Существует ли во Вселенной универсальный язык?
Начиная со знаменитого романа Герберта Уэллса “Война миров”, вот уже на протяжении 100 лет человечество рассматривало последствия и конфликты, которые могут возникнуть в результате первого контакта с потенциально враждебным инопланетным видом. Примерно в то же время мы начали искать доказательства, опровергающие наше кажущееся галактическое одиночество. Надежда обнаружить разумную внеземную жизнь остается источником вдохновения для многих охотников за экзопланетами, астробиологов и исследователей SETI. Но что произойдет, когда мы найдем ответ на вопрос, сформулированный итальянским физиком Энрико Ферми “где все?”. Сможем ли мы и существа с другой планеты понять друг друга?
Кадр из фильма “Прибытие”
Знаменитая теория универсальной грамматики Ноама Хомского предполагает, что определенные структуры языка универсальны и имеют генетическую и, следовательно, уникальную человеческую основу. Создание метода для декодирования неизвестного языка без использования параллелей с языками Земли кажется непреодолимым препятствием. Вполне возможно, что инопланетный язык может быть беззвучным или, наоборот, не иметь письменного компонента, поэтому эти традиционно надежные методы были бы бесполезны, если бы нам представили такой инопланетный язык.
Чтобы всегда оставаться в курсе новостей из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь наш новостной канал в Telegram
Тем не менее, ученые — физики, математики и астрономы — пытались решить эту проблему, исходя из предположения о том, что математика и физика являются своего рода универсальным языком Вселенной. Институт SETI, основанный в 1984 году, главной задачей которого является поиск внеземной жизни, активно сотрудничает с учеными и ищет сигналы от далеких звезд. Так, знаменитое послание Аресибо, отправленное в направлении шарового звездного скопления М13 в 1974 году, содержит закодированную информацию о нашей цивилизации, состоящую в основном из простых и полупростых чисел. Радиосигнал длительностью в 169 секунд достигнет места назначения через 25 тысяч лет. И еще столько же потребуется на то, чтобы доставить ответ. Однако мы по-прежнему ограничены историей возникновения жизни на Земле, а потому полагаем, что жизнь в других галактиках хотя бы немного похожа на нашу. Но что, если мы ошибаемся?
Так выглядит послание Аресибо
Многообразие жизни
Помимо представителей Homo Sapiens, на Земле проживает несколько миллионов видов живых существ. И все они, не имея языка в привычном для нас понимании, общаются между собой. Помимо жестового и вокального общения, мы можем наблюдать общение с помощью танца у медоносных пчел, и общения с помощью инфразвука, которое успешно практикуют слоны. Человеческое ухо неспособно распознать посылаемые животными сигналами, тем временем слоны способны общаться находясь друг от друга на расстоянии в 10 км. Эти примеры наглядно демонстрируют наше предвзятое отношение по категоризации как нечеловеческого общения, так и по разработке надежной методологии перевода для новых, нечеловеческих языков.
А как вы думаете, каким может оказаться язык представителей разумных внеземных цивилизаций? Поделитесь своим мнением с участниками нашего Telegram-чата и в комментариях к этой статье
Математика — язык Вселенной?
При любой попытке общаться с кем-то, кто использует другой язык, необходимо преодолеть разрыв между языками двух собеседников. Именно по этой причине многие ученые обращаются к математике как к непредвзятому способу общения. Так, математик доктор Ханс Фройденталь попытался разработать язык для использования во внеземном общении с существами, которые не знакомы культурой, языками или людьми Земли. Основанный на математике, Линкос — аббревиатура от латинской фразы lingua cosmica, что означает космический язык — учит основам чисел, арифметике, теории множеств и математической логике. Но что, если у внеземных цивилизаций иные представления математики? Например, у народа пираха на северо-западе Бразилии нет развитого смысла чисел, кроме общих понятий малых и больших количеств. Таким образом, предположение о том, что внеземная цивилизация воспринимает числа, математику, физику и логику аналогичным образом, может стать быстрым путем к недопониманию вместо продуктивного разговора.
Во Вселенной существуют миллиарды галактик
Объединение лингвистики и информатики, известное как компьютерная лингвистика, предоставляет еще одно разнообразие процедур перевода, но также имеет сходные недостатки с математикой и физикой. Как бы там ни было, человечество отправляет радиосигналы в космос менее 150 лет, и это существенно ограничивает количество потенциальных внеземных цивилизаций, которые могли бы получить наше послание. Так или иначе, все, что нам остается сегодня — ждать ответ и дальше. А заодно попытаться ответить на вопрос о том, каким может быть инопланетный язык и может ли он навсегда изменить нас, если мы сможем им овладеть?
Источник
Наша математическая вселенная: Что вы знаете о математике?
Галилей сказал, что наша Вселенная — это «великая книга», написанная на языке математики. Макс Тегмарк, автор книги «Наша математическая вселенная», не исключает возможность, что математика не только просто описывает вселенную, но и создаёт вселенную, в том смысле, что мы все являемся частью гигантского математического объекта.
Но где вся эта математика, о которой мы говорим? Разве математика не всё о числах? Цифры в математике — это всего лишь символы, придуманные людьми, и вряд ли можно сказать, что они отражают нашу Вселенную, которая является математической в более глубоком смысле.
Из-за нашей системы образования, многие люди приравнивают математику к арифметике. Что изучают математики? Они изучают абстрактные структуры, самые разнообразные, включая геометрические фигуры (узоры и формы) и созданные человеком конструкции. Попробуйте бросить камешек и понаблюдайте за формой, которую природа создаёт в траекториях! Траектории всего, что вы бросаете, имеют одинаковую форму, называемую перевёрнутой параболой. Когда объекты движутся по орбитам в пространстве, мы обнаруживаем другую повторяющуюся форму: эллипс. Более того, эти две формы связаны между собой.
Люди постепенно открыли много дополнительных повторяющихся форм и моделей в природе, включая закономерности, обобщённые тем, что мы называем законами физики: не только движение и гравитация, но такие разные области, как электричество, магнетизм, свет, тепло, химия, радиоактивность, субатомные частицы… Все эти законы могут быть описаны с помощью математических уравнений.
Уравнения и числа — не единственные инструменты математики.
В отличие от человеческих творений, таких как номер страницы в книге, есть основные свойства нашей физической реальности. Например, сколько карандашей вы можете расположить под прямым углом друг к другу? 3 — представьте себе угол вашей комнаты. Откуда пришло число 3? Мы называем это число размерностью нашего пространства. Но почему существуют 3 измерения, а не 4, 2 или 42?
Существуют и другие числа, закодированные в природе.
Насколько мы можем судить, в нашей Вселенной ровно 6 видов кварков. Протон примерно в 1836,15267 раз тяжелее электрона. Всего, существует 32 таких числа, которые математики называют числами вселенной. Физики, в принципе, могут вычислить любую физическую постоянную, когда-либо измеренную.
Есть что-то очень математическое в нашей Вселенной, и чем внимательнее мы смотрим, тем больше математики находим. Математика везде! Так что же нам делать со всеми этими намёками на математику в нашем физическом мире? Природа почему-то описана математикой. Но это ещё не всё.
Однажды вечером в Беркли в 1990 году, Билл Пуарье, размышляя с другом о конечной природе реальности, внезапно высказал мысль о том, что наша реальность не просто описывается математикой, а это и есть сама математика, в очень конкретном смысле — всё, включая нас. Существует внешняя физическая реальность, полностью независимая от нас, людей. Наша внешняя физическая реальность представляет собой математическую структуру. Когда мы выводим свои теории, мы вводим для них некоторые новые понятия (слова-термины), такие как «протоны», «атомы», «молекулы», «клетки», «звёзды».. — потому что они удобны. Однако важно помнить, что именно мы, люди, создаём эти концепции, которые в принципе можно рассчитать, не имея этого багажа.
Чтобы описание было полным, оно должно быть чётко определено в соответствии с нечеловеческими сущностями — скажем, инопланетянами или суперкомпьютерами — которым не хватает понимания человеческих концепций.
Это было бы немного неудобно, потому что человеку потребовалось бы больше времени, для описания своих концепций. Вот почему мы, люди, изобретаем слова, они позволяют нам сэкономить время. Хотя такие слова полезны, они являются дополнительным багажом.
Всё это заставляет задуматься: возможно ли найти такое описание внешней реальности, без багажа? Если так, то такое описание объектов в этой внешней реальности и отношений между ними должно быть полностью абстрактным, заставляя любые термины и символы быть просто ярлыками без каких-либо предвзятых значений. Вместо этого единственными свойствами этих объектов будут те, которые воплощены в отношениях между ними.
А для этого, нам нужно ближе познакомиться с математикой. Для современного логика, математическая структура является именно такой: набор абстрактных сущностей с отношениями между ними. Это резко контрастирует с тем, как большинство из нас впервые восприняли математику — как мешок с уловками для манипулирования числами.
Современная математика — это формальное изучение структур, которые могут быть определены чисто абстрактно, без какого-либо человеческого багажа. Думайте о математических символах как о простых ярлыках без внутреннего значения. То есть мы не изобретаем математические структуры — мы их открываем и изобретаем только обозначения для их описания.
Гипотеза внешней реальности подразумевает, что «теория всего» (полное описание нашей внешней физической реальности) не имеет багажа, а то, что имеет полное описание без багажа, точно математическая структура. То есть, внешняя физическая реальность, описываемая теорией всего, является математической структурой. Итак, суть в том, что если вы верите во внешнюю реальность, независимую от людей, то вы также должны верить, что наша физическая реальность представляет собой математическую структуру. Всё в нашем мире чисто математическое, в том числе и вы.
Абстрактная игра в шахматы не зависит от цвета и формы фигур и от того, описаны ли их ходы на доске, стилизованными компьютерными изображениями или так называемыми алгебраическими шахматными обозначениями — это всё та же шахматная игра. Аналогично, математическая структура не зависит от символов, используемых для её описания.
Выше мы описали, как мы, люди, добавляем багаж в наши описания. Теперь давайте посмотрим на обратное: как математическая абстракция может убрать багаж и раздеть вещи до самой сути. Рассмотрим последовательность шахматных ходов, которые стали известны как «Бессмертная игра», где белые эффектно жертвуют обеими ладьями, слоном и королевой, чтобы поставить мат с тремя оставшимися мелкими фигурами. Когда поклонники шахмат называют «Бессмертную игру» красивой, они имеют в виду не привлекательность игроков, доски или фигур, а абстрактную сущность, которую мы называем последовательностью ходов.
Гипотеза математической вселенной подразумевает, что мы живём в реляционной реальности в том смысле, что свойства окружающего нас мира проистекают не из свойств его конечных строительных блоков, а из отношений между этими строительными блоками. Таким образом, внешняя физическая реальность представляет собой нечто большее, чем сумма её частей. Она может иметь много интересных свойств, в то время как её части вообще не имеют внутренних свойств. Это безумно звучащее убеждение, что наш физический мир не только описывается математикой, но и тем, что это математика, делает нас осознанными частями гигантского математического объекта. Конечный итог сводит на нет знакомые понятия, такие как случайность, сложность и даже изменение статуса иллюзий; это также подразумевает новую и окончательную коллекцию параллельных вселенных, столь обширных и экзотических, что все вышеупомянутые причудливости бледнеют в сравнении, заставляя нас отказаться от многих из наших самых глубоко укоренившихся представлений о реальности.
Легко чувствовать себя маленьким и беспомощным, когда сталкиваешься с этой огромной реальностью. Действительно, мы, люди, уже испытывали этот опыт, снова и снова обнаруживая, что всё, что мы думали, было всего лишь небольшой частью большой структуры: нашей планеты, нашей солнечной системы, нашей Галактики, нашей вселенной и, возможно, иерархии параллельных вселенных. Однако я также нахожу это воодушевляющим, потому что мы неоднократно недооценивали не только размер нашего космоса, но также и способность нашего человеческого разума понимать это. У наших пещерных предков был такой же большой мозг, как у нас, но они не проводили вечера у телевизора или компьютера, и не задавали такие вопросы, какие задаём мы сегодня.
Секрет заключается не в том, чтобы изучать космос или исследовать небесные объекты, а в том, что это позволяет лететь человеческому разуму. Когда наше человеческое воображение впервые оторвалось от земли и начало расшифровывать тайны космоса, это было сделано с помощью умственной силы, а не силы ракеты.
Научные интересы Макса Тегмарка, известные как идеи «Безумного Макса» за его неортодоксальность и страсть к приключениям, варьируют от точной космологии до абсолютной природы реальности, и всё это исследуется в его популярной книге «Наша математическая вселенная». Он является профессором физики Массачусетского технологического института, в котором работают более 200 технических сотрудников.
Источник
Математика как язык Вселенной. Удивительные числа.
Математика без преувеличения является языком вселенной. Есть даже мнение, что и учить её нужно ровно так же, как и любой другой язык. Но оставим за бортом подобные рассуждения и поговорим о некоторых числах, которые у многих вызывают ужас, а для кого-то являются камнем преткновения в изучении математики.
Например, всем известно число π (пи). Кто-то даже знает, что это константа, но для кого-то прямо сейчас будет открытием, что оно не с потолка взято, а выражает отношение длины окружности к её диаметру. И да, оно является константой, так как для любой окружности это отношение равно 3,1415926.
И невероятно удивительно, что вселенная подчиняется разнообразным законам, а человек смог разглядеть математику в природе. Ярким примером для меня является закон сохранения энергии. Она, энергия, меняет форму, переходя из одного состояния в другое, но всегда сохраняется число. Как природа это делает? Откуда она это знает?
Давайте вспомним несколько чисел, не менее интересных и даже удивительных, чем π.
0 — ноль.
Казалось бы, чего в нём удивительного?
Начнём с того, что делить на ноль нельзя, так как не существует числа, которое при умножении на 0 даёт делимое изначально число. Из-за этой своей функции 0 играет важнейшую функцию в информатике. Помимо всем известного двоичного кода, стоит знать, что случайное деление на ноль в компьютерной программе порой становится причиной дорогих или опасных сбоев в работе управляемого программой оборудования.
Если возвести любое число в нулевую степень, результатом всегда будет единица. Если же возвести ноль в любую степень, то получится ноль. Ноль не является ни положительным, ни отрицательным, но, тем не менее, это — целое число.
1 — единица.
Единица — это первое ненулевое целое число. Более того, она — свой собственный квадрат, куб и факториал. Если вы возведёте единицу в любую степень всё равно получите единицу. Это первое и второе число в последовательности Фибоначчи. Единица не является ни простым, ни составным числом, и это единственное положительное число, которое делится только на одно положительное число — саму себя. Ну и, конечно, как и 0, единица является основой информатики.
i — мнимая единица.
Мнимая единица — это комплексное число, квадрат которого равен отрицательной единице. Вот тут уже мозг взрывается.
Лишь в эпоху Просвещения мнимые числа стали широко применяться в математике, считаясь до этого бесполезными. Их применяли в своей работе Леонард Эйлер, Карл Гаусс, и Каспар Вессель. Такие числа могут быть использованы для нахождения квадратного корня из отрицательного числа.
В наши дни i широко используется в обработке сигналов, теориях управления и электромагнетизма, гидродинамике, квантовой механике, картографии и анализе вибрации.
Число Грэма.
Существует так называемая теория Рамсея — раздел математики, изучающий условия, при которых в произвольно формируемых математических объектах обязан появиться некоторый порядок. Уже интересно. Так вот число Грэма является верхней границей для решения определённой проблемы в этой теории.
Оно стало известно широкой публике после того, как Мартин Гарднер описал его в своей колонке «Математические игры» в журнале Scientific American в ноябре 1977 года, где было сказано: «В неопубликованном доказательстве Грэм недавно установил … границу настолько большую, что ей принадлежит рекорд как наибольшему числу, когда-либо использовавшемуся в серьёзном математическом доказательстве».
Число Грэма возникает при различных математических действиях с тройкой. В результате получается число значительно большее, чем гуголплекс . На самом деле, число Грэма настолько велико, что даже если бы всё вещество известной Вселенной было превращено в чернила, этого бы не хватило, чтобы записать его. Так что математики просто используют специальные значения, разработанные Дональдом Кнутом.
e — число Эйлера.
e — это важная математическая константа, иррациональное число. Оно выглядит так: 2,71828182845904523536… Это основание натуральных логарифмов в системе, созданной Джоном Непером, и это — не алгебраическое число, а трансцендентная постоянная (как и π). На сегодняшний день e рассчитано до триллиона знаков после запятой.
e используется в экономике при расчёте банковских процентов. Например, если вы инвестируете $1 по процентной ставке в 100% годовых, и процентная ставка будет постоянно усугубляться, то к концу года вы получите $ 2,71828. Всегда пожалуйста, пользуйтесь. Также e используется в теории вероятности, испытании по схеме Бернулли, психиатрии и асимптотике.
ȹ — фи.
Так же известное как золотое сечение, ȹ — важный математический объект, и записывается он как 1,6180339887… Фи — это результат решения квадратного уравнения, но представляет собой геометрическую конструкцию. Золотое сечение возникает при делении непрерывной величины на две части таким образом, что меньшая часть так относится к большей, как большая ко всей величине. В уме это довольно легко представить.
Благодаря своим уникальным свойствам, ȹ используется в искусстве и архитектуре. Древние греки использовали его в качестве разделительной линии, а у художников эпохи Возрождения это число считалось Божественной пропорцией.
Это далеко не всё, но достаточно для того, чтобы слегка задуматься над смыслом математики. Возможно, даже кого-нибудь такая мелочь направит на то, чтобы ей заняться.
Подписывайтесь на наш канал, чтобы первыми читать новые статьи.
Ссылка на канал в Telegram , который всё ещё работает, а ещё на уютный чатик для дискуссий на научные темы.
Друзья, если вам нравится наша работа, помогите нам развиваться — ставьте лайки, делитесь с друзьями ссылками на статьи, делайте репосты на своих страничках в социальных сетях.
Источник