Stephen Wolfram este o personalitate în programare și matematică. El este creierul din spatele lui Wolfram Alpha, un site web care încearcă să răspundă la întrebări pe baza unor algoritmi care utilizează o bază uriaşă de informații.

Stephen Wolfram este responsabil, de asemenea, pentru proiectul Mathematica, un sistem informatic folosit de oameni de știință din întreaga lume.

Recent Wolfram a lansat un nou proiect: Wolfram Physics Project, o încercare ambițioasă de a dezvolta o nouă fizică a Universului.

Noua fizică, declară Wolfram, se bazează pe calcul. Ideea călăuzitoare este că totul poate fi redus la aplicarea unor reguli simple asupra unor blocuri fundamentale.

O nouă fizică

Credit: Wolfram Physics Project

Ce se înţelege printr-o “nouă fizică”?

În fizica actuală există 2 teorii extraordinar de reușite. Acestea sunt relativitatea generală, o teorie a gravitației și a structurii la scară mare a Universului și mecanica cuantică, o teorie a constituenților de bază ai materiei, a particulelor subatomice și a interacțiunilor dintre acestea.

În consecinţă, de ce avem nevoie de o “nouă fizică”?

Deși avem o teorie excelentă a modului prin care gravitația acţionează asupra unor obiecte mari, precum stele și planete, nu înțelegem gravitația la energii extrem de mari sau în cazul unor lucruri extrem de mici.

Relativitatea generală nu se poate aplica atunci când încercăm să o extindem în domeniul miniatural, acolo unde guvernează mecanica cuantică. Aceasta a dus la o căutare febrilă a ceea ce este considerat Sfântul Graal al fizicii: o teorie a gravitației cuantice, care ar utiliza ceea ce știm din relativitatea generală cu ceea ce știm din mecanica cuantică pentru a produce o teorie fizică cu totul nouă.

Cea mai bună abordare pe care o avem în prezent pentru gravitația cuantică o reprezintă teoria corzilor. La această teorie s-a lucrat timp de 50 de ani și chiar dacă a obţinut un anumit succes, în prezent există o nemulțumire tot mai mare cu privire la această teorie în rândul specialiştilor.

Prin ce diferă teoria lui Wolfram de teoria corzilor?

Wolfram încearcă să ofere o alternativă la teoria corzilor. El o face printr-o ramură a matematicii numită teoria grafurilor, care studiază grupuri de puncte sau noduri conectate prin linii sau muchii.

Gândiți-vă la o platformă de rețea socială. Începeți cu o persoană: Betty. În continuare, aplicaţi o regulă simplă: fiecare persoană adaugă 3 prieteni. În consecinţă, Betty are acum 3 prieteni. Dacă aplicăm din nou aceeaşi regulă oricărei persoane (inclusiv lui Betty) vom constata că rețeaua de prieteni formează un graf complex.

Graf format din puncte și linii

În teoria lui Wolfram prin aplicarea unei reguli simple, de mai multe ori, se obține o rețea complexă de puncte și conexiuni. Credit: Samuel Baron

Propunerea lui Wolfram este că Universul poate fi modelat în același mod. Scopul fizicii, sugerează Wolfram, este să elaboreze regulile grafului universal.

Cheia sugestiei lui Wolfram este că un graf adecvat, complex, arată ca o formă geometrică. De exemplu, imaginați-vă un cub și un graf care seamănă cu acesta.

Spațiul poate fi ca o plasă formată dintr-o serie de noduriÎn același mod în care o colecție de puncte și linii poate aproxima un cub solid, Wolfram susține că spațiul în sine poate fi ca o plasă formată dintr-o serie de noduri. Credit: Samuel Baron

Wolfram susține că grafurile extrem de complexe seamănă cu suprafețele și volumele: adăugați suficiente noduri și conectați-le cu un număr suficient de linii și obţineţi un fel de plasă. El afirmă că spațiul în sine poate fi gândit ca o plasă formată dintr-o serie de noduri unite în acest fel.

Ce implicaţii are această teorie în fizică?

Utilizarea unor reţele complicate de noduri ar putea ajuta la reconcilierea relativității generale și a mecanicii cuantice?

Teoria cuantică se ocupă de obiecte discrete cu proprietăți discrete, în schimb relativitatea generală tratează Universul ca un continuum și gravitația ca o forță continuă.

Dacă putem elabora o teorie care poate descrie Universul la scară mare precum relativitatea generală, dar care pornește de la structuri discrete precum grafurile, atunci perspectivele de reconciliere a relativității generale cu mecanica cuantică încep să arate mai promițătoare.

Dacă putem elabora o geometrie asemănătoare cu cea oferită de relativitatea generală folosind o structură discretă, atunci perspectivele arată și mai bine.

Spațiul poate fi ca o plasă complexă de puncte legate între ele printr-o regulă simplă

Stephen Wolfram consideră că spațiul poate fi ca o plasă complexă de puncte legate între ele printr-o regulă simplă care se repetă de mai multe ori. Credit: Wolfram Physics Project

Putem fi entuziasmați de teoria lui Wolfram?

Deși noul său proiect este promițător, Wolfram contrazice lucrările lui Einstein și Hawking în condiţiile în care nu s-a remarcat printr-o prezență activă în revistele de fizică. El a publicat mai multe lucrări de fizică în adolescenţă, în urmă cu 40 de ani, precum și o carte intitulată A New Kind of Science (Un nou tip de știință), care este predecesorul lui Wolfram Physics Project.

Mai mult, abordarea lui Wolfram nu este deloc originală. Este similară cu două abordări ale gravitației cuantice: teoria seturilor cauzale și gravitația cuantică în bucle, care nu au fost menţionate în noua concepție a lui Wolfram.

Cu toate acestea, proiectul lui Wolfram este remarcabil din 3 motive.

În primul rând, Wolfram are un public larg și va încerca să-şi popularizeze teoria pe care o susține. Susţinătorii gravitației cuantice în bucle contestă supremaţia teoriei corzilor în cadrul comunității de fizicieni, iar Wolfram poate ajuta la o schimbare de paradigmă în fizică.

În al doilea rând, Wolfram oferă o imagine de ansamblu foarte atentă a proiectului, plecând de la principiile de bază ale teoriei grafurilor până la relativitatea generală.

În al treilea rând, proiectul este ”open source”, ceea ce înseamnă că şi alţi oameni de știință pot contribui la dezvoltarea acestuia.

Traducere şi adaptare după A new kind of physics? Stephen Wolfram has a radical plan to build the universe from dots and lines