Продолжение.
Первая часть
В первой части я упомянул, что теория Всего наверняка будет иметь чрезвычайно сложный математический аппарат. В качестве подтверждения этого можно тут посмотреть математический аппарат, к сожалению, без пояснений теории, разработанной российскими ученными и претендующую на теорию Всего.
Зная опыт термодинамики, или электродинамики, математическая модель которых, позволяет найти аналитическое решение только для элементарных геометрических форм.
Так, например, в термодинамики явную форму распределения температур можно вывести только для плоской стенки, цилиндра или цилиндрической стенки и шара или сферического слоя. Каждая из перечисленных геометрических конструкций может иметь несколько слоев. Правда в случае цилиндрических и сферических слоев слои должны быть концентричными, то есть иметь общий центр. Во всех случаях, должно соблюдаться постоянства температур внешнего и внутреннего, если такой есть, температур, чтобы обеспечить перенос тепла только по одному направлению. Кроме того, в каждом слое должно быть одинаковые теплопроводность и тепловыделение, если в слоях выделяется тепло. Во всех остальных случаях задачу распределения тепла приходится решать с помощью приближено с помощью численных методов.
Поскольку математическая модель теории Всего будет намного сложнее, то возможно мы найдем решение только для очень простого случая и то только приближенное. Вот что писал по этому поводу Великобританский физик-теоретик Стивен Хокинг по этому поводу: “Но даже, если мы достигли полной теории, мы не сможем детально предсказать ничего, кроме простейших ситуаций. Например, нам уже известно, как физические законы управляют тем, чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Как определил сам Дирак, его уравнение (описывающее движение электрона в атоме – прим. автора) стало основой «для большей части физики и для всей химии». Однако мы можем решить его только для очень простой системы – атома водорода, состоящего из одного электрона и одного протона. Для более сложных атомов с большим числом электронов, не говоря уж о молекулах их нескольких ядер, нам остается прибегать к аппроксимациям и интуитивным догадкам сомнительной надежности. Для макроскопической системы, состоящих, например, из 10²³ степени частиц (наверняка имеется ввиду атомов и молекул – прим автора), нам приходится прибегать к статистическим методам (подробнее смотри в статье “Почему нельзя описать поведение газа ньютоновскими уравнениями” – прим. автора) и вынуждены расстаться со своими притязаниями на точное решение уравнения.”
Тут надо заметит еще одну особенность. Чем сложнее математическая система, тем больше решений оно представляет одной и то же задачи. И, следовательно, встает вопрос выбора одного единственного решения одного правильного решения данной задачи. Например, фактически любое обыкновенные дифференциальное уравнение имеет бесконечно большое количество решений выраженных семейством кривых, которые имеют общее уравнение с одним или несколькими неопределенными коэффициентами, количество которых равно наивысшему порядку производной, входящей в данное уравнение. Это семейство кривых математики называют общим решением дифференциального уравнения. Следовательно, для нахождения единственного решения необходимо дополнительные условия. Чем выше порядок дифференциального уравнения, тем больше дополнительной информации нужно, чтобы найти среди семейства кривых общего решения дифференциального уравнения, полученного в ходе решения физической задачи, то единственное, которое соответствовало описываемому в задаче процессу. Обычно, это - начальные условия, что математики называют задачей Коши, или краевые задачи для уравнений порядка выше первого. А, как известно, очень большое число физических задач сводится к решению либо обыкновенным дифференциальных уравнений, либо к дифференциальным уравнениям в частых уравнениях.
И тут, чтобы хотя бы просчитать хотя бы малую часть наиболее вероятных математических моделей нам помогут компьютеры, так они ускорят вычисления, объемы которого будут чрезвычайно большими. Хотя Стивен Хокинг считал: “… если экстраполировать скорость их (компьютеров – прим автора) развития в последнее время может показаться вполне реальным, что будущем целиком возьмут на себя теоретическую физику.”, я считаю, это никогда не произойдет, потому что человек никогда не сможет создать машину умнее себя. Да вычисление по готовым формулам и методикам они могут взять на себя, но вывод формул и разработка методики расчета останется на физике-теоретики. Наоборот, компьютеры могут помочь физикам теоретикам упростить методы расчетов используя статистические методы к результатам из расчетов. Именно так разрабатываются инженерные методы расчетов, которые сейчас применяются при разработке типовых изделий, и при которых нет необходимости лесть глубоко в науку.
Если это так, и мы ничего существенного не сможем решить или предсказать с помощью теории всего, то имеет ли смысл разрабатывать теорию Всего.
Я думаю, все же имеет смысл разрабатывать теорию Всего. И вот по какой причины: На границах, казалось бы, несравнимых наук и областях физики скрыты еще от нас удивительные открытия, к которым мы подошли уже, но пока не видим. Думаю, тут нас ждут открытия, подобное тому, которое сделал 1869 году русский ученный Д. И. Менделеев Периодический закон химических элементов и на основании которого составил периодическую таблицу химических элементов. Данное открытие стоит особняком, так как при работе на нем Дмитрию Ивановичу пришлось проанализировать физические и химические свойства всех известных на то время элементов, то есть данное открытие сделано на границе физической и химической науки. И сейчас таблицу Д.И. Менделеева расширяют физики-ядерщики путем получения в своих специальных установках – ускорителей зараженных частиц – новые химические элементы, ядра которых живут, порой, десятки долей секунды и их нет в природе, а значить, их химики не могут в принципе открыть.
#теория всего #стивен хокинг #математическая модель #математические модели