Tegmark: Alam Semesta dan Matematika

Max Erik Tegmark Alam Semesta dan Matematika

Max Erik Tegmark   (lahir 5 Mei 1967) adalah seorang fisikawan dan kosmologis Swedia-Amerika. Dia adalah profesor di Massachusetts Institute of Technology dan direktur ilmiah dari Foundational Questions Institute;

Penelitiannya berfokus pada kosmologi, menggabungkan kerja teoretis dengan pengukuran baru untuk menempatkan batasan pada model kosmologis dan parameter bebasnya, sering kali dalam kolaborasi dengan eksperimentalis.

Dia memiliki lebih dari 200 publikasi, dimana sembilan telah dikutip lebih dari 500 kali;  Ia telah mengembangkan alat analisis data berdasarkan teori informasi dan menerapkannya pada eksperimen latar belakang gelombang mikro kosmik seperti COBE, QMAP, dan WMAP, dan untuk survei redshift galaksi seperti Survei Redshift Las Campanas, Survei 2dF dan Sloan Digital Survei Langit.

Bersama Daniel Eisenstein dan Wayne Hu, ia memperkenalkan gagasan untuk menggunakan osilasi akustik baryon sebagai penggaris standar;  Dengan Angelica de Oliveira-Costa dan Andrew Hamilton  menemukan keberpihakan multi-anomali dalam data WMAP yang kadang-kadang disebut sebagai "poros kejahatan

Dengan Anthony Aguirre,   mengembangkan interpretasi kosmologis mekanika kuantum. Makalahnya tahun 2000 tentang dekoherensi neuron kuantum [14] menyimpulkan bahwa dekoherensi tampaknya terlalu cepat untuk model kesadaran "kuantum mikrotubulus" Roger Penrose menjadi layak.   Tegmark  telah merumuskan " teori Ultimate Ensemble of everything ", yang hanya mendalilkan bahwa "semua struktur yang ada secara matematis juga ada secara fisik".

Teori sederhana ini, tanpa parameter bebas sama sekali, menunjukkan bahwa dalam struktur yang cukup kompleks untuk mengandung substruktur sadar diri (SAS), SAS ini secara subyektif akan menganggap diri mereka ada di dunia "nyata" secara fisik. Gagasan ini diformalkan sebagai hipotesis alam semesta matematika,  yang dijelaskan dalam bukunya Our Mathematical Universe.

Max Tegmark adalah kosmolog Swedia-Amerika yang saat ini mengajar di MIT. Dia telah membuat kontribusi penting untuk fisika, seperti mengukur materi gelap dan memahami bagaimana cahaya dari alam semesta awal menginformasikan model Big Bang tentang asal usul alam semesta. Dia juga telah mengusulkan Teori Segalanya sendiri. Theory of Everything-nya dikenal sebagai Ultimate Ensemble atau dengan nama yang lebih menarik perhatian, Hipotesis Matematika Universe .

Hipotesis ini dapat diringkas dalam satu frase: "Realitas fisik eksternal kita adalah struktur matematika." Dalam hal ini, 'struktur matematika' berarti seperangkat entitas abstrak, seperti angka, dan hubungan matematika di antara mereka. Jadi Hipotesis Universe Matematika menyatakan bahwa matematika bukan hanya alat yang berguna yang telah kami ciptakan untuk menggambarkan alam semesta.

Alih-alih, matematika sendiri mendefinisikan dan menyusun alam semesta. Dengan kata lain, alam semesta fisik adalah matematika. Ini adalah pernyataan yang sangat aneh dan berani, dan pada pandangan pertama tidak mudah membungkus kepala Anda, tapi mari kita coba.

Hipotesis Universe Matematika memiliki sifat yang sangat filosofis. Ini dapat dianggap sebagai bentuk Platonisme, filosofi Plato, yang berpendapat bahwa gagasan abstrak tertentu memiliki eksistensi independen yang nyata di luar pikiran kita. Demikian pula, hipotesis Tegmark berpendapat bahwa entitas matematika seperti angka ada secara independen dari entitas abstrak ini bukan hanya imajiner; mereka ada sebagai bagian dari realitas pikiran-independen.

Dalam arti tertentu, hipotesis Tegmark jauh melampaui Platonisme, karena Tegmark mengklaim bahwa pada akhirnya hanya objek matematika yang ada dan tidak ada yang melakukannya! Dalam kata-katanya sendiri, "hanya ada matematika; hanya itu yang ada

Beberapa orang mungkin memandang monisme matematika Tegmark sebagai posisi yang ekstrem dan tidak masuk akal, karena fakta bahwa kita tidak pernah melihat benda-benda matematika ini, sedangkan kita memandang dunia fisik, penuh dengan benda-benda fisik. Berdasarkan pengalaman kami, akan terlihat bahwa tidak ada bukti untuk keberadaan objek matematika, sedangkan tidak ada bukti yang tidak dapat dihindari untuk dunia fisik. Namun, dalam makalahnya

'The Mathematical Universe' dalam Foundations of Physics, Tegmark berpendapat bahwa, "di dunia [yang] cukup kompleks untuk mengandung substruktur sadar diri [mereka] secara subyektif akan menganggap diri mereka ada dalam realitas fisik ' 'dunia.' Jadi kita tidak perlu terkejut menemukan bahwa kita mempersepsikan dunia fisik, karena persepsi ini adalah hasil yang tak terhindarkan dari alam semesta matematika yang cukup kompleks. Pada akhirnya, kemudian, persepsi kita tentang dunia fisik adalah karena sifat kesadaran kita, dan bukan karena sifat sejati alam semesta itu sendiri.

Dalam satu hal, ini mirip dengan kepercayaan Plato bahwa pikiran biasa tidak dapat memahami atau bahkan memahami sifat asli dari segala sesuatu. Sifat sejati dari segala sesuatu, menurut Plato, dapat ditelusuri ke apa yang ia sebut Formulir atau Ide, yang abstrak, abadi, pola dasar, entitas non-fisik. Untuk melampaui penampilan ilusi, kita perlu menggunakan alasan untuk mengungkap sifat asli mereka, bukan persepsi visual atau lainnya. Ini, menurutnya, hanya mereka yang terlatih dalam filsafat yang bisa melakukannya.

Demikian pula, Tegmark berpendapat   ada dua cara yang mungkin untuk melihat kenyataan; dari dalam struktur matematika, dan dari luar itu. Kami melihatnya dari dalamnya, dan melihat realitas fisik yang ada dalam waktu. Dari sudut pandang (murni hipotetis), Tegmark berpikir   hanya ada struktur matematika yang ada di luar waktu. Beberapa orang mungkin menanggapi hal ini dengan mengatakan bahwa gagasan 'di luar waktu' dan 'keabadian' semakin mendekati mistik.

Memang, Tegmark mengakui sebagian kecil dari ilmuwan yang meyakini Hipotesis Matematika Semesta. Butuh beberapa saat sebelum ide-idenya dipublikasikan di jurnal ilmiah, dan dia diperingatkan bahwa MUH-nya akan merusak reputasi dan kariernya. Tetapi ada beberapa alasan mengapa orang percaya.

Fisikawan Eugene Wigner menulis sebuah esai yang disebut 'Efektivitas Tidak Masuk Akal Matematika dalam Ilmu Pengetahuan Alam;  yang menanyakan mengapa alam begitu akurat dijelaskan oleh matematika. Tegmark menjawab bahwa keefektifan matematika yang tidak masuk akal dalam menggambarkan realitas menyiratkan bahwa matematika adalah fondasi realitas yang sebenarnya.

Pemikir Yunani kuno, Pythagoras dan para pengikutnya juga percaya bahwa alam semesta dibangun di atas atau dari matematika; sementara Galileo mengatakan bahwa alam adalah "buku besar" yang ditulis dalam "bahasa matematika." Tetapi juga patut diingatkan bahwa ada orang-orang yang berpikir bahwa matematika itu murni penemuan manusia, walaupun itu sangat berguna.

Sebagai contoh, dalam buku mereka Where Mathematics Comes From, George Lakoff dan Rafael Nunez menyatakan bahwa matematika muncul dari otak kita, pengalaman kita sehari-hari, dan dari kebutuhan masyarakat manusia, dan bahwa matematika hanyalah hasil dari kognitif manusia normal. kemampuan, terutama kapasitas untuk metafora konseptual - memahami satu ide dalam hal yang lain.

Matematika efektif karena merupakan hasil evolusi, bukan karena memiliki dasar dalam realitas objektif: angka atau prinsip matematika bukanlah kebenaran independen. (Namun, para penulis ini memuji penemuan matematika sebagai salah satu penemuan terbesar dan paling cerdik yang pernah dibuat.) Versi ekstrem dari gagasan evolusi ini adalah fiksi matematika yang dikemukakan oleh Hartry Field dalam bukunya, Science Without Numbers.

Field mengatakan bahwa matematika tidak sesuai dengan sesuatu yang nyata. Sebaliknya dia percaya bahwa matematika adalah semacam fiksi yang berguna: bahwa pernyataan seperti '2 + 2 = 4' sama fiktif dengan pernyataan seperti 'Harry Potter tinggal di Hogwarts'. Kita tahu apa artinya, tetapi pernyataan mereka tidak sesuai dengan apa pun yang nyata.

Hipotesis Universe Matematika Tegmark  berkaitan dengan hipotesis multiverse, di mana ia berpendapat bahwa semua struktur yang ada secara matematis juga ada secara fisik. Ini berarti bahwa segala sesuatu yang dapat dijelaskan oleh matematika benar-benar ada. Maka, kemudian ada bahwa alam semesta lain di mana saya tidak ada, sedangkan ada saya yang jumlahnya tak terbatas di alam semesta lain.

Tegmark  ga menulis dalam makalahnya 'Parallel Universes' dalam Science and Ultimate Reality (JD Barrow, PCW Davies, & CL Harper, eds, 2003), bahwa Hipotesis Ultimate Ensemble / Matematika Universe mencakup semua tingkatan multiverse, di mana ia mengatakan bahwa ada empat tipe atau level. Jenis multiverse pertama adalah alam semesta yang tak terbatas dalam ruang di mana ada wilayah yang tidak dapat kita amati, tetapi yang mungkin mirip (atau bahkan identik) dengan wilayah yang bisa diamati. Untuk jenis multiverse ini, konstanta fisik dan hukum adalah sama di mana-mana.

Tipe kedua adalah multiverse di mana beberapa wilayah ruang membentuk alam semesta gelembung yang tidak berinteraksi, seperti kantong gas dalam sepotong roti yang naik. Gelembung yang berbeda mungkin memiliki konstanta fisik dasar yang berbeda, seperti kekuatan gravitasi, berat elektron, dan sebagainya.

Jenis atau tingkat multiverse ketiga, adalah di mana semua tindakan yang mungkin terjadi benar-benar terjadi di alam semesta yang terpisah atau paralel. Jika, misalnya, saya memutuskan untuk naik bus ke tempat kerja alih-alih kereta, kenyataan akan terpecah pada titik keputusan saya sehingga akan ada alam semesta lain, yang sama nyatanya, di mana saya naik kereta untuk bekerja dan tidak bus.

Gagasan ini awalnya merupakan interpretasi banyak dunia Hugh Everett tentang mekanika kuantum, dan itu cukup umum dalam komunitas fisika. Multiverse Tingkat III dapat dianggap sebagai pohon dengan jumlah cabang yang tak terbatas, di mana setiap peristiwa kuantum yang memungkinkan menciptakan alam semesta baru dan karenanya menandakan pertumbuhan cabang baru.

Tegmark menulis, "Satu-satunya perbedaan antara Level I dan Level III adalah di mana doppelgnger Anda berada." Dalam konsep Level I multiverse, doppelgnger (salinan) saya tinggal ada di tempat lain di alam semesta yang sama dengan saya; sedangkan di Level III mereka ada di alam semesta yang berbeda sama sekali.

Tipe multiverse Level IV adalah Ultimate Ensemble, dan berisi semua level multiverse lainnya, atau menjelaskan semua level lainnya. Inilah sebabnya mengapa Ensemble Tertinggi dianggap sebagai Teori Segalanya - karena itu dapat menjelaskan setiap alam semesta yang mungkin ada. Bagi Tegmark, setiap alam semesta yang berbeda pada akhirnya adalah struktur matematika yang berbeda;