end!
The theory of multiple universes does not have any experimental evidence of its fidelity. The only - but convincing - proof is that there is no other materialistic justification for the emergence of the world, after it has been shown that with other world constants the Universe could not exist, does not exist.
Having realized what has been said, let us turn to the theory of multiple universes, including in consideration not only a set of world constants, but also equations describing fundamental physical fields. In particular, the electromagnetic field equations that Maxwell wrote.
Maxwell's approach
The creator of statistical physics, Ludwig Boltzmann, having seen the equations of James Clerk Maxwell, being deeply shocked, said: “Is it not God who drew these equations?” Boltzmann only slightly paraphrased Goethe - "War es ein Gott, der diese Zeichen schrieb?" – by replacing signs with equations in Faust's immortal key dictum. But only!
The question posed by the greatest German poet and thinker is like a statement that remains unanswered to this day. And Maxwell himself, dying, barely audible to those around him said: “The equations that bear my name were created by Someone Who is much wiser than me.”
As you can see, the question of why the equations for the propagation of light are such and not others arose immediately after they were written. However, at the time of Maxwell and Boltzmann, and even Einstein and Bohr 100 years later, the theory of multiple universes did not exist. Therefore, the inclusion of Maxwell's equations in consideration to explain - or, conversely, deny - the need for the assumption of the existence of multiple universes comes to the fore.
This option was not considered by supporters of multiverse theory, who are convinced that considering the totality of world constants is enough to prove a different materialistic explanation for the existence of the world and man. Although in reality this is not the case. After all, if, in addition to variations of world constants, we also consider variations of the equations of physical fields, then it turns out that if, with the same world constants, the equations of the electromagnetic field were not only what they are, the Universe would still exist. And this significantly affects the conclusions about the origin and existence of the Universe. Or universes.
We note several properties of the equations of the electromagnetic field from the great set studied at the present time.
Electromagnetic waves propagate in such a way that an electric field generates a magnetic field, and a magnetic field generates an electric field. There is a dualism between the magnetic and electric fields, which is vaguely reminiscent of the quantum-mechanical wave-particle duality.
An electromagnetic wave is a double helix of electric and magnetic fields. It differs from the DNA double helix in that this helix is located not in three-dimensional space, but at the points of the beam along which the light beam propagates.
Electromagnetic waves penetrate space, penetrating one through the other, in a vacuum without interfering and not scattering on each other.
In a transparent medium (such as air), electromagnetic waves also penetrate the rest, scattering and interfering only slightly. Thanks to this property of electromagnetic waves, humans and other animals with eyes can see each other. And also, for example, sitting at a round table, to see all the forum participants, despite the fact that electromagnetic waves simultaneously pass through the same points in space as if there were no other electromagnetic waves.
Electromagnetic waves retain their basic properties without interfering, passing through each other in a huge range of frequencies. Without this, using the Internet and a router for high-speed wireless use of multiple computers would not be possible.
Let's ask ourselves a question similar to the one that arose when modeling the Universe with different values of world constants. But only at the level of equations. Could the universe exist if the equations of the electromagnetic field were "slightly" - or completely - different?
After the Big Bang
The question is not idle, but for the idea of the existence of multiple - or a single - universes is fundamental. If the equations of the electromagnetic field were different, a) could the Universe in its present form have arisen, and b) could man and mind have arisen?
To what extent is this and precisely this form of electrodynamics equations, which exists in reality, is necessary and sufficient for the emergence of the Universe and man - or is it only sufficient, but not necessary?
Today, the existence of the Big Bang at the origin of the Universe (or one of the universes - ours) is not questioned.
Between 10−32 and 10−12 s after the Big Bang, electromagnetic interactions and weak interactions constituted a single electroweak interaction. It generates the Higgs boson, W-boson and Z-boson. What was the role of the electromagnetic field at these moments? Which, on the time scales in which they occurred, were 1020 times longer than the time in which they began - the number of seconds in 100 million years! Thus, contrary to visual representation in human perception, the time of the electroweak interaction was the space age!
Weak interactions in the first fraction of a second after the Big Bang are many times stronger than electromagnetic ones. If the electromagnetic field were determined not by Maxwell's equations, but by others, the Universe could most likely arise. But is the last statement, which has an intuitive character, true? The answer to it for the theory of multiple universes is no less important than the result of Michelson's experiment.
Between 10−12 and 10−6 s after the Big Bang, the electromagnetic, gravitational, and weak forces separated into independent fields. After that, until the end of the first second, quarks (which arose during the primary expansion (inflation), which ended in the first 1/1036 s) and gluons began to combine into protons, neutrons and other hadrons.
Energetically, the role of the electromagnetic field (compared to strong and weak interactions) is also small, but its functional role, as well as the possibility of the appearance of hadrons in the event that the equations of the electromagnetic field were different, requires study.
In the interval between 10 seconds and 20 minutes after the Big Bang, as a result of the cooling of matter, the formation of primary stellar matter occurred. It consisted of 25% helium, 1% deuterium (a heavy isotope of hydrogen) and three-quarters hydrogen proper. Did the electromagnetic field play a secondary role in this process, and could atomic nuclei have arisen if Maxwell's equations had been different? The answer to this question is necessary to justify or, conversely, deny the theory of multiple universes.
379,000 years after the Big Bang, matter, having cooled to 3,000 degrees Kelvin, begins to dominate radiation. As a result, in a Universe transparent to photons, light begins to propagate freely.
Between 380,000 years and 550 million years after the Big Bang, the expanding and cooling universe was filled with hydrogen, helium and the atomic hydrogen CMB. Then, under the influence of gravity in the first place, first-generation stars and galaxies (clusters of stars) arise.
After burning out the substance that generated thermonuclear reactions, stars with a mass of more than eight solar masses shrink, turning into black holes or exploding in supernovae, increasing their brightness millions of times. At the same time, explosive nucleosynthesis occurs in the nuclei of supernovae, during which chemical elements are formed.
A few billion years after the Big Bang and the “death” of the first generation stars, under the influence of gravity, the interstellar matter, consisting of atoms of elements born during supernova explosions, forms second generation stars. Planets may form around some of them. On some of the planets, life may arise (as on Earth).
To what extent do these processes, together and individually, depend on the fact that the propagation of light is described precisely by Maxwell's equations, in which electromagnetic waves in vacuum pass through each other, practically without interacting? The answer to this question is not obvious and requires careful research and modeling.
Logic fork
Gravity, weak and strong interactions propagate according to completely different laws, not similar to Maxwell's. The same applies to the motion of elementary particles. It seems very possible that for the existence of the Universe in its present form, the equations of the electromagnetic field could be different. The same applies to the origin of life and man.
In this case, the speculative argument about the existence of multiple universes (due to the fact that the Universe can exist only with a unique combination of world constants) becomes untenable. If this is true, there is no scientific alternative to the assertion that the universe did not arise by itself (which Boltzmann spoke of and hinted at before his death).
Let's assume - so far mathematically unproven, but intuitively possible - that the Universe and man could have arisen if the equations of the electromagnetic field were different. However, this absolutely does not imply that in all frequency ranges, electromagnetic waves with all the equations of the electromagnetic field under which the Universe can exist, pass through each other at all frequencies. And that makes it possible for radios, televisions, and routers to control computers wirelessly. In this case, the assertion that the Universe was created not only for the emergence of man, but also so that man could watch television, use mobile phones and the Internet, for all its seeming absurdity, becomes inevitable.
The foregoing is a hypothetical construction, which implies subsequent analytical and computer modeling. However, it is no less, but more consistent and logical than the assumption of multiple universes, based only on the fact that with other values of the world constants, the universe could not have arisen. If we take into account not only world constants, but also fundamental equations, the result of theoretical analysis can lead to one of two and only two conclusions.
First: the Universe and man can exist only with the existing combination of world constants and Maxwell's equations. And consequently, the materialistic explanation of the existence of the Universe, what it is, except for the assumption of the existence of a multiverse, does not see an alternative.
Second: the Universe, as it is, was created so that a person could not only arise, but also see and use radio-television, as well as the Internet. In other words, the universe had an anthropocentric purpose when it began. A result equivalent to the proof of creation, over which philosophers and theologians have struggled and struggle in vain.
Which of the two possibilities is correct? I'm not going to predict the answer. However, the likelihood of obtaining a mathematical proof of the creation of the world seems intriguing.
NY.
===========================
К вопросу о существовании математического доказательства создания вселенной
С появлением компьютеров, мощность которых удваивается каждые несколько лет, появились возможности моделирования, которых прежде не было никогда. В качестве одной из фундаментальных проблем было показано, что, если бы мировые константы были хотя бы немного иными (отличаясь от нынешних значений, скажем, на одну миллионную), Вселенная, которую мы наблюдаем, не могла бы существовать. И уж абсолютно точно не мог бы существовать человек. По той элементарной причине, что не было бы вещества, из которого он мог бы возникнуть.
Иные константы
После того как это было убедительно показано компьютерным моделированием, возник естественный вопрос: почему же мировые константы такие, какими они являются, а не другие? Ответ, данный физиками и философами, логичен и остроумен. «Мы живем в мире с такими и не иными мировыми константами, потому что мы существуем», «Существует превеликое множество вселенных с самыми разными значениями мировых констант (гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света в вакууме, элементарный заряд, постоянная Больцмана...). Однако мы существуем в этой Вселенной, а не в какой-то другой не потому, что вселенных с другими мировыми константами не существует, а потому, что в других вселенных homo sapiens не мог бы существовать»… Афоризм Декарта «Я мыслю, следовательно, существую» применительно к проблеме мировых констант может быть переформулирован так: «Я существую потому, что живу во Вселенной с этим набором мировых констант и ни с какими другими!»
Для объяснения того, что во Вселенной такой и только такой набор мировых констант, есть два объяснения. Первое: вселенных превеликое множество. Но мы живем в этой Вселенной потому, что в других мы попросту не могли бы возникнуть! Второе: Вселенная создана в результате Божественного Творения, с этими законами природы и с этими мировыми константами. Во втором случае предположения о множественных вселенных (multiverse theory) не требуется. Однако одновременно с этим отказом от multiverse theory и материалистическому представлению о возникновении мира приходит конец!
Теория множественных вселенных не имеет никаких экспериментальных доказательств своей верности. Единственным – но убедительным – доказательством является то, что никакого иного материалистического обоснования возникновения мира, после того как показано, что с иными мировыми константами Вселенная не могла бы существовать, не существует.
Осознав сказанное, обратимся к теории множественных вселенных, включая в рассмотрение не только набор мировых констант, но также и уравнения, описывающие фундаментальные физические поля. В частности, уравнения электромагнитного поля, которые написал Максвелл.
Подход Максвелла
Создатель статистической физики Людвиг Больцман, увидев уравнения Джеймса Клерка Максвелла, будучи глубоко потрясенным, изрек: «Не Бог ли, кто эти уравнения начертал?» Больцман лишь немного перефразировал Гете – «War es ein Gott, der diese Zeichen schrieb?» – заменив в бессмертном ключевом для Фауста изречении знаки на уравнения. И только!
Вопрос, поставленный величайшим немецким поэтом-мыслителем, похож на утверждение, остающееся и по сей день без ответа. А сам Максвелл, умирая, еле слышно для окружающих проговорил: «Уравнения, носящие мое имя, созданы Кем-то, Кто намного мудрее меня».
Как видим, вопрос о том, почему уравнения распространения света такие, а не иные, возник сразу после их написания. Однако во времена Максвелла и Больцмана, и даже Эйнштейна и Бора 100 лет спустя теории множественных вселенных не существовало. Поэтому включение в рассмотрение уравнений Максвелла для объяснения – или, наоборот, отрицания – необходимости предположения о существовании множественных вселенных выходит на первый план.
Такой вариант не рассматривался сторонниками multiverse theory, убежденными, что рассмотрения совокупности мировых констант для доказательства иного материалистического объяснения существования мира и человека достаточно. Хотя в действительности это не так. Ведь если помимо вариаций мировых констант рассматривать также вариации уравнений физических полей, то окажется, что, если бы при тех же мировых константах уравнения электромагнитного поля были бы не только такими, какими являются, Вселенная все равно бы существовала. А это существенно влияет на выводы о возникновении и существовании Вселенной. Или вселенных.
Отметим несколько свойств уравнений электромагнитного поля из превеликого множества изученных в настоящее время.
Электромагнитные волны распространяются таким образом, что электрическое поле порождает магнитное, а магнитное поле порождает электрическое. Между магнитным и электрическим полем имеется дуализм, отдаленно напоминающий квантово-механический дуализм волна-частица.
Электромагнитная волна – это двойная спираль электрического и магнитного полей. Отличающаяся от двойной спирали ДНК тем, что спираль эта находится не в трехмерном пространстве, а в точках луча, по которому распространяется световой луч.
Электромагнитные волны пронизывают пространство, проникая одни сквозь другие, в вакууме не интерферируя и не рассеиваясь друг на друге.
В прозрачной среде (такой как воздух) электромагнитные волны также проникают сквозь остальные, рассеиваясь и интерферируя незначительно. Благодаря этому свойству электромагнитных волн человек и другие животные, обладающие глазами, могут видеть друг друга. А также, например, сидя за круглым столом, видеть всех участников форума, несмотря на то что электромагнитные волны одновременно проходят через одни и те же точки пространства так, как если бы других электромагнитных волн не было.
Электромагнитные волны сохраняют свои основные свойства, не интерферируя, проходя друг сквозь друга в громадном диапазоне частот. Если бы этого не было, пользование интернетом и роутером для высокоскоростного беспроводного использования нескольких компьютеров было бы невозможным.
Зададимся вопросом, аналогичным возникшему при моделировании Вселенной с различными значениями мировых констант. Но только на уровне уравнений. Могла бы Вселенная существовать, если бы уравнения электромагнитного поля были «немного» – или же абсолютно – иными?
После Большого взрыва
Вопрос не праздный, а для представления о существовании множественных – или единственной – вселенных фундаментальный. Если бы уравнения электромагнитного поля были иными, а) могла бы возникнуть Вселенная в ее нынешнем виде, и б) мог ли возникнуть человек и разум?
Насколько такая и именно такая форма уравнений электродинамики, какая существует в реальности, является необходимой и достаточной для появления Вселенной и человека – или же только достаточной, но не необходимой?
Сегодня существование Большого взрыва при возникновении Вселенной (или одной из вселенных – нашей) не ставится под сомнение.
Между 10−32 и 10−12 с после Большого взрыва электромагнитные взаимодействия и слабые взаимодействия составляли единое электрослабое взаимодействие. Оно и порождает бозон Хиггса, W-бозон и Z-бозон. Какова была роль электромагнитного поля в эти моменты? Которые в масштабах времени, в которые происходили, были протяженнее времени, в которых начались, в 1020 раз – число секунд за 100 млн лет! Таким образом, вопреки наглядному представлению в восприятии человека, время электрослабого взаимодействия являлось космической эрой!Слабые взаимодействия в первые доли секунды после Большого взрыва сильнее электромагнитных во много раз. Если бы электромагнитное поле определялось не уравнениями Максвелла, а иными, Вселенная скорее всего могла бы возникнуть. Но верно ли последнее утверждение, имеющее интуитивный характер? Ответ на него для теории множественных вселенных не менее важен, чем результат опыта Майкельсона.
Между 10−12 и 10−6 с после Большого взрыва электромагнитное, гравитационное и слабое взаимодействия разделились в самостоятельные поля. После чего до конца первой секунды кварки (возникшие во время первичного расширения (инфляции), завершившегося в первые 1/1036 с) и глюоны начали объединяться в протоны, нейтроны и другие адроны.
Энергетически роль электромагнитного поля (сравнительно с сильным и слабым взаимодействиями) при этом также мала, однако его функциональная роль, равно как и возможность возникновения адронов в том случае, если б
уравнения электромагнитного поля были иными, требует изучения.
В интервале между 10 секундами и 20 минутами после Большого взрыва в результате охлаждения материи произошло образование первичного звездного вещества. Оно состояло на 25% из гелия, на 1% из дейтерия (тяжелый изотоп водорода) и на три четверти собственно из водорода. Играло ли в этом процессе электромагнитное поле второстепенную роль и могли ли возникнуть атомные ядра, если бы уравнения Максвелла были иными? Ответ на этот вопрос для оправдания или, наоборот, отрицания теории множественных вселенных необходим.
Через 379 000 лет после Большого взрыва вещество, охладившись до 3000 градусов по Кельвину, начинает доминировать над излучением. В результате во Вселенной, прозрачной для фотонов, свет начинает свободно распространяться.
Между 380 000 лет и 550 млн лет после Большого взрыва расширяющаяся и остывающая Вселенная наполнилась водородом, гелием и реликтовым излучением атомарного водорода. Затем, под влиянием в первую очередь гравитации, возникают звезды первого поколения и галактики (скопления звезд).
После выгорания вещества, порождавшего термоядерные реакции, звезды, имеющие массу более чем восемь солнечных, сжимаются, превращаясь в черные дыры или взрываясь сверхновыми, увеличивая яркость в миллионы раз. При этом в ядрах сверхновых происходит взрывной нуклеосинтез, при котором образуются химические элементы.
Через несколько миллиардов лет после Большого взрыва и «смерти» звезд первого поколения под влиянием тяготения межзвездное вещество, состоящее из атомов элементов, родившихся при взрывах сверхновых, образует звезды второго поколения. Вокруг некоторых из них могут образоваться планеты. На некоторых из планет может возникнуть жизнь (как на Земле).
В какой степени указанные процессы, вместе и каждый в отдельности, зависят от того, что распространение света описывается именно уравнениями Максвелла, при которых электромагнитные волны в вакууме проходят друг сквозь друга, практически не взаимодействуя? Ответ на этот вопрос неочевиден и требует тщательного исследования и моделирования.
Логическая вилка
Гравитация, слабые и сильные взаимодействия распространяются по абсолютно иным законам, не похожим на максвелловские. То же относится к движению элементарных частиц. Представляется весьма возможным, что для существования Вселенной в ее нынешнем виде уравнения электромагнитного поля могли бы быть и иными. То же касается возникновения жизни и человека.
В этом случае умозрительный довод о существовании множественных вселенных (по причине того, что Вселенная может существовать только при уникальной комбинации мировых констант) становится несостоятельным. Если это так, утверждению о создании Вселенной, возникшей не самой по себе (о котором говорил Больцман и на которое перед смертью намекал Максвелл), нет никакой научной альтернативы.
Допустим – пока математически бездоказательно, но интуитивно возможно, – что Вселенная и человек могли бы возникнуть, если бы уравнения электромагнитного поля были иными. Однако это абсолютно не предполагает того, что во всех диапазонах частот электромагнитные волны при всех уравнениях электромагнитного поля, при которых Вселенная может существовать, проходят друг сквозь друга на всех частотах. И это делает возможной работу радио, телевидения и роутеров, управляющих компьютерами без проводов. В этом случае утверждение, что Вселенная создана не только для возникновения человека, но также и для того, чтобы человек мог смотреть телевидение, пользоваться мобильными телефонами и интернетом, при всей кажущейся абсурдности становится неизбежным.
Сказанное выше – гипотетическое построение, предполагающее последующее аналитическое и компьютерное моделирование. Однако оно не менее, а более последовательно и логично, чем предположение о множественных вселенных, основанное только на том, что при других значениях мировых констант вселенная не могла бы возникнуть. Если принимать во внимание не только лишь мировые константы, но и фундаментальные уравнения, результат теоретического анализа может привести к одному из двух и только двух выводов.
Первый: Вселенная и человек могут существовать только при существующей комбинации мировых констант и уравнений Максвелла. А следовательно, материалистическому объяснению существования Вселенной, какова она есть, кроме предположения о существовании мультиверса, не видно альтернативы.
Второй: Вселенная, какова она есть, создана для того, чтобы человек мог не только возникнуть, но и видеть, и пользоваться радио-телевидением, а также интернетом. Другими словами, у Вселенной при ее возникновении была антропоцентричная цель. Результат, эквивалентный доказательству творения, над которым тщетно бились и бьются философы и теологи.
Какая из двух возможностей окажется верной? Не берусь предсказать ответ. Однако вероятность получения математического доказательства сотворения мира представляется интригующей.
Нью-Йорк.
|
Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. Войдите в систему используя свою учетную запись на сайте: |