Dalam fisika, kami menyukai teori yang sederhana dan dapat diterapkan secara luas. Dengan "kesederhanaan", fisikawan biasanya mengartikan teori matematika berdasarkan jumlah postulat seminimal mungkin. Yang dimaksud dengan "penerapan luas" adalah teori yang mampu menjelaskan kelas fenomena yang luas, meskipun tidak terkait pada pandangan pertama. Contoh klasik adalah teori relativitas umum Einstein. Ini didasarkan pada sejumlah kecil prinsip sederhana, dan berhasil menjelaskan orbit planet-planet di sini dan tata surya lain, lubang hitam, gelombang gravitasi, dan perluasan alam semesta.
Ketika teori sederhana dan dapat diterapkan secara luas, fisikawan menyebutnya "indah." Peraih nobel
Steven Weinberg dan
Frank Wilchek membandingkan teori-teori seperti itu dengan karya-karya Mozart, dengan konstruksi-konstruksi ideal yang hebat di mana setiap nada, sesuai dengan rencana Tuhan, ada di tempatnya: hapus satu dan komposisinya akan dihancurkan. Jadi, teori-teori yang indah memiliki integritas matematis, seolah-olah mengungkapkan kebenaran alamiah tertentu yang dalam, semacam kode tersembunyi Penciptaan. Alam Semesta memiliki banyak lapisan, dari yang terbesar hingga yang terkecil, yang masing-masing dijelaskan oleh matematika sendiri. Tetapi apakah mereka bagian dari komposisi yang lebih besar, nada suara yang menyatukan yang beresonansi melalui alam?
Ini adalah harapan semua fisikawan yang mencari teori akhir yang akan menjalin bersama banyak lapisan realitas fisik menjadi satu kesatuan matematika. Kita bisa menyebutnya mimpi pamungkas Plato, pencarian teori tunggal yang sederhana dan dapat diterapkan secara luas. Selama 40 tahun terakhir, pencarian ini telah menginspirasi banyak ilmuwan terpintar di dunia. Tapi hari ini kita sudah melihat keterbatasan keinginan untuk mengurangi alam menjadi matematika, yang timbul dari kurangnya konfirmasi eksperimental dan beberapa kendala teoretis - termasuk kemungkinan keberadaan banyak alam semesta dan pertanyaan sulit terkait.
Gagasan modern tentang pencarian persatuan adalah teori string, yang mengasumsikan bahwa esensi dasar dari alam adalah tabung energi yang bergetar, dan bukan menunjuk partikel-partikel materi. Getaran yang berbeda sesuai dengan partikel yang berbeda yang kami amati, sama seperti getaran berbeda dari senar biola sesuai dengan suara yang berbeda. Ketika saya mulai mempelajari fisika teoretis pada pertengahan 1980-an, tugas utama kami adalah mencari solusi unik untuk teori string: Alam Semesta kami, dengan semua partikel dan interaksinya. Kami percaya pada keberhasilan yang cepat, pada kenyataan bahwa alam benar-benar kode matematika dalam ruang-waktu 10-dimensi, dalam sembilan dimensi spasial dan satu temporal. Idealnya, enam dimensi ruang tersembunyi adalah untuk menentukan fisika yang kita amati dalam tiga yang biasa: tekuk mereka dalam satu arah, dapatkan satu alam semesta; membungkuk ke yang lain, dapatkan yang lain. Daya tarik adalah keunikan solusi - satu geometri untuk pengukuran tambahan yang akan memberi tahu kami segala yang kami butuhkan. Tidak ada teori yang bisa lebih sederhana, lebih luas dan lebih indah.
Sayangnya, ini tidak ditakdirkan untuk terjadi. Maju cepat tiga dekade dan temukan bagaimana semuanya telah berubah secara radikal. Fisikawan terpana oleh fakta bahwa alih-alih solusi tunggal, ada banyak sekali - menurut beberapa perkiraan, sebuah unit dengan 500 nol, yang masing-masing menawarkan versi dimensi tambahan, versi alam semesta sendiri. Diasumsikan bahwa masing-masing dari mereka memiliki seperangkat konstanta fundamental, jumlah seperti massa elektron dan muatannya, gaya tarik gravitasi - jumlah yang menentukan sifat fisik alam. Dan di mana jagat raya kita di antara banyak kemungkinan ini? Kita tahu bahwa jika konstanta-konstanta ini sedikit dikoreksi, kehidupan akan menjadi tidak mungkin - kita tidak akan berada di sini. Dengan kata lain, kita hidup di tempat kita hidup, karena kita tidak bisa hidup di tempat lain - Alam semesta kita adalah satu dari sedikit yang memungkinkan kita untuk ada. Ini, tentu saja, benar, tetapi dari sudut pandang ilmiah tidak banyak. Lebih buruk lagi, kedengarannya seperti tautologi. Teori string telah berevolusi dari teori yang mampu membuktikan secara matematis keunikan alam semesta kita menjadi teori yang memungkinkan keberadaan alam semesta yang tak terhitung jumlahnya yang tidak memiliki favorit.
Kita perlu mempertimbangkan kembali cara berpikir yang membawa kita pada krisis ini. Masalahnya berakar pada tugas filosofis yang lebih dalam - akar penyebabnya. Orang-orang, makhluk, tenggelam dalam arus waktu, dengan awal dan akhir yang jelas, sejak zaman dahulu, bingung dengan kondisi awal. Bagaimana bisa sesuatu datang dari ketiadaan? Apa yang menetapkan properti dari sesuatu ini (mis. Nilai-nilai konstanta fundamental) di awal? Siapa yang memesan ini? Siapa yang memesan kami?
Kesalahan kami adalah bahwa dari sudut pandang ilmiah, ini adalah pertanyaan yang salah.
Fisikawan bekerja pada platform yang sangat jelas. Untuk menentukan perkembangan sistem dalam waktu, perlu untuk menentukan kondisi awalnya, keadaan sistem pada waktu nol. Ini menyiratkan mengetahui sistem pada awalnya, sesuatu yang kita dapatkan melalui pengukuran. Dalam kosmologi, ini tidak mungkin. Kita dapat membatasi kondisi awal dan nilai-nilai konstanta fundamental tergantung pada apa yang kita ketahui tentang alam semesta saat ini, tetapi kita tidak dapat memastikan bahwa kesimpulan kita final. Bukti yang kami kumpulkan hari ini tentang masa lalu yang jauh dapat memberi kita gambaran yang tidak lengkap tentang apa yang terjadi. Dan multiverse hanya memindahkan masalah kondisi awal ke level lain, tanpa menyelesaikannya.
Setiap teori yang mencoba menentukan kondisi awal alam semesta, dan melalui mereka nilai-nilai konstanta fundamental, melakukan apa yang tidak dimaksudkan oleh fisika. Sudahkah kita mencapai jalan buntu, dipaksa untuk menerima nilai-nilai konstanta sebagaimana adanya? Di platform saat ini, ya. Dan upaya untuk mengatasi masalah ini, bahkan jika menginspirasi, akan menjadi hanya bundaran.
Tapi tidak semuanya hilang. Pencarian teori sederhana dan komprehensif mengaburkan pandangan yang lebih global tentang sifat fisika. Fisika adalah konstruksi deskripsi fenomena alam yang terus berubah dan mengoreksi diri. Ini terlepas dari spekulasi metafisik tentang sifat realitas, yang lebih terkait dengan pencarian makna kita daripada dengan cara alam bekerja. Dengan kata lain, fisika adalah ekspresi kerendahan hati intelektual. Kita belajar untuk hidup dalam ketidaktahuan, dan sebagai gantinya kita mendapat kesempatan untuk maju secara bertahap.
Jadi, tidak ada yang salah dengan kesewenang-wenangan yang tampak dari hukum fisika yang ada, dan dalam menolak dogma bahwa keindahan itu dalam kesederhanaan dan kebenaran ada dalam keindahan. Jika fisika dipahami sebagai penjelasan deskriptif, bebas dari pencarian persatuan, maka Anda dapat menyingkirkan ketakutan eksistensial karena tidak mengetahui segala sesuatu di dunia. Mungkin dilema kita saat ini adalah gejala dari sesuatu yang lebih besar, beberapa perubahan besar dalam sifat metodologis teori fisik. Mungkin kita perlu mendekati mereka dari sudut pandang historis, meninggalkan pencarian sia-sia untuk penjelasan tentang akar penyebab dan kebenaran abadi. Ada kemungkinan bahwa sifat teori fisik mencerminkan struktur deskriptif mereka, sebagian dan bertahap, yang berasal dari kesadaran kita yang tidak sempurna dan tidak lengkap tentang kenyataan. Dan tidak ada yang salah dengan itu.